S31254 nerūdijantis plienas vs. S32205 nerūdijantis plienas

1. Įvadas

Korozijai atsparūs lydiniai yra ypatingos svarbos infrastruktūros pagrindas – nuo ​​platformų jūroje iki cheminio perdirbimo gamyklų.

Kai paslaugų aplinka tampa agresyvesnė, Labai svarbu pasirinkti tinkamą nerūdijančio plieno rūšį.

Ypač, Duplex 2205 (US S32205) ir superaustenitiniai 254 MES ESAME (US S31254) užima pagrindinius vaidmenis, kur chloridas, rūgšties arba rūgščių dujų ataka kelia grėsmę turto vientisumui.

Todėl, šis straipsnis pristato profesionalą, duomenimis pagrįstas nerūdijančio plieno S32205 ir S31254 palyginimas,

sukurta taip, kad inžinieriai ir specifikuotojai galėtų vadovautis chemija, Mikrostruktūra, Mechaninis atlikimas, korozinis elgesys, Gaminimas, terminis apdorojimas, paraiškos, ir atitinkamus standartus.

2. Cheminė sudėtis & Mikrostruktūra

Elementas	S32205 (2205)	S31254 (254 MES ESAME)
Kr	22.0–23,0 masės %	20.0–22,0 masės %
Į	4.5–6,5 masės %	17.0–19,0 masės %
MO	2.5–3,5 masės %	6.0–7,0 masės %
N	0.08–0,20 masės %	0.24–0,32 masės %
Cu	0.50 Maks	-
Mn	2.00 Maks	2.00 Maks
Ir	1.00 Maks	1.00 Maks
C	0.03 Maks	0.02 Maks

Be to, S32205 rodo maždaug 50/50 ferito-austenito dvipusė mikrostruktūra, kuris suteikia didelį stiprumą ir gerą kietumą.

Priešingai, S31254 sudaro visiškai austenitinę matricą, stabilizuojamą dėl didelio nikelio kiekio (≈18 masės %) ir azoto (iki 0.32 wt%).

Dėl to, S31254 grūdelių dydžiai karštyje išlieka vienodi, o 2205 dvigubos fazės atsparios vietinei deformacijai.

Be to, S31254 padidintas molibdeno ir azoto kiekis padidina įtraukimo kontrolę ir slopina sigma fazės susidarymą, padidina ilgalaikį atsparumą korozijai.

3. Mechaninių savybių palyginimas

Nuosavybė	S32205	S31254
Derliaus stiprumas (RP0.2)	~450 MPa	~300 MPa
Tempimo stiprumas (Rm)	~650 MPa	~650 MPa
Pailgėjimas (A%)	≥ 25 %	≥40 %
Ploto sumažinimas (Z %)	≥50 %	≥60 %
Poveikis kietumas (Charpy V)	≥150 J @–40°C	≥100 J @–20°C
Šliaužimo pasipriešinimas	Iki 300 °C paslauga	Iki 350 °C paslauga

Kambario temperatūroje, S32205 užtikrina puikų takumo ribą – apytiksliai 450 MPa, palyginti su S31254 300 MPa – dėl dvipusio fazės sukietėjimo.

Nepaisant to, abu lydiniai pasiekia panašų tempimo stiprumą (~650 MPa). Be to, S31254 pasižymi didesniu lankstumu (40 % pailgėjimas) ir ploto sumažinimas (60 %), kurios palengvina giluminį piešimą ir sudėtingą formavimą.

Kai dirbama aukštesnėje temperatūroje, S31254 išlaiko atsparumą šliaužimui iki 350 ° C., o S32205 paprastai riboja paslaugą 300 ° C..

Pagaliau, nuovargio bandymai chlorido aplinkoje atskleidžia palyginamas S – N kreives, nors S31254 rodo nedidelį didelio ciklo nuovargio kraštą dėl savo homogeninės austenitinės matricos.

4. Atsparumas korozijai S32205 vs. S31254

Korozijos režimas	S32205 (Mediena ≈ 35)	S31254 (Mediena ≈ 49)
Įdubimas	Chlorido slenkstis ~0,8 masės % NaCl	~3,5 masės % NaCl
Plyšys	Vidutinis	Puiku
Chlorido SCC	50–60 °C	70–80 °C
Bendra rūgštinė korozija (H₂SO₂)	~10 mm/metus @ 20 ° C.	~2 mm/metus @ 20 ° C.
Oksiduojančios rūgštys (HNO₃)	Gerai	Viršininkas
Sulfido SCC (SSC)	Rizika esant H₂S > 1 Baras	Minimalus iki 5 baras H₂S

Kadangi PREN (Atsparumo įdubimams ekvivalentinis skaičius = Cr + 3.3 MO + 16 N) koreliuoja su lokaliu atsparumu korozijai, S31254 (Mediena ≈ 49) lenkia S32205 (Mediena ≈ 35).

Todėl, S31254 toleruoja chlorido kiekį iki 3.5 masės % aplinkos temperatūroje be duobių, kadangi 2205 kepurės aplink 0.8 wt%.

Be to, S31254 atsparus chlorido įtempių korozijos įtrūkimams (SCC) iki 80 ° C., palyginti su 60 °C S32205 atveju.

Be to, agresyvios redukuojančios rūgštys (Pvz., 10 masės % H2SO4) korozija S32205 esant ~10 mm/metus, bet tik ~2 mm/metus atakuoja S31254 tokiomis pačiomis sąlygomis.

Pagaliau, rūgščių dujų bandymai atskleidžia puikų S31254 našumą teikiant H₂S paslaugą iki 5 Baras, o S32205 rodo SSC jautrumą aukščiau 1 Baras.

5. Gaminimas & S32205 suvirinamumas prieš. S31254

Aspektas	S32205	S31254
Šaltas darbas	Iki 30% storio sumažinimas	Iki 50%
Min. Lenkimo spindulys	3 × storis (dvipusio ryšio apribojimai)	2 × storis
Suvirinimo šilumos įvadas	0.5–1,5 kJ/mm; sigmos fazės rizika, jei >2	1.0–2,5 kJ/mm; išlaikytas austenitas atsparus įtrūkimams
Atkaitinimas po suvirinimo	1020 °C × 30 min	1100 °C × 15 min
Aparatas	40 - 50 % iš 304 SS; vidutinis įrankių nusidėvėjimas	30 - 40 % iš 304 SS; didesnis įrankių nusidėvėjimas

Praktiškai, S31254 toleruoja sunkesnį darbą šaltyje – iki 50 % ploto sumažinimas – dėl jo austenitinio plastiškumo, o S32205 dirba-kietėja greičiau, ribojant sumažinimą iki 30 %.

Lenkimo metu, inžinieriai palaiko minimalų spindulį 3 × storis 2205 kad būtų išvengta ferito įtrūkimų; priešingai, S31254 leidžia griežčiau lenkti ties 2 × storis.

Suvirinimas 2205 tarp jų reikia šilumos tiekimo 0.5 ir 1.5 kJ/mm, kad būtų išsaugotas dvipusis balansas; per didelis karštis (>2 kJ/mm) sigmos fazės susidarymo rizika.

Tuo tarpu, 254 SMO visiškai austenitinė struktūra toleruoja iki 2.5 kJ/mm be įtrūkimų.

Po suvirinimo, 2205 tirpalo atkaitinimo nauda 1020 °C už 30 minučių, kadangi S31254 reikalauja 1100 °C už 15 minučių, kad iš naujo ištirptų nitridai.

Pagaliau, apdirbamumo bandymų S32205 reitingas yra 40–50 % 304 SS medžiagų pašalinimo greitis, o S31254 veikia šiek tiek lėčiau (30–40%) ir pagreitina įrankių nusidėvėjimą dėl didelio Mo kiekio.

6. Terminio apdorojimo metodų palyginimas

Gydymas	S32205	S31254
Tirpalo atkaitinimas	1020 °C × 15–30 min → vandens gesinimas	1100 °C × 10–20 min → vandens arba oro gesinimas
Streso mažinimas	600–650 °C × 1 h	650–700 °C × 1 h
Senėjimas	Venkite aukščiau 300 ° C. (σ fazės rizika)	Stabilus iki 400 ° C.; ribotas senėjimas

Atkurti optimalų dvipusį balansą S32205 po formavimo ar suvirinimo, metalurgai tirpalo atkaitinimą atlieka at 1020 °C 15–30 minučių, po to vandens gesinimas.

Priešingai, S31254 reikalauja aukštesnės tirpalo atkaitinimo temperatūros 1100 °C 10–20 minučių, gesinant vandeniu arba oru, kad išlaikytų austenitinę struktūrą.

Kai streso mažinimas pasirodo būtinas (Pvz., po sunkios gamybos), 2205 vienai valandai reikia 600–650 °C, o S31254 toleruoja 650–700 °C be neigiamų fazių pokyčių.

Pagaliau, senėjimo tyrimai rodo, kad S32205 gali sudaryti kenksmingą sigmos fazę, jei laikomasi aukščiau 300 °C temperatūroje ilgą laiką, kadangi S31254 išlieka stabilus iki 400 ° C., sumažinti žemos temperatūros įtampos mažinimo ciklų poreikį.

7. S32205 ir pramonės pritaikymas. S31254

Naftos chemija & Užsieninės platformos:

Inžinieriai nurodo S32205 švarkams ir viršutiniams šonams, kai yra vidutinio stiprumo chlorido poveikis ir didelės stiprios medžiagos.

Tačiau, platformos, kuriose yra didelis druskingumas purslų zonoje, remiasi S31254 puikiu atsparumu duobėms ir SCC.

Gėlinimo įrenginiai & Jūros vandens tvarkymas:

Atvirkštinio osmoso membranose ir vamzdynuose, S31254 PREN (~49) atlaiko nuolatinį sąlytį su jūros vandeniu (3.5 masės % NaCl), kadangi S32205 (MEDIENA ~35) geriausiai veikia tiekiamojo vandens stadijose su mažesniu druskingumu.

Cheminio apdorojimo įranga:

Šilumokaičiai su karštu H₂SO₄ (10–20 masės %) pirmenybę teikia S31254 dėl mažo korozijos greičio (~2 mm/metus).

Ir atvirkščiai, S32205 tinka mažiau agresyvioms paslaugoms, tokioms kaip sūrymo aušintuvai, kur dėl didesnio stiprumo sumažėja sienelės storis.

Realaus pasaulio pasirodymas:

Šiaurės jūros platforma pakeista sena 2205 stovai su 254 MES ESAME, pjovimo duobių remontas 80%.

Tuo tarpu, naftos chemijos gamykla praneša apie penkerius metus be problemų 3 % HCl su dupleksu 2205 kondensatoriai.

8. Nuorodų standartai

• ASTM A240/A240M: „Standartinė chromo ir chromo-nikelio nerūdijančio plieno plokštės specifikacija, Lapas, ir juostelė slėginiams indams ir bendrojo naudojimo reikmėms“
• ASTM A182/A182M: „Standartinė kaltinio arba valcuoto lydinio specifikacija- ir nerūdijančio plieno vamzdžių flanšai, Kaltiniai jungiamosios detalės, ir vožtuvai bei dalys, skirtos aptarnavimui aukštoje temperatūroje“
• UNS pavadinimai: S32205 (Duplex 2205), S31254 (254 MES ESAME)
• NACE MR0175/ISO 15156: „Medžiagos, skirtos naudoti H₂S turinčioje aplinkoje, gaminant naftą ir dujas“

9. Lygiaverčiai pažymiai

Toliau pateikiamas UNS S32205 bendrų tarptautinių atitikmenų sąrašas (Duplex 2205) ir UNS S31254 (254 MES ESAME), palengvinti kryžmines nuorodas tarp pagrindinių standartų įstaigų.

Pastabos apie ekvivalentus

• DIN žymėjimas– pavyzdžiui, „1.4462“ 2205 – rodomas šalia plieno cheminio simbolio (X2CrNiMoN22-5-3), kur „22-5-3“ reiškia vardinius Cr-Ni-Mo-N lygius.
• AFNOR (prancūzų) klasėse naudojamas Z priešdėlis: "Z3CN22-05-03" veidrodžiai 2205's 22 % Kr, 5 % Į, 3 % MO.
• JIS (japonų) ir GOST (rusų) pavadinimai atspindi nacionalines numeravimo sistemas; pridedamas „L“ SUS329J4L nurodo atsparumo smūgiams žemoje temperatūroje reikalavimus.
• kinų klasės – 0Cr22Ni5Mo3N ir 0Cr25Ni20Mo3CuN – glaudžiai atitinka UNS sudėtį, nurodant anglį (0), Chromas, Nikelis, molibdeno ir azoto kiekis.

10. Išsamus S32205 palyginimas su. S31254

Kad visi pagrindiniai skirtumai būtų ryškūs, toliau pateiktoje lentelėje apibendrinta chemija, Spektaklis, UNS S32205 gamybos ir sąnaudų metrika (Duplex 2205) ir UNS S31254 (254 MES ESAME).

Kriterijus	S32205 (Duplex 2205)	S31254 (254 MES ESAME)
Fazės struktūra	~50 % feritas / 50 % Austenitas	100 % Austenitinis
Cr–Ni–Mo–N chemija	22 % Kr, 5 % Į, 3 % MO, 0.14 % N	20 % Kr, 18 % Į, 6.5 % MO, 0.28 % N
Mediena	≈ 35	≈ 49
Derliaus stiprumas	450 MPA	300 MPA
Tempimo stiprumas	650 MPA	650 MPA
Pailgėjimas	25 %	40 %
Charpy tvirtumas	≥ 150 D @ –40°C	≥ 100 J @ –20°C
Įdubimo slenkstis	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
SCC atsparumas	≤ 60 ° C.	≤ 80 ° C.
„Creep Service Limit“.	≤ 300 ° C.	≤ 350 ° C.
Šalto darbo riba	30 % storio sumažinimas	50 % storio sumažinimas
Suvirinimo šilumos įvadas	0.5–1,5 kJ/mm (vengti > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Sprendimas Anneal	1 020 °C × 15–30 min → vandens gesinimas	1 100 °C × 10–20 min → vandens arba oro gesinimas
Kainų indeksas	1.0 (bazę)	~ 1.4 (≈ 40 % priemoka)

Pagrindiniai takeliai:

1. Jėga vs. Korozija: S32205 užtikrina didesnę takumo ribą (≈ 450 MPA) Ir puikus tvirtumas, todėl puikiai tinka laikančiosioms dalims.
   Tačiau, jo atsparumas įdubimams (Mediena ≈ 35) apriboja chlorido paslaugą iki ~ 0.8 % NaCl.
2. Aukščiausias atsparumas korozijai: S31254 padidintas Mo ir N padidina PREN iki ≈ 49, toleruoja jūros vandenį (3.5 % NaCl) ir atsparus SCC 80 ° C., nors ir a 40 % didesnė medžiagų kaina.
3. Gamybos paprastumas: Visiškai austenitinis S31254 palaiko gilesnį šaltą apdirbimą (50 % sumažinimas) ir platesni suvirinimo langai (iki 2.5 kJ/mm),
   tuo tarpu dvipusio laipsnio fazių pusiausvyrai palaikyti reikalingas tikslesnis šilumos įvedimas.
4. Šiluminis stabilumas: Galite paleisti S31254 vidutiniškai aukštesnėje temperatūroje (iki 350 ° C.) be senėjimo rizikos, o S32205 išlieka stabilus iki maždaug 300 ° C..

11. Išvados

S32205 ir S31254 turi skirtingus pranašumus. Suprasdami jų chemiją, Mikrostruktūra, mechaninis elgesys, korozijos efektyvumas, gamybos niuansai, ir termiškai apdorojami langai, inžinieriai gali informuoti, autoritetingus sprendimus.

Tai yra puikus pasirinkimas jūsų gamybos poreikiams, jei jums reikia aukštos kokybės Nerūdijantis plienas liejiniai.

Susisiekite su mumis šiandien!

 

DUK

Kokie pagrindiniai veiksniai lemia pasirinkimą tarp S32205 ir S31254?

Praktiškai, inžinieriai sveria stiprumas ir atsparumas korozijai. S32205 užtikrina didesnę takumo ribą (~450 MPa) mažesnėmis sąnaudomis,

o S31254 pasižymi puikiu atsparumu įdubimams (Mediena ≈ 49) ir atsparumas chloridui-SCC 80 ° C..

Ar galiu šaltai formuoti S31254 agresyviau nei S32205?

Taip. Visiškai austenitinė S31254 struktūra palaiko iki 50% storio sumažinimas, kadangi S32205 veikia greičiau ir paprastai riboja šalčio mažinimą iki 30% kad nesutrūktų.

Kokios suvirinimo atsargumo priemonės taikomos šioms klasėms?

S32205, palaikyti šilumos tiekimą tarp 0.5–1,5 kJ/mm ir atlikti tirpalo atkaitinimą 1 020 °C, kad būtų atkurtas dvipusis balansas.

Priešingai, S31254 toleruoja 1.0–2,5 kJ/mm ir ragina a 1 100 °C tirpalo atkaitinimas, kad iš naujo ištirptų nitridai.

Kuris lydinys geriau veikia rūgščiųjų dujų aplinkoje?

H₂S servise, S31254 atsparus sulfido įtempių įtrūkimams iki maždaug 5 Baras, o S32205 rodo SSC jautrumą aukščiau 1 Baras.

Todėl, 254 SMO dažnai tampa pageidaujamu rūgščių dujų naudojimu.