Dupleksais nerūsējošais tērauds apvieno labākās austenīta un ferīta kategorijas, nodrošina augstu izturību un izturību pret koroziju vienā sakausējumā.
Starp tiem, Dupleksais nerūsējošais tērauds 332C13 izceļas ar līdzsvarotu mikrostruktūru, spēcīga mehāniskā veiktspēja, un izcila pretestība pret bedrēm.
Šajā rakstā, mēs izpētām 332C13 ķīmiju, īpašības, izgatavošana, un reālās pasaules lietojumprogrammas, lai vadītu inženierus materiālu izvēlē un projektēšanā.
1. Ievads
Nerūsējošie tēraudi iedalās četrās galvenajās ģimenēs:
- Austenīts (piemēram,. 304, 316) ar augstu niķeļa saturu un lielisku formējamību
- Ferīta (piemēram,. 430, 444) ar labu sprieguma-korozijas plaisāšanas izturību
- Martensīts (piemēram,. 410, 420) piedāvā augstu cietību pēc termiskās apstrādes
- Divstāvu aptuveni apvienojot austenīta un ferīta fāzes 50:50
Dupleksās kategorijas parādījās 1970. gados, lai apmierinātu vajadzību pēc stiprāka, korozijizturīgāki sakausējumi agresīvā vidē.
332C13 (EN 1.4462/UNS S31803 ekvivalents) bauda plaši izplatītu specifikāciju saskaņā ar ASTM A240, A789, un A790 šķīvim, caurule, un cauruļu lietojumi.
Mēs iedziļināmies 332C13 unikālajos atribūtos, lai palīdzētu jums to efektīvi izmantot inženiertehniskajos projektos.
2. Ķīmiskais sastāvs
Duplex 332C13 nodrošina savu veiktspēju, izmantojot rūpīgi līdzsvarotu ķīmisko sastāvu:
| Elements | Tipisks saturs | Darbība |
|---|---|---|
| Ogleklis (C) | ≤ 0.020% | Ierobežo karbīda nokrišņus |
| Hroms (Krekls) | 21.5–23,5% | Nodrošina izturību pret koroziju |
| Niķelis (Iekšā) | 4.5–6,5% | Stabilizē austenītu |
| Molibdēns (Noplūde) | 2.5–3,5% | Palielina pretestību rievojumiem un plaisām |
| Slāpeklis (N) | 0.14–0,20% | Palielina izturību un pretestību pret iedobēm |
| Mangāns (Nojaukšanās) | ≤ 2.00% | Veicina deoksidāciju un karsto apstrādi |
| Silīcijs (Un) | ≤ 1.00% | Uzlabo oksidācijas izturību pie augsta T |
| Fosfors (Pūtīt) | ≤ 0.030% | Ierobežo trauslumu |
| Sērs (S) | ≤ 0.020% | Samazina sulfīdu ieslēgumus |
Rezultāts ir a dupleksa mikrostruktūra aptuveni 50% ferīts un 50% Austenīts.
Šis divfāzu līdzsvars nodrošina gan austenīta tēraudu stingrību, gan ferīta tēraudu izturību pret hlorīda spriedzes un korozijas plaisāšanu..
Salīdzinājumam, kopējā dupleksa pakāpe 2205 (1.4462) dalās ar šo ķīmiju, tā kā SAF 2304 apgriež Mo un N, lai iegūtu “liesu” dupleksu ar nedaudz zemāku pretestību pret ievainojumiem.
3. Mehāniskās īpašības
Duplex 332C13 stiprības ziņā pārspēj lielāko daļu austenīta un ferīta kategoriju:
| Īpašums | Tipiska vērtība |
|---|---|
| Peļņas izturība (0.2% kompensēt) | 450-550 MPa |
| Galīgā stiepes izturība | 650-800 MPa |
| Pagarināšana (A₅₀ mm) | ≥ 25% |
| Cietība (Brinels) | 250-300 HB |
| Elastības modulis | ~210 GPa |
Pateicoties tā augstajai tecēšanas robežai — aptuveni divas reizes lielāka nekā 304/316 nerūsējošais materiāls — tas nodrošina plānākas sekcijas un vieglākas konstrukcijas ar tādu pašu slodzi.
Turklāt, sprieguma-deformācijas līkne paliek lineāra līdz lielām slodzēm, piedāvājot a augsta stiprības un svara attiecība ideāli piemērots spiediena tvertnēm, strukturālie rāmji, un cauruļvadu sistēma.
4. Dupleksā nerūsējošā tērauda fizikālās īpašības 332C13
Apvienojot mērenu blīvumu un augstu stingrību ar lielisku siltumvadītspēju un kontrolētu izplešanos, Duplex 332C13 piedāvā izturīgu fizisko īpašību paketi.
| Īpašums | Tipiska vērtība |
|---|---|
| Blīvums | 7.75–7,85 g/cm³ |
| Elastības modulis | 200-210 GPa |
| Puasona koeficients | 0.27–0.30 |
| Siltumvadītspēja | 15–20 W/m·K pie 20 ° C |
| Īpaša siltuma jauda | ~460 J/kg·K plkst 20 ° C |
| Termiskās izplešanās koeficients | 12.5–14 × 10⁻⁶ /°C (20–300 ° C) |
| Elektriskā pretestība | 0.5–0,7 μΩ·m pie 20 ° C |
| Magnētiskā caurlaidība (μᵣ) | 1.01–1.05 (nedaudz magnētisks) |
5. Izturība pret koroziju
Duplex 332C13 ir izcils agresīvā vidē:
- Pretestība: Tā Malka (Pretestības līdzvērtīgs skaitlis) aprēķina līdz ≥ 30, kas nozīmē izcilu izturību pret hlorīda izraisītu bedrīšu veidošanos.
- Plaisu korozija: Blīvās ferīta un Mo bagātinātās fāzes kavē plaisu uzbrukumu stāvoša jūras ūdens apstākļos.
- Stresa korozijas plaisāšana (SCC): Dupleksās klases iztur SCC apkārtējās vides un paaugstinātā temperatūrā (līdz ~80 °C) daudz labāk par 316l.
Side-by-side testos, 332C13 ir izturīgs pret iekļūšanu 6% NaCl plkst 25 ° C līdz +600 mV vs. Ag/AgCl, kamēr 316L sabojājas tuvumā +300 mV.
Jūras platformām, ķīmiskie augi, un hlorīdu bagātas atmosfēras, 332C13 piedāvā nepārprotamas priekšrocības salīdzinājumā ar standarta austenīta sakausējumiem.
6. Izgatavošana un metināmība
332C13 divfāžu struktūra atbalsta abus auksts darbs un karstais darbs, bet tā lielākai izturībai ir nepieciešams izturīgs aprīkojums:
- Formīgums: Jūs varat saliekties, zīmogs, un rullis 332C13, lai gan nepieciešamie spēki sasniedz ~ 1,5 × tiem, kas paredzēti 304. Dizaineriem jāierobežo samazinājums vienā piegājienā, lai izvairītos no plaisāšanas.
- Metināmība: Sakausējums viegli metināms ar atbilstošs dupleksais pildītājs (piemēram,. ER2209) bez iepriekšējas uzsildīšanas.
Lai arī, pārmērīga siltuma padeve var radīt trauslu σ fāzi HAZ, tāpēc uzturiet zemāku starpplūsmas temperatūru 200 °C un, ja nepieciešams, izmantojiet vairākkārtēju paņēmienus. - Apstrāde pēc metināšanas: Šķīduma atkvēlināšana plkst 1020-1100 °C, kam seko ātra dzēšana, atjauno fāzes līdzsvaru pēc smagas metināšanas.
Daudzos gadījumos, lai arī, pēcmetināšanas atkvēlināšana nav nepieciešama komponentiem, kas nav kritiski.
Ievērojot kontrolētas metināšanas darbplūsmas un izmantojot atbilstošus pildmetālus, ražotāji var uzlabot 332C13 veiktspēju bez lielas pēcapstrādes.
7. Karstuma izturība
Duplex 332C13 saglabā mehānisko integritāti līdz 300–350 ° C. Ārpus šī diapazona:
- Ferīta proporcija var samazināties, samazinot stingrību
- Var parādīties paaugstinātas temperatūras šļūde un fāzes nestabilitāte
Tā termiskās izplešanās koeficients (~13 × 10⁻⁶ /°C) atrodas starp austenītu (~16 × 10⁻⁶ /°C) un ferīta (~10 × 10⁻⁶ /°C) pakāpes, termiskā sprieguma ierobežošana atšķirīgos metālu savienojumos.
\Vidējas temperatūras siltummaiņos, spiediena tvertnes, un cauruļvadi ar cikliskām termiskām slodzēm, 332C13 piedāvā stabilu veiktspēju bez superduplekso sakausējumu izmaksām.
8. Standarti un apzīmējumi
Duplex 332C13 ir redzams vairākās specifikācijās:
- Iekšā 1.4462 (Eiropa)
- US S31803 / S32205 (ASV/ASTM A240, A789, A790)
- Iso 11960 OCTG caurulei
- NORSOK MDS zemūdens lietojumiem
Ražotāji piegādā 332C13 collas lapa, plāksne, stieple, caurule, un kalumi, bieži vien izmēros līdz 15 mm plāksne vai 12 ″ NO caurules.
Sertifikācija uz Iekšā 10204 3.1 vai ASTM A967 nodrošina izsekojamību un pieņemamu ferīta līmeni.
9. 332C13 pielietojumi
Pateicoties tā sabalansētajām īpašībām, 332C13 kalpo dažādās nozarēs:
- Jūras & Jūrā: Pietauvošanās aparatūra, cauruļvadi, vārsti, un siltummaiņa caurules jūras ūdens servisā.
- Ķīmiskā apstrāde: Reaktori, cauruļvadi, uzglabāšanas tvertnes, un sūkņi, kas apstrādā hlorīdus, sulfīdi, un kaustiskie līdzekļi.
- Mīkstums & Papīrs: Gremošanas līdzekļi, balināšanas torņi, un šķidruma recirkulācijas līnijas, kur notiek hlorīda un sulfāta uzbrukums.
- Enerģijas ražošana: Kondensatora caurules, dzesēšanas ūdens sistēmas, un strukturālais atbalsts kodolelektrostacijām un fosilajām stacijām.
- Infrastruktūra: Tilti, arhitektūras balsti, un ēku fasādes, kurām nepieciešama gan izturība, gan izturība pret atmosfēras iedarbību.
Nomainot 316L vai pat 2205 šajās lomās, 332C13 bieži samazina uzturēšanas izmaksas un palielina kalpošanas laiku.
10. Salīdzinājums ar citām Duplex klasēm
Lai iekļautu 332C13 veiktspēju kontekstā, salīdzināsim to ar trim plaši izmantotajiem dupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem — 2205, SAF 2304, un super-dupleksais 2507 — vairākos atslēgu dimensijās:
| Īpašums / Pakāpe | 332C13 (US S31803) | 2205 (Iekšā 1.4462) | SAF 2304 (Iekšā 1.4362) | 2507 (Iekšā 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Ķīmija | Kr 21,5–23,5 4,5–6,5 Mo 2,5–3,5 N 0,14–0,20 |
Kr 22.–23 4,5–6,5 Noplūde 3.0 N 0,14–0,20 |
Krekls 23 Iekšā 4.5 P- N 0.10 |
Krekls 25 Iekšā 7.0 Noplūde 4.0 N 0.30 |
| Malka | ~31 | ~30-32 | ~25 | ≥40 |
| Peļņas izturība (MPA) | 450-550 | ~ 450 | ~350 | ~620 |
| Stiepes izturība (MPA) | 650–800 | 620–680 | ~ 600 | 830–900 |
| Pagarināšana (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Cietība (HB) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Pretestība | Lielisks (Malka 31) | Lielisks (Malka 30) | Labs (Malka 25) | Izcils (Koksne ≥40) |
| SCC pretestība | Ļoti augsts | Ļoti augsts | Augsts | Ļoti augsts |
| Maksimālā apkalpošanas temp. (° C) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Metināmība | Labs, kontrolēts HAZ | Labs, kontrolēts HAZ | Ļoti labs | Mērens, σ-fāzes risks |
| Formīgums | Mērens | Mērens | Labs | Nabadzīgs |
| Relatīvās izmaksas | Vidējs | Vidējs | Zems | Augsts |
| Pieejamība | Plaši uzkrāti | Plaši uzkrāti | Plaši uzkrāti | Retāk sastopams |
Galvenie paņēmieni
- Korozija vs. Maksāt: 332C13 un 2205 nodrošināt līdzīgu bedru un SCC pretestību par salīdzināmām izmaksām; SAF 2304 samazina Mo saturu (un izmaksas) ar pieticīgiem kompromisiem PREN.
Super-duplekss 2507 sasniedz augstāko PREN (≥40) taču tas prasa augstāku cenu un rada lielākas metināšanas problēmas. - Mehāniskais līdzsvars: Dupleksais nerūsējošais tērauds 332C13 un 2205 dalīties ar augstu izturību (YS ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), tā kā SAF 2304 izturība ir zemāka (~350/600 MPa), un 2507 vada baru (~620/830 MPa).
Konstrukcijām, kurām nepieciešama maksimāla izturība, 2507 izceļas; līdzsvarotai veiktspējai un ekonomijai, 332C13 vai 2205 bieži vien pietiek. - Izgatavošanas apsvērumi: SAF 2304 piedāvā vienkāršāko formējamību, padarot to piemērotu šauriem līkumiem un dziļām vilkšanām.
Turpretī, 2507 nepieciešama stingra termiskā kontrole, lai izvairītos no σ fāzes veidošanās, kamēr 332C13 un 2205 iekrīt starp. - Termisks & Strukturālā stabilitāte: Visas četras klases darbojas droši līdz ~300 °C.
Dizaineri, kas saskaras ar cikliskām termiskām slodzēm, novērtē 332C13 vidējo izplešanās koeficientu, samazinot termisko spriegumu jauktu metālu mezglos.
11. Priekšrocības un ierobežojumi
Priekšrocības
- Augsta izturība: Ienesīgums ~2×316L nodrošina šķiltavu, spēcīgāki dizaini.
- Izturība pret koroziju: Koksne ≥ 30 iztur bedrīšu veidošanos, sprauga, un SCC hlorīdu vidē.
- Termiskā stabilitāte: Saglabā īpašības, lai 350 °C ar mērenu termisko izplešanos.
- Dzīves cikla ietaupījumi: Ilgāki intervāli starp apkopi un nomaiņu.
Ierobežojumi
- Formīgums: Nepieciešams lielāks spēks un stingrāki lieces rādiusi nekā austenītim.
- Augstas izturības zudums: Pagarināta ekspozīcija >350 °C var trauslēt HAZ.
- Metināšanas sarežģītība: Nepieciešama kontrolēta siltuma padeve un iespējama atlaidināšana pēc metināšanas.
- Pieejamība: Mazāk uzkrāti nekā 304/316, var ieilgt izpildes laiks.
12. Secinājums
Duplex Stainless Steel 332C13 piedāvā pārliecinošu līdzsvaru mehāniskā izturība, hlorīda izturība pret koroziju, un metināmība, padarot to par populāru izvēli prasīgiem jūras kuģiem, ķīmisks, un strukturālas lietojumprogrammas.
Izprotot to ķīmija, apstrāde, un pakalpojumu ierobežojumi, inženieri var droši norādīt 332C13, panākot izturīgu, rentablus risinājumus pat agresīvā vidē.
Tā kā nozares turpina virzīt darbības robežas, dupleksajām šķirnēm, piemēram, 332C13, būs arvien lielāka nozīme uzticamības un ilgtspējības veicināšanā..
Šis ir ideāla izvēle jūsu ražošanas vajadzībām, ja jums nepieciešama augstas kvalitātes dupleksa nerūsējošā tērauda lējumi.
