1. Введение
Устойчивые к коррозии сплавы лежат в основе критической инфраструктуры-от оффшорных платформ до заводов по обработке химических веществ.
По мере того, как условия обслуживания становятся более агрессивными, Выбор правой нержавеющей стали оказывается жизненно важным.
В частности, дуплекс 2205 (США S32205) и супер-аустенитный 254 Мы (США S31254) Занимайте ведущие роли, где хлорид, Атака кислотного или кислого газа угрожает целостности активов.
Следовательно, Эта статья доставляет профессионал, Сравнение данных, управляемое данными, S32205 против S32205 против S31254,
Структурирован для руководства инженерами и спецификаторами через химию, Микроструктура, механические характеристики, коррозионное поведение, изготовление, термическая обработка, приложения, и соответствующие стандарты.
2. Химический состав & Микроструктура
| Элемент | S32205 (2205) | S31254 (254 Мы) |
|---|---|---|
| Кр | 22.0–23,0 мас.% | 20.0–22,0 мас.% |
| В | 4.5–6,5 мас.% | 17.0–19,0 мас.% |
| Мо | 2.5–3,5 мас.% | 6.0–7,0 мас.% |
| Н | 0.08–0,20 мас.% | 0.24–0,32 мас.% |
| Cu | 0.50 Макс | - |
| Мин. | 2.00 Макс | 2.00 Макс |
| И | 1.00 Макс | 1.00 Макс |
| С | 0.03 Макс | 0.02 Макс |
Более того, S32205 демонстрирует примерно 50/50 Ферритовая - аустенитная дуплексная микроструктура, который дает высокую силу и хорошую прочность.
В отличие, S31254 образует полностью аустенитную матрицу, стабилизированную высоким никелем (≈18 мас.%) и азот (до 0.32 wt%).
Как результат, Размеры зерна в S31254, как правило, остаются равномерными при нагревании, В то время как двойные фазы 2205 противостоят локализованной деформации.
Более того, Повышенная молибденам и азот-усилие контроль включения и подавление формирования сигма-фазы, Усиление долгосрочной коррозионной стойкости.
3. Сравнение механических свойств
| Свойство | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Предел текучести (RP0.2) | ~ 450 МПа | ~ 300 МПа |
| Предел прочности (Rm) | ~ 650 МПа | ~ 650 МПа |
| Удлинение (%) | ≥25 % | ≥40 % |
| Сокращение площади (Z%) | ≥50 % | ≥60 % |
| Ударная вязкость (Charpy v) | ≥150 j @–40 ° C | ≥100 j @–20 ° C |
| Сопротивление ползучести | До 300 ° C обслуживание | До 350 ° C обслуживание |
При комнатной температуре, S32205 обеспечивает превосходную силу урожайности - примерно 450 MPA против S31254 300 МПа - спасибо за его дуплексное фазовое отверждение.
Тем не менее, Оба сплава достигают схожих растягивающих сторон (~ 650 МПа). Кроме того, S31254 может похвастаться более высокой пластичностью (40 % удлинение) и сокращение площади (60 %), которые облегчают глубокий рисунок и сложное формирование.
При работе при повышенных температурах, S31254 поддерживает сопротивление ползучести до 350 °С, в то время как S32205 обычно ограничивает обслуживание вокруг 300 °С.
Окончательно, Испытания на усталость в хлоридных средах выявляют сопоставимые кривые S - N, Хотя S31254 показывает небольшое преимущество в усталости высокого цикла из-за ее гомогенной аустенитной матрицы.
4. Коррозионная стойкость S32205 против. S31254
| Режим коррозии | S32205 (Дерево ≈ 35) | S31254 (Дерево ≈ 49) |
|---|---|---|
| Питтинг | Хлоридный порог ~ 0,8 мас.% | ~ 3,5 мас.% NaCl |
| Расщелина | Умеренный | Отличный |
| Хлорид SCC | 50–60 ° C. | 70–80 ° C. |
| Общая кислотная коррозия (H₂so₄) | ~ 10 мм/год @ 20 °С | ~ 2 мм/год @ 20 °С |
| Окислительные кислоты (Hno₃) | Хороший | Начальство |
| Сульфид SCC (SSC) | Риск в H₂S > 1 бар | Минимально до 5 бар H₂S |
Потому что Прен (Эквивалентное число устойчивости ятчика = CR + 3.3 Мо + 16 Н) коррелирует с устойчивостью к коррозии локализованной коррозии, S31254 (Дерево ≈ 49) превосходит S32205 (Дерево ≈ 35).
Следовательно, S31254 переносит уровень хлорида до 3.5 wt% при температуре окружающей среды без ячейки, тогда как 2205 схватывается вокруг 0.8 wt%.
Более того, S31254 Остановится (SCC) до 80 °С, по сравнению с 60 ° C для S32205.
Кроме того, Агрессивные восстанавливающие кислоты (например, 10 wt% h₂so₄) Корродировать S32205 при ~ 10 мм/год, но только ~ 2 мм/год атаки S31254 в тех же условиях.
Окончательно, Тесты на кислое газ показывают превосходную производительность S31254 в H₂S Service до 5 бар, в то время как S32205 показывает восприимчивость SSC выше 1 бар.
5. Изготовление & Свариваемость S32205 VS. S31254
| Аспект | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Холодная работа | До 30% уменьшение толщины | До 50% |
| Мин. Радиус изгиба | 3 × толщина (Дуплексные ограничения) | 2 × толщина |
| Сварной тепловой вход | 0.5–1,5 кДж/мм; риск фазы сигмы, если >2 | 1.0–2,5 кДж/мм; Содержит аустенит сопротивляется взломам |
| Отжиг после пособия | 1020 ° C × 30 мин | 1100 ° C × 15 мин |
| Обрабатываемость | 40 – 50 % из 304 SS; Износ инструмента умеренный | 30 – 40 % из 304 SS; Инструмент износ выше |
На практике, S31254 переносит более тяжелую простудную работу - до 50 % Сокращение площади - до его элитной пластичности, в то время как S32205 Работайте быстрее, Ограничение сокращения до 30 %.
Во время изгиба, Инженеры поддерживают минимальный радиус 3 × толщина для 2205 Чтобы избежать растрескивания ферритов; в отличие, S31254 позволяет более плотные изгибы при 2 × толщина.
Сварка 2205 требует тепловых входов между 0.5 и 1.5 KJ/MM для сохранения дуплексного баланса; чрезмерная жара (>2 KJ/MM) Риски сигма-фаза.
Тем временем, 254 Полностью аустенитная структура SMO переносится до 2.5 KJ/MM без трещин.
После сварки, 2205 выгоды от отжига решений в 1020 ° C для 30 минуты, тогда как S31254 требует 1100 ° C для 15 минуты до перехода нитридов.
Окончательно, Тесты на оборудование ранга S32205 в 40–50% 304 Скорость удаления материала SS, В то время как S31254 работает немного медленнее (30–40%) и ускоряет износ инструмента из -за высокого содержания МО.
6. Сравнение методов термообработки
| Уход | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Отжиг раствора | 1020 ° C × 15–30 мин. → Подавление воды | 1100 ° C × 10–20 мин. |
| Снятие стресса | 600–650 ° C × 1 час | 650–700 ° C × 1 час |
| Старение | Избегайте выше 300 °С (σ-фазный риск) | Стабильный до 400 °С; Ограниченное старение |
Для восстановления оптимального дуплексного баланса в S32205 после формирования или сварки, Металлургисты выполняют отжиг решения в 1020 ° C в течение 15–30 минут, За последующим приспособлением воды.
В отличие, S31254 требует более высокой температуры раствора. 1100 ° C в течение 10–20 минут, С помощью воды или утоления воздуха, чтобы сохранить свою аустенитную структуру.
Когда снятие стресса оказывается необходимым (например, После тяжелого изготовления), 2205 требуется 600–650 ° C в течение одного часа, В то время как S31254 переносит 650–700 ° C без побочных изменений фазы.
Окончательно, Исследования старения показывают, что S32205 может образовывать вредную фазу Sigma, если удерживаться выше 300 ° C в течение длительных периодов, тогда как S31254 остается стабильным до 400 °С, Сокращение потребности в низкотемпературных циклах стресса.
7. Промышленные приложения S32205 VS. S31254
нефтехимическая & Морские платформы:
Инженеры указывают S32205 для курток и вершины, когда умеренное воздействие хлорида и высокая прочность на вещества.
Однако, Платформы, сталкивающиеся с тяжелой соленостью с брызговицами.
Опреснительные установки & Обработка морской воды:
В мембранах обратного осмоса и трубопроводах, S31254S Pren (~ 49) выдерживает непрерывный контакт с морской водой (3.5 WT% NaCl), тогда как S32205 (Дерево ~ 35) Функции лучше всего на стадии питательной воды с более низкой соленостью.
Оборудование химического обработки:
Теплообменники обрабатывают горячую h₂so₄ (10–20 мас.%) предпочтение S31254 за низкие показатели коррозии (~ 2 мм/год).
Наоборот, S32205 подходит для менее агрессивных услуг, таких как охладители рассола, где его более высокая сила уменьшает толщину стенки.
Реальное представление:
Модернизация платформы в Северном море заменена в возрасте 2205 Показ с 254 Мы, Сокращение ремонта пиття 80%.
Тем временем, нефтехимический завод сообщает о пять лет бесплатного обслуживания в 3 % HCL с дуплексом 2205 конденсаторы.
8. Справочные стандарты
- ASTM A240/A240M: «Стандартная спецификация для хром и хрома-никелевой пластины из нержавеющей стали, Лист, и полоска для сосудов под давлением и для общих применений »
- ASTM A182/A182M: «Стандартная спецификация для кованого или свернутого сплава- и фланцы труб из нержавеющей стали, Кованые фитинги, и клапаны и детали для высокотемпературного обслуживания »
- ОБЗОРОВАНИЯ: S32205 (дуплекс 2205), S31254 (254 Мы)
- Родился MR0175/ISO 15156: «Материалы для использования в H₂S-содержащих средах в производстве нефти и газа»
9. Эквивалентные оценки
Ниже приведен составленный список общих международных эквивалентов для UNS S32205 (Дуплекс 2205) и UNS S31254 (254 Мы), облегчение перекрестной ссылки между основными стандартами органами.
| Материал | НАС | Один/Ан | По имени | АФНОР | ОН | Гост | китайский |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Дуплекс 2205 | S32205 | 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) | X2CrNiMoN22-5-3 | Z3CN22-05-03 | SUS329J4L | 07X22n5m3 | 0CR2ni5mo3n |
| Супер-аустенитный 254 Мы | S31254 | 1.4547 (X1nicrmocu25-20-5) | X1nicrmocu25-20-5 | Z2CNCD25-20 | SUS3107 | 08H25N20M6 | 0CR25NI20MO3CUN |
Примечания по эквивалентам
- Обозначение DIN-например, «1,4462» за 2205 - появляются наряду с химическим символом стали (X2CrNiMoN22-5-3), где «22-5-3» обозначает номинальные уровни Cr-Ni-Mo-N.
- АФНОР (Французский) Оценки используют z-prefix: «Z3CN22-05-03» отражает 2205 22 % Кр, 5 % В, 3 % Мо.
- ОН (Японский) и Гост (Русский) Обозначения отражают национальные системы нумерации; Приложение «L» в SUS329J4L указывает на требования к жесткости с низкой температурой воздействия.
- китайский Оценки - 0cr22ni5mo3n и 0cr25ni20mo3cun - тесно связаны с композициями UNS, определение углерода (0), хром, никель, Содержание молибдена и азота.
10. Комплексное сравнение S32205 VS. S31254
Чтобы внести все ключевые различия в резкое облегчение, Таблица ниже суммирует химию, производительность, Показатели изготовления и стоимости для UNS S32205 (Дуплекс 2205) и UNS S31254 (254 Мы).
| Критерий | S32205 (Дуплекс 2205) | S31254 (254 Мы) |
|---|---|---|
| Фазовая структура | ~ 50 % феррит / 50 % аустенит | 100 % аустенитный |
| CR - Ni - Mo - n химия | 22 % Кр, 5 % В, 3 % Мо, 0.14 % Н | 20 % Кр, 18 % В, 6.5 % Мо, 0.28 % Н |
| Древесина | ≈ 35 | ≈ 49 |
| Предел текучести | 450 МПа | 300 МПа |
| Предел прочности | 650 МПа | 650 МПа |
| Удлинение | 25 % | 40 % |
| Чарпи стойкость | ≥ 150 J @ –40 ° C | ≥ 100 J @ –20 ° C |
| Порог ямы | ~ 0.8 % NaCl | ~ 3.5 % NaCl |
| Сопротивление SCC | ≤ 60 °С | ≤ 80 °С |
| Предел обслуживания ползучести | ≤ 300 °С | ≤ 350 °С |
| Ограничение холодной работы | 30 % уменьшение толщины | 50 % уменьшение толщины |
| Сварной тепловой вход | 0.5–1,5 кДж/мм (избегать > 2.0) | 1.0–2,5 кДж/мм |
| Решение отжиг | 1 020 ° C × 15–30 мин. → Подавление воды | 1 100 ° C × 10–20 мин. |
| Индекс затрат | 1.0 (база) | ~ 1.4 (≈ 40 % премиум) |
Ключевые выводы:
- Сила против. Коррозия: S32205 обеспечивает более высокий уровень урожайности (≈ 450 МПа) и отличная прочность, Сделать его идеальным для нагрузочных деталей.
Однако, его сопротивление ячеек (Дерево ≈ 35) ограничивает обслуживание хлорида ~ 0.8 % NaCl. - Превосходная коррозионная стойкость: Повышенная монастырь S31254 PREN до ≈ 49, терпимый морская вода (3.5 % NaCl) и сопротивляться SCC к 80 °С, хотя в 40 % Более высокая стоимость материала.
- Простота изготовления: Полностью аустенитный S31254 поддерживает более глубокую холодную работу (50 % снижение) и более широкие сварочные окна (до 2.5 KJ/MM),
Принимая во внимание, что дуплексная оценка требует более точного теплового ввода для поддержания фазового баланса. - Термическая стабильность: Вы можете запустить S31254 при умеренно более высоких температурах (до 350 °С) Без рисков старения, в то время как S32205 остается стабильным до примерно 300 °С.
11. Выводы
S32205 и S31254 каждый обеспечивает четкие преимущества. Понимая их химию, Микроструктура, механическое поведение, Коррозионная производительность, Изготовление нюансов, и окна теплообработки, Инженеры могут сделать информированные, авторитетные решения.
ЭТОТ Идеальный выбор для ваших производственных потребностей, если вам нужно высококачественное нержавеющая сталь отливки.
Часто задаваемые вопросы
Какие основные факторы определяют выбор между S32205 против S31254?
На практике, инженеры весят Прочность на коррозионную сопротивление. S32205 обеспечивает более высокий уровень урожайности (~ 450 МПа) по более низкой цене,
в то время как S31254 предлагает превосходное сопротивление ячейки (Дерево ≈ 49) и устойчивость к хлориду 80 °С.
Могу ли я холодной формы S31254 более агрессивно, чем S32205?
Да. Полностью аустенитная структура S31254 поддерживает до 50% уменьшение толщины, в то время как S32205 Рабочие уборки быстрее и обычно ограничивает холодное сокращение до 30% Чтобы избежать трещин.
Какие сварные меры предосторожности применяются к этим оценкам?
Для S32205, поддерживать вход тепла между 0.5–1,5 кДж/мм и выполнять отжиг решения в 1 020 ° C для восстановления дуплексного баланса.
В отличие, S31254 терпит 1.0–2,5 кДж/мм и призывает к 1 100 ° C -раствор -анналиция в нитриды переключения.
Какой сплав работает лучше в средах Sour -Gas?
В обслуживании H₂S, S31254 сопротивляется сульфидным стрессовым стрессом до примерно 5 бар, в то время как S32205 показывает восприимчивость SSC выше 1 бар.
Поэтому, 254 SMO часто становится предпочтительным выбором для приложений с кислым газом.
