S31254 in acciaio inossidabile vs. Acciaio inossidabile S32205

1. Introduzione

Leghe resistenti alla corrosione alla base dell'infrastruttura critica, dalle piattaforme offshore agli impianti di elaborazione chimica.

Man mano che gli ambienti di servizio diventano più aggressivi, La selezione del giusto grado inossidabile si rivela vitale.

In particolare, duplex 2205 (US S32205) e super-austenitico 254 Noi (US S31254) Occupare ruoli leader in cui cloruro, L'attacco acido o gas acido minaccia l'integrità delle attività.

Di conseguenza, Questo articolo offre un professionista, Confronto basato sui dati di acciaio inossidabile S32205 VS S31254,

Strutturati per guidare gli ingegneri e gli specificatori attraverso la chimica, microstruttura, prestazioni meccaniche, Comportamento della corrosione, fabbricazione, trattamento termico, applicazioni, e standard pertinenti.

2. Composizione chimica & Microstruttura

Elemento	S32205 (2205)	S31254 (254 Noi)
Cr	22.0–23,0% in peso	20.0–22,0% in peso
In	4.5–6,5% in peso	17.0–19,0% in peso
Mo	2.5–3,5% in peso	6.0–7,0% in peso
N	0.08–0,20% in peso	0.24–0,32% in peso
Cu	0.50 massimo	-
Mn	2.00 massimo	2.00 massimo
E	1.00 massimo	1.00 massimo
C	0.03 massimo	0.02 massimo

Inoltre, S32205 mostra un approssimativamente 50/50 microstruttura duplex ferrite -austenite, che conferisce alta forza e buona tenacità.

Al contrario, S31254 forma una matrice completamente austenitica stabilizzata dal suo alto nichel (≈18% in peso) e azoto (fino a 0.32 WT%).

Di conseguenza, Le dimensioni del grano in S31254 tendono a rimanere uniforme sotto calore, mentre le doppie fasi di 2205 resistono alla deformazione localizzata.

Inoltre, L'elevato molibdeno e l'azoto di S31254 aumentano il controllo dell'inclusione e sopprimono la formazione di fase sigma, Miglioramento della resistenza alla corrosione a lungo termine.

3. Confronto delle proprietà meccaniche

Proprietà	S32205	S31254
Forza di snervamento (RP0.2)	~ 450 MPA	~ 300 MPA
Resistenza alla trazione (Rm)	~ 650 MPA	~ 650 MPA
Allungamento (UN%)	≥25 %	≥40 %
Riduzione dell'area (Z%)	≥50 %	≥60 %
Resistenza all'impatto (Charpy v)	≥150 J @–40 ° C	≥100 J @–20 ° C
Resistenza al creep	Fino a 300 ° servizio C.	Fino a 350 ° servizio C.

A temperatura ambiente, S32205 offre una forza di snervamento superiore: approssimatamente 450 MPA contro S31254 300 MPA: grazie al suo indurimento in fase duplex.

Tuttavia, Entrambe le leghe raggiungono punti di trazione simili (~ 650 MPA). Inoltre, S31254 vanta una maggiore duttilità (40 % allungamento) e riduzione dell'area (60 %), che facilitano il disegno profondo e la formazione complessa.

Quando si opera a temperature elevate, S31254 mantiene la resistenza al creep fino a 350 °C, mentre S32205 in genere limita il servizio a intorno 300 °C.

Finalmente, I test di fatica negli ambienti di cloruro rivelano curve S -N comparabili, Sebbene S31254 mostri un leggero vantaggio nella fatica ad alto ciclo a causa della sua matrice austenitica omogenea.

4. Resistenza alla corrosione di S32205 vs. S31254

Modalità corrosione	S32205 (Wood ≈ 35)	S31254 (Wood ≈ 49)
Vaiolatura	Soglia di cloruro ~ 0,8% in peso di NaCl	~ 3,5% in peso di NaCl
Fessura	Moderare	Eccellente
Cloruro SCC	50–60 ° C.	70–80 ° C.
Corrosione acida generale (H₂so₄)	~ 10 mm/anno @ 20 °C	~ 2 mm/anno @ 20 °C
Acidi ossidanti (Hno₃)	Bene	Superiore
Solfuro SCC (SSc)	Rischio a H₂S > 1 sbarra	Minimo fino a 5 bar h₂s

Perché Pren (Numero equivalente di resistenza alla resistenza alla resistenza = CR + 3.3 Mo + 16 N) è correlato alla resistenza localizzata -corrosione, S31254 (Wood ≈ 49) Supera le prestazioni S32205 (Wood ≈ 35).

Di conseguenza, S31254 tollera i livelli di cloruro fino a 3.5 % in peso a temperatura ambiente senza corrosione, mentre 2205 tappa 0.8 WT%.

Inoltre, S31254 resiste al cracking di corrosione da stress cloruro (SCC) fino a 80 °C, rispetto a 60 ° C per S32205.

Inoltre, Acidi riducenti aggressivi (per esempio., 10 WT% H₂So₄) corrode S32205 a ~ 10 mm/anno, ma solo ~ 2 mm/anno attacca S31254 nelle stesse condizioni.

Finalmente, I test del gas acido rivelano le prestazioni superiori di S31254 nel servizio H₂s fino a 5 sbarra, mentre S32205 mostra la suscettibilità SSC sopra 1 sbarra.

5. Fabbricazione & Saldabilità di S32205 vs. S31254

Aspetto	S32205	S31254
Lavoro freddo	Fino a 30% Riduzione dello spessore	Fino a 50%
Min. Piegare il raggio	3 × spessore (vincoli duplex)	2 × spessore
Saldatura di calore	0.5–1,5 kJ/mm; Rischio di fase Sigma se >2	1.0–2,5 kJ/mm; Austenite mantenuto resiste a cracking
Ricottura post-saldata	1020 ° C × 30 min	1100 ° C × 15 min
Lavorabilità	40 – 50 % Di 304 SS; Abbigliamento utensile moderato	30 – 40 % Di 304 SS; Indossare utensili più in alto

In pratica, S31254 tollera un lavoro a freddo più grave, fino a 50 % Riduzione dell'area: a causa della sua duttilità austenitica, mentre S32205 sono più veloci, Riduzione limitante a 30 %.

Durante la flessione, Gli ingegneri mantengono un raggio minimo di 3 × spessore per 2205 Per evitare il crack di ferrite; al contrario, S31254 consente curve più strette a 2 × spessore.

Saldatura 2205 richiede input di calore tra 0.5 E 1.5 KJ/mm per preservare l'equilibrio duplex; calore eccessivo (>2 KJ/mm) Rischi Formazione in fase di sigma.

Nel frattempo, 254 La struttura completamente austenitica di SMO tollera fino a 2.5 KJ/mm senza crack.

Dopo la saldatura, 2205 beneficiare della ricottura della soluzione a 1020 ° C per 30 minuti, mentre S31254 richiede 1100 ° C per 15 minuti per ridistribuire nitruri.

Finalmente, I test di lavorazione della lavorazione si classificano S32205 al 40-50% di 304 Tasso di rimozione del materiale di SS, Mentre S31254 funziona leggermente più lento (30–40%) e accelera l'usura dello strumento a causa del suo alto contenuto di Mo.

6. Confronto dei metodi di trattamento termico

Trattamento	S32205	S31254
Ricottura della soluzione	1020 ° C × 15–30 min → tempra dell'acqua	1100 ° C × 10–20 min → tempra acqua o aria
Sollievo dallo stress	600–650 ° C × 1 H	650–700 ° C × 1 H
Invecchiamento	Evitare sopra 300 °C (Rischio di fase σ)	Stabile fino a 400 °C; Invecchiamento limitato

Per ripristinare l'equilibrio duplex ottimale in S32205 dopo la formazione o la saldatura, I metallurgisti eseguono una soluzione ricottura a 1020 ° C per 15-30 minuti, seguito da un'estinzione dell'acqua.

Al contrario, S31254 richiede una temperatura anneita di soluzione più elevata di 1100 ° C per 10-20 minuti, con acqua o estinzione d'aria per conservare la sua struttura austenitica.

Quando si rivela il sollievo dallo stress (per esempio., Dopo una pesante fabbricazione), 2205 richiede 600-650 ° C per un'ora, mentre S31254 tollera 650–700 ° C senza variazioni di fase avverse.

Finalmente, Studi sull'invecchiamento dimostrano che S32205 può formare una fase di sigma dannosa se tenuta sopra 300 ° C per periodi prolungati, mentre S31254 rimane stabile fino a 400 °C, Ridurre la necessità di cicli di allevamento di stress a bassa temperatura.

7. Applicazioni del settore di S32205 VS. S31254

Petrolchimico & Piattaforme offshore:

Gli ingegneri specificano S32205 per le giacche e le parti superiori quando un'esposizione al cloruro moderata e materia ad alta resistenza.

Tuttavia, Piattaforme che affrontano la grave salinità della zona spruzzata si inclina sulla resistenza e resistenza SCC superiori di S31254.

Impianti di dissalazione & Gestione dell'acqua di mare:

Nelle membrane e nelle tubazioni, S31254S Pren (~ 49) Restringe il contatto continuo con l'acqua di mare (3.5 WT% NaCl), mentre S32205 (Wood ~ 35) funzioni migliori nelle fasi dell'acqua di alimentazione con una minore salinità.

Attrezzatura chimica di elaborazione:

Scambiatori di calore che maneggiano hot h₂so₄ (10–20% in peso) favorire S31254 per i suoi bassi tassi di corrosione (~ 2 mm/anno).

Al contrario, S32205 si adatta ai servizi meno aggressivi, come i refrigeratori di salamoia, dove la sua maggiore resistenza riduce lo spessore della parete.

Performance del mondo reale:

Un retrofit della piattaforma del Mare del Nord ha sostituito invecchiato 2205 Riser con 254 Noi, Tagliare le riparazioni di mettono 80%.

Nel frattempo, Un impianto petrolchimico riporta cinque anni di servizio senza problemi 3 % HCl con duplex 2205 condensatori.

8. Standard di riferimento

• ASTM A240/A240M: “Specifiche standard per la piastra in acciaio inossidabile di cromo e cromo-nickel, Foglio, e spogliare le navi a pressione e per applicazioni generali "
• ASTM A182/A182M: “Specifiche standard per la lega forgiata o arrotolata- e flange tubi in acciaio inossidabile, Raccordi forgiati, e valvole e parti per un servizio ad alta temperatura "
• Designazioni UNS: S32205 (duplex 2205), S31254 (254 Noi)
• Nato MR0175/ISO 15156: "Materiali da utilizzare in ambienti contenenti H₂S nella produzione di petrolio e gas"

9. Gradi equivalenti

Di seguito è riportato un elenco compilato di equivalenti internazionali comuni per UNS S32205 (Duplex 2205) e UNS S31254 (254 Noi), Facilitare la riferimento incrociato tra i principali corpi degli standard.

Note su equivalenti

• Designazione DIN-Per esempio, "1.4462" per 2205 - Appears accanto al simbolo chimico dell'acciaio (X2CrNiMoN22-5-3), dove "22-5-3" indica livelli nominali CR-NI-N-N.
• AFNOR (francese) I voti usano una prefisso z: "Z3CN22-05-03" rispecchia 2205 22 % Cr, 5 % In, 3 % Mo.
• LUI (giapponese) E Gost (russo) Le designazioni riflettono i sistemi di numerazione nazionali; La "L" aggiunta in SUS329J4L indica i requisiti di resistenza all'impatto a basso temperatura.
• cinese Gradi - 0Cr22NI5MO3N e 0CR25NI20MO3CUN - Allinea strettamente con le composizioni UNS, Specifica del carbonio (0), cromo, nichel, contenuto di molibdeno e azoto.

10. Confronto completo di S32205 vs. S31254

Per portare tutte le differenze chiave in un forte sollievo, La tabella seguente riassume la chimica, prestazione, Metriche di fabbricazione e costi per UNS S32205 (Duplex 2205) e UNS S31254 (254 Noi).

Criterio	S32205 (Duplex 2205)	S31254 (254 Noi)
Struttura di fase	~ 50 % ferrite / 50 % austenite	100 % austenitico
Cr - ni - mo - n chimica	22 % Cr, 5 % In, 3 % Mo, 0.14 % N	20 % Cr, 18 % In, 6.5 % Mo, 0.28 % N
Legna	≈ 35	≈ 49
Forza di snervamento	450 MPa	300 MPa
Resistenza alla trazione	650 MPa	650 MPa
Allungamento	25 %	40 %
Durosità Charpy	≥ 150 J @ -40 ° C	≥ 100 J @ –20 ° C
Soglia di pitting	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
Resistenza SCC	≤ 60 °C	≤ 80 °C
Limite di servizio di scorrimento	≤ 300 °C	≤ 350 °C
Limite di lavoro a freddo	30 % Riduzione dello spessore	50 % Riduzione dello spessore
Saldatura di calore	0.5–1,5 kJ/mm (Evitare > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Soluzioni ricorre	1 020 ° C × 15–30 min → tempra dell'acqua	1 100 ° C × 10–20 min → tempra acqua o aria
Indice dei costi	1.0 (base)	~ 1.4 (≈ 40 % Premium)

Takeaway chiave:

1. Forza contro. Corrosione: S32205 offre una maggiore resistenza alla snervamento (≈ 450 MPa) e ottima tenacità, rendendolo ideale per le parti portanti.
   Tuttavia, la sua resistenza alla cornino (Wood ≈ 35) limita il servizio di cloruro a ~ 0.8 % NaCl.
2. Resistenza alla corrosione superiore: MO e N elevato di S31254 Boost Pren a ≈ 49, tollerare l'acqua di mare (3.5 % NaCl) e resistere a SCC a 80 °C, sebbene a a 40 % Costo del materiale più elevato.
3. Facilità di fabbricazione: La S31254 completamente austenitica supporta un lavoro a freddo più profondo (50 % riduzione) e finestre di saldatura più ampie (fino a 2.5 KJ/mm),
   mentre il voto duplex richiede un input di calore più preciso per mantenere il suo equilibrio di fase.
4. Stabilità termica: È possibile eseguire S31254 a temperature moderatamente più alte (fino a 350 °C) senza rischi di invecchiamento, mentre S32205 rimane stabile fino a circa 300 °C.

11. Conclusioni

S32205 e S31254 offrono ciascuno vantaggi distinti. Comprendendo la loro chimica, microstruttura, comportamento meccanico, Performance di corrosione, sfumature di fabbricazione, e finestre per il trattamento termico, Gli ingegneri possono informare, decisioni autorevoli.

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Domande frequenti

Quali fattori primari regolano la scelta tra S32205 vs S31254?

In pratica, Gli ingegneri pesano resistenza alla resistenza contro la corrosione. S32205 offre una maggiore resistenza alla snervamento (~ 450 MPA) A un costo inferiore,

mentre S31254 offre una resistenza alla pitting superiore (Wood ≈ 49) e resistenza al cloruro-scc a 80 °C.

Posso formare freddo s31254 in modo più aggressivo di s32205?

SÌ. La struttura completamente austenitica di S31254 supporta fino a 50% Riduzione dello spessore, mentre S32205 i caduti del lavoro più velocemente e in genere limitano la riduzione a freddo a 30% per evitare crack.

Quali precauzioni di saldatura si applicano a questi voti?

Per S32205, Mantenere input di calore tra 0.5–1,5 kJ/mm ed eseguire la ricottura della soluzione a 1 020 ° C per ripristinare l'equilibrio duplex.

Al contrario, S31254 tollera 1.0–2,5 kJ/mm e richiede un file 1 100 ° C Soluzione -Anna per ridistribuire nitruri.

Quale lega funziona meglio negli ambienti di Sour -Gas?

Nel servizio H₂s, S31254 resiste al crack di stress solfuro fino a circa 5 sbarra, mentre S32205 mostra la suscettibilità SSC sopra 1 sbarra.

Perciò, 254 SMO diventa spesso la scelta preferita per le applicazioni di gas acido.