S31254 rustfritt stål vs. S32205 rustfritt stål

1. Introduksjon

Korrosjonsresistente legeringer underbygger kritisk infrastruktur-fra offshore-plattformer til kjemiske prosesseringsanlegg.

Når tjenestemiljøene blir mer aggressive, Å velge riktig rustfri karakter viser seg viktig.

Spesielt, dupleks 2205 (US S32205) og super-austenittisk 254 Vi (US S31254) okkupere ledende roller der klorid, syre eller surgas angrep truer aktivitetsintegritet.

Følgelig, Denne artikkelen leverer en profesjonell, Datadrevet sammenligning av rustfritt stål S32205 vs S31254,

strukturert for å veilede ingeniører og spesifikasjoner gjennom kjemi, mikrostruktur, Mekanisk ytelse, Korrosjonsatferd, fabrikasjon, varmebehandling, applikasjoner, og relevante standarder.

2. Kjemisk sammensetning & Mikrostruktur

Element	S32205 (2205)	S31254 (254 Vi)
Cr	22.0–23,0 vekt%	20.0–22,0 vekt%
I	4.5–6,5 vekt%	17.0–19,0 vekt%
Mo	2.5–3,5 vekt%	6.0–7,0 vekt%
N	0.08–0,20 vekt%	0.24–0,32 vekt%
Cu	0.50 Maks	-
Mn	2.00 Maks	2.00 Maks
Og	1.00 Maks	1.00 Maks
C	0.03 Maks	0.02 Maks

Videre, S32205 viser en grov 50/50 Ferrite - austenitt duplex mikrostruktur, som gir høy styrke og god seighet.

I kontrast, S31254 danner en fullt austenittisk matrise stabilisert av dets høye nikkel (≈18 vekt%) og nitrogen (opp til 0.32 vekt%).

Som et resultat, Kornstørrelser i S31254 har en tendens til å forbli ensartet under varme, Mens 2205s doble faser motstår lokal deformasjon.

Dessuten, S31254s forhøyede molybden og nitrogenøkningsinntrengningskontroll og undertrykke Sigma-fase-formasjon, Forbedre langsiktig korrosjonsmotstand.

3. Mekaniske egenskaper sammenligning

Eiendom	S32205	S31254
Avkastningsstyrke (RP0.2)	~ 450 MPa	~ 300 MPa
Strekkfasthet (Rm)	~ 650 MPa	~ 650 MPa
Forlengelse (EN%)	≥25 %	≥40 %
Reduksjon av området (Z%)	≥50 %	≥60 %
Påvirke seighet (Charpy v)	≥150 j @–40 ° C	≥100 j @–20 ° C
Kryp motstand	Opp til 300 ° C -tjeneste	Opp til 350 ° C -tjeneste

Ved romtemperatur, S32205 leverer overlegen avkastningsstyrke - omtrent 450 MPA versus S31254 -er 300 MPA - takket være sin dupleksfase herding.

Likevel, Begge legeringene når lignende strekkfastheter (~ 650 MPa). I tillegg, S31254 kan skilte med høyere duktilitet (40 % forlengelse) og reduksjon av området (60 %), som letter dyp tegning og kompleks forming.

Når du opererer ved forhøyede temperaturer, S31254 opprettholder krypmotstand opp til 350 ° C., Mens S32205 vanligvis begrenser tjenesten til rundt 300 ° C..

Endelig, Tretthetstester i kloridmiljøer avslører sammenlignbare S - N -kurver, Selv om S31254 viser en svak kant i tretthet med høy syklus på grunn av sin homogene austenittiske matrise.

4. Korrosjonsmotstand av S32205 VS. S31254

Korrosjonsmodus	S32205 (Tre ≈ 35)	S31254 (Tre ≈ 49)
Pitting	Kloridterskel ~ 0,8 vekt% NaCl	~ 3,5 vekt% NaCl
Sprekk	Moderat	Glimrende
Klorid SCC	50–60 ° C.	70–80 ° C.
Generell sur korrosjon (H₂SO₄)	~ 10 mm/år @ 20 ° C.	~ 2 mm/år @ 20 ° C.
Oksidasjonssyrer (Hno₃)	God	Overlegen
Sulfid SCC (SSC)	Risiko ved H₂s > 1 bar	Minimal opp til 5 Bar H₂s

Fordi pren (Pitting motstand ekvivalent antall = CR + 3.3 Mo + 16 N) korrelerer med lokalisert korrosjonsmotstand, S31254 (Tre ≈ 49) overgår S32205 (Tre ≈ 35).

Følgelig, S31254 tolererer kloridnivåer opp til 3.5 vekt% ved omgivelsestemperatur uten å slå, mens 2205 Kapper ut rundt 0.8 vekt%.

Dessuten, S31254 motstår kloridspenningskorrosjonssprekker (SCC) opp til 80 ° C., sammenlignet med 60 ° C for S32205.

I tillegg, aggressive reduksjon av syrer (F.eks., 10 WT% H₂SO₄) korrodere S32205 ved ~ 10 mm/år, Men bare ~ 2 mm/år angriper S31254 under de samme forholdene.

Endelig, Sour-GAS-tester avslører S31254s overlegne ytelse i H₂S-tjenesten opp til 5 bar, Mens S32205 viser SSC -følsomhet ovenfor 1 bar.

5. Fabrikasjon & Sveisbarhet av S32205 vs. S31254

Aspekt	S32205	S31254
Kaldt arbeid	Opp til 30% Tykkelsesreduksjon	Opp til 50%
Min. Bøy radius	3 × tykkelse (dupleksbegrensninger)	2 × tykkelse
Sveisvarmeinngang	0.5–1,5 kJ/mm; Risiko for sigma -fase hvis >2	1.0–2,5 kJ/mm; Opprettholdt at austenitt motstår sprekker
Etter sveis annealing	1020 ° C × 30 min	1100 ° C × 15 min
Maskinbarhet	40 - 50 % av 304 Ss; verktøyets slitasje moderat	30 - 40 % av 304 Ss; verktøyet slites høyere

I praksis, S31254 tåler mer alvorlig kaldt arbeid - opp til 50 % Reduksjon av områder - på grunn av den austenittiske duktiliteten, Mens S32205 arbeiderharder raskere, begrenser reduksjon til 30 %.

Under bøying, Ingeniører opprettholder en minimumsradius av 3 × tykkelse for 2205 For å unngå ferrittsprekker; I kontrast, S31254 tillater strammere bøyer på 2 × tykkelse.

Sveising 2205 krever varmeinnganger mellom 0.5 og 1.5 KJ/mm for å bevare dupleksbalansen; overdreven varme (>2 KJ/mm) Risiko Sigma-fasedannelse.

I mellomtiden, 254 Smos fullt austenittiske struktur tolererer opp til 2.5 KJ/mm uten sprekker.

Etter sveising, 2205 fordeler av løsning annealing på 1020 ° C for 30 minutter, Mens S31254 krever etter 1100 ° C for 15 minutter for å redissolve nitrider.

Endelig, maskinbarhetstester rangerer S32205 ved 40–50% av 304 SSs materialfjerning, Mens S31254 løper litt saktere (30–40%) og akselererer verktøyets slitasje på grunn av det høye MO -innholdet.

6. Sammenligning av varmebehandlingsmetoder

Behandling	S32205	S31254
Løsning annealing	1020 ° C × 15–30 min → Vannslukk	1100 ° C × 10–20 min → Vann eller luftslukk
Stressavlastning	600–650 ° C × 1 h	650–700 ° C × 1 h
Aldring	Unngå ovenfor 300 ° C. (σ-fase risiko)	Stabil opp til 400 ° C.; Begrenset aldring

For å gjenopprette den optimale dupleksbalansen i S32205 etter dannelse eller sveising, Metallurgister utfører løsningen som var annealing på 1020 ° C i 15–30 minutter, etterfulgt av en vannslukking.

I kontrast, S31254 krever en høyere løsning-anneal temperatur på 1100 ° C i 10–20 minutter, med enten vann eller luftslukking for å beholde sin austenittiske struktur.

Når stressavlastning viser seg nødvendig (F.eks., Etter tung fabrikasjon), 2205 krever 600–650 ° C i en time, Mens S31254 tåler 650–700 ° C uten endringer i bivirkningen.

Endelig, Aldringsstudier viser at S32205 kan danne skadelig sigma -fase hvis de holdes ovenfor 300 ° C i lengre perioder, mens S31254 forblir stabil opp til 400 ° C., redusere behovet for stresselindrende sykluser med lav temperatur.

7. Bransjeapplikasjoner av S32205 VS. S31254

Petrokjemisk & Offshore -plattformer:

Ingeniører spesifiserer S32205 for jakker og toppsider når moderat klorideksponering og høy styrke materie.

Imidlertid, Plattformer som står overfor alvorlig saltholdighet for sprut-sone, mager på S31254s overlegne pitting og SCC-motstand.

Avsaltningsplanter & Håndtering av sjøvann:

I omvendt-osmosemembraner og rør, S31254S Pren (~ 49) tåler kontinuerlig kontakt med sjøvann (3.5 WT% NaCl), mens S32205 (Tre ~ 35) Funksjoner best i fôrvannsstadier med lavere saltholdighet.

Kjemisk prosesseringsutstyr:

Varmevekslere som håndterer varm h₂so₄ (10–20 vekt%) Favor S31254 for sine lave korrosjonshastigheter (~ 2 mm/år).

Motsatt, S32205 passer mindre aggressive tjenester - for eksempel saltlakekjølere - der dens høyere styrke reduserer veggtykkelsen.

Ytelse i den virkelige verden:

En ettermonteringsutvikling av North Sea Platform erstattet alderen 2205 stigerør med 254 Vi, kutte pitting reparasjoner av 80%.

I mellomtiden, Et petrokjemisk anlegg rapporterer fem års problemfri service i 3 % HCl med dupleks 2205 kondensatorer.

8. Referansestandarder

• ASTM A240/A240M: “Standard spesifikasjon for krom og krom-nikkel rustfritt stålplate, Ark, og strip for trykkfartøy og for generelle applikasjoner ”
• ASTM A182/A182M: “Standard spesifikasjon for smidd eller rullet legering- og rustfritt stål rørflenser, Smidde beslag, og ventiler og deler for høye temperaturtjenester ”
• UNS -betegnelser: S32205 (dupleks 2205), S31254 (254 Vi)
• Født MR0175/ISO 15156: “Materialer for bruk i H₂s-holdige miljøer innen olje- og gassproduksjon”

9. Tilsvarende karakterer

Nedenfor er en samlet liste over vanlige internasjonale ekvivalenter for UNS S32205 (Dupleks 2205) og UNS S31254 (254 Vi), Tilrettelegge for krysshenvisning mellom store standardorganer.

Merknader om ekvivalenter

• DIN -betegnelse—For eksempel, “1.4462” for 2205 - ser ut sammen med stålets kjemiske symbol (X2CRMinnan22-5-3), Hvor “22-5-3” betegner nominelle CR-Ni-MO-N-nivåer.
• Afnor (Fransk) Karakterer bruker en Z-prefiks: “Z3CN22-05-03” speil 2205 22 % Cr, 5 % I, 3 % Mo.
• Han er (Japansk) og Gost (Russisk) Betegnelser gjenspeiler nasjonale nummereringssystemer; Den vedlagte “L” i SUS329J4L indikerer krav til lav temperatur,.
• Kinesisk Karakterer - 0cr22ni5mo3n og 0cr25ni20mo3cun - Legg tett opp med UNS -komposisjonene, spesifisere karbon (0), krom, nikkel, molybden og nitrogeninnhold.

10. Omfattende sammenligning av S32205 VS. S31254

Å bringe alle viktige forskjeller i skarp lettelse, Tabellen nedenfor oppsummerer kjemi, ytelse, Fabrikasjon og kostnadsberegninger for UNS S32205 (Dupleks 2205) og UNS S31254 (254 Vi).

Kriterium	S32205 (Dupleks 2205)	S31254 (254 Vi)
Fasestruktur	~ 50 % ferritt / 50 % Austenitt	100 % Austenittisk
Cr - Ni - Mo - N kjemi	22 % Cr, 5 % I, 3 % Mo, 0.14 % N	20 % Cr, 18 % I, 6.5 % Mo, 0.28 % N
Tre	≈ 35	≈ 49
Avkastningsstyrke	450 MPA	300 MPA
Strekkfasthet	650 MPA	650 MPA
Forlengelse	25 %	40 %
Charpy seighet	≥ 150 J @ –40 ° C	≥ 100 J @ –20 ° C
Pitting terskel	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
SCC -motstand	≤ 60 ° C.	≤ 80 ° C.
Kryp servicegrense	≤ 300 ° C.	≤ 350 ° C.
Kaldt arbeidsgrense	30 % Tykkelsesreduksjon	50 % Tykkelsesreduksjon
Sveisvarmeinngang	0.5–1,5 kJ/mm (unngå > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Løsning andeal	1 020 ° C × 15–30 min → Vannslukk	1 100 ° C × 10–20 min → Vann eller luftslukk
Kostnadsindeks	1.0 (base)	~ 1.4 (≈ 40 % Premium)

Key Takeaways:

1. Styrke vs. Korrosjon: S32205 leverer høyere avkastningsstyrke (≈ 450 MPA) og utmerket seighet, gjør det ideelt for bærende deler.
   Imidlertid, dens pittemotstand (Tre ≈ 35) begrenser kloridtjeneste til ~ 0.8 % NaCl.
2. Overlegen korrosjonsmotstand: S31254s forhøyede MO og N Boost pren til ≈ 49, tolererer sjøvann (3.5 % NaCl) og motstå SCC til 80 ° C., om enn på en 40 % høyere materialkostnad.
3. Fabrikasjon letthet: Fullt austenittisk S31254 støtter dypere kaldt arbeid (50 % reduksjon) og bredere sveisevinduer (opp til 2.5 KJ/mm),
   Mens dupleksekvaliteten krever mer presis varmeinngang for å opprettholde fasebalansen.
4. Termisk stabilitet: Du kan kjøre S31254 ved moderat høyere temperatur (opp til 350 ° C.) uten aldringsrisiko, mens S32205 forblir stabil opp til omtrent 300 ° C..

11. Konklusjoner

S32205 og S31254 leverer hver tydelige fordeler. Ved å forstå kjemien deres, mikrostruktur, Mekanisk oppførsel, Korrosjonsytelse, fabrikasjon nyanser, og varmebehandlingsvinduer, Ingeniører kan gjøre informert, autoritative beslutninger.

DETTE er det perfekte valget for dine produksjonsbehov hvis du trenger høy kvalitet rustfritt stål Castings.

Kontakt oss i dag!

 

Vanlige spørsmål

Hvilke primære faktorer styrer valget mellom S32205 vs S31254?

I praksis, Ingeniører veier Styrke kontra korrosjonsmotstand. S32205 leverer høyere avkastningsstyrke (~ 450 MPa) Til en lavere pris,

Mens S31254 tilbyr overlegen pittingmotstand (Tre ≈ 49) og klorid-SCC-motstand mot 80 ° C..

Kan jeg kald-form S31254 mer aggressivt enn S32205?

Ja. Den fullstendig austenittiske strukturen til S31254 støtter opp til 50% Tykkelsesreduksjon, Mens S32205 arbeiderharder raskere og begrenser vanligvis kald reduksjon til 30% for å unngå sprekker.

Hvilke sveiseforholdsregler gjelder for disse karakterene?

For S32205, opprettholde varmeinngang mellom 0.5–1,5 kJ/mm og utføre løsningen annealing på 1 020 ° C for å gjenopprette dupleksbalanse.

I kontrast, S31254 tolererer 1.0–2,5 kJ/mm og etterlyser en 1 100 ° C løsning - Anneal for å redissolve nitrider.

Som legering presterer bedre i surt gassmiljøer?

I H₂s tjeneste, S31254 motstår sulfid stress-sprekker opp til omtrent 5 bar, Mens S32205 viser SSC -følsomhet ovenfor 1 bar.

Derfor, 254 SMO blir ofte det foretrukne valget for surgas-applikasjoner.