Duplexné nehrdzavejúce ocele spájajú to najlepšie z austenitických a feritických tried, poskytuje vysokú pevnosť a odolnosť proti korózii v jedinej zliatine.
Medzi nimi, Duplexná nehrdzavejúca oceľ 332C13 vyniká svojou vyváženou mikroštruktúrou, robustný mechanický výkon, a vynikajúca odolnosť proti jamkovej korózii.
V tomto článku, skúmame chémiu 332C13, vlastnosti, zhotovenie, a aplikácie v reálnom svete, ktoré povedú inžinierom pri výbere materiálu a návrhu.
1. Zavedenie
Nehrdzavejúce ocele spadajú do štyroch hlavných rodín:
- Austenitický (napr. 304, 316) s vysokým obsahom niklu a výbornou tvarovateľnosťou
- Feritický (napr. 430, 444) s dobrou odolnosťou proti praskaniu v dôsledku namáhania a korózie
- Martenzitické (napr. 410, 420) ponúka vysokú tvrdosť po tepelnom spracovaní
- Duplexný zhruba kombinujúci austenitovú a feritovú fázu 50:50
Duplexné triedy sa objavili v 70-tych rokoch minulého storočia, aby riešili potrebu silnejších, zliatiny odolnejšie voči korózii v agresívnom prostredí.
332C13 (EN 1.4462/UNS S31803 ekvivalent) má rozšírenú špecifikáciu pod ASTM A240, A789, a A790 pre tanier, potrubie, a rúrkové aplikácie.
Ponoríme sa do jedinečných atribútov 332C13, aby sme vám ich pomohli efektívne aplikovať v inžinierskych projektoch.
2. Chemické zloženie
Duplex 332C13 dosahuje svoj výkon prostredníctvom starostlivo vyváženej chémie:
| Prvok | Typický obsah | Funkcia |
|---|---|---|
| Uhlík (C) | ≤ 0.020% | Obmedzuje zrážanie karbidov |
| Chróm (Cr) | 21.5–23,5 % | Poskytuje odolnosť proti korózii |
| Nikel (V) | 4.5– 6,5 % | Stabilizuje austenit |
| Molybdén (Mí) | 2.5–3,5% | Zvyšuje odolnosť voči jamkám a štrbinám |
| Dusík (N) | 0.14–0,20 % | Zvyšuje pevnosť a odolnosť voči jamkám |
| Mangán (Mn) | ≤ 2.00% | Napomáha deoxidácii a spracovaniu za tepla |
| Kremík (A) | ≤ 1.00% | Zlepšuje odolnosť proti oxidácii pri vysokom T |
| Fosfor (P) | ≤ 0.030% | Obmedzuje krehnutie |
| Síra (Siež) | ≤ 0.020% | Minimalizuje inklúzie sulfidov |
Výsledkom je a duplexná mikroštruktúra približne 50% ferit a 50% austenity.
Táto dvojfázová rovnováha poskytuje húževnatosť austenitických ocelí a odolnosť feritických ocelí voči chloridovému praskaniu v dôsledku korózie..
Na porovnanie, bežný duplexný stupeň 2205 (1.4462) zdieľa túto chémiu, keďže SAF 2304 trimuje Mo a N pre „štíhly“ duplex s mierne nižším odporom proti jamkovej korózii.
3. Mechanické vlastnosti
Duplex 332C13 svojou pevnosťou prekonáva väčšinu austenitických a feritických tried:
| Majetok | Typická hodnota |
|---|---|
| Výnosová sila (0.2% kompenzácia) | 450-550 MPa |
| Konečná pevnosť v ťahu | 650– 800 MPa |
| Predĺženie (A50 mm) | ≥ 25% |
| Tvrdosť (Brinell) | 250– 300 HB |
| Modul elasticity | ~210 GPa |
Vďaka svojej vysokej medze klzu – približne dvojnásobnej 304/316 nehrdzavejúca — umožňuje tenšie profily a ľahšie konštrukcie pri rovnakom zaťažení.
Ďalej, krivka napätie-deformácia zostáva lineárna pri vysokých zaťaženiach, ponuka a vysoký pomer pevnosti k hmotnosti ideálne pre tlakové nádoby, konštrukčné rámy, a potrubia.
4. Fyzikálne vlastnosti duplexnej nehrdzavejúcej ocele 332C13
Kombináciou strednej hustoty a vysokej tuhosti s vynikajúcou tepelnou vodivosťou a kontrolovanou expanziou, Duplex 332C13 ponúka robustný balík fyzických vlastností.
| Majetok | Typická hodnota |
|---|---|
| Hustota | 7.75-7,85 g/cm³ |
| Modul elasticity | 200-210 GPa |
| Poissonov pomer | 0.27–0,30 |
| Tepelná vodivosť | 15–20 W/m·K pri 20 ° C |
| Špecifická tepelná kapacita | ~460 J/kg·K at 20 ° C |
| Koeficient tepelnej expanzie | 12.5–14 x 10⁻⁶/°C (20–300 ° C) |
| Elektrický odpor | 0.5–0,7 μΩ·m at 20 ° C |
| Magnetická priepustnosť (μᵣ) | 1.01–1.05 (mierne magnetické) |
5. Odpor
Duplex 332C13 vyniká v agresívnom prostredí:
- Odpor: Svoj Drevo (Číslo ekvivalentného odporu.) počíta do ≥ 30, čo sa premieta do vynikajúcej odolnosti proti jamkovej korózii spôsobenej chloridmi.
- Štrbinová korózia: Husté feritové a Mo-obohatené fázy bránia štrbinovému napadnutiu v podmienkach stojatej morskej vody.
- Praskanie korózie stresu (Scc): Duplexné triedy odolávajú SCC pri okolitých a zvýšených teplotách (až do ~80 °C) oveľa lepšie ako 316L.
V testoch vedľa seba, 332C13 je odolný voči prepichnutiu 6% NaCl at 25 ° C do +600 mV vs. Ag/AgCl, zatiaľ čo 316L sa pokazí blízko +300 mV.
Pre námorné platformy, chemické závody, a atmosfére bohaté na chloridy, 332C13 ponúka jasnú výhodu oproti štandardným austenitickým zliatinám.
6. Výroba a zvárateľnosť
332Dvojfázová štruktúra C13 podporuje oboje studená práca a horúca práca, ale jeho vyššia pevnosť si vyžaduje robustné vybavenie:
- Tvarovateľnosť: Môžete sa ohnúť, pečiatka, a rolka 332C13, hoci potrebné sily dosahujú ~1,5× vyššie ako pre 304. Dizajnéri by mali obmedziť redukciu na jeden priechod, aby sa zabránilo praskaniu.
- Zvárateľnosť: Zliatina sa ľahko zvára s zodpovedajúca duplexná výplň (napr. ER2209) bez predhrievania.
Však, nadmerný prívod tepla môže vytvoriť krehkú σ-fázu v HAZ, tak udržujte interpass teploty nižšie 200 °C av prípade potreby použite viacprechodové techniky. - Úprava po zváraní: Roztokové žíhanie pri 1020–1100 °C, nasleduje rýchle ochladenie, obnovuje fázovú rovnováhu po ťažkom zváraní.
V mnohých prípadoch, však, žíhanie po zváraní nie je potrebné pre nekritické komponenty.
Dodržiavaním kontrolovaných pracovných postupov zvárania a používaním vhodných prídavných kovov, výrobcovia môžu využiť výkon 332C13 bez väčšieho následného spracovania.
7. Tepelná odolnosť
Duplex 332C13 si zachováva mechanickú integritu až do 300–350 °C. Mimo tohto rozsahu:
- Podiel feritu môže klesnúť, zníženie húževnatosti
- Môže sa objaviť tečenie pri zvýšenej teplote a fázová nestabilita
Svoj koeficient tepelnej rozťažnosti (~13 x 10⁻⁶/°C) leží medzi austenitickými (~16 x 10⁻⁶/°C) a feritické (~10 x 10⁻⁶/°C) ročníkov, obmedzenie tepelného napätia v spojoch rôznych kovov.
\V strednoteplotných výmenníkoch tepla, tlakové plavidlá, a potrubia s cyklickým tepelným zaťažením, 332C13 ponúka stabilný výkon bez nákladov na superduplexné zliatiny.
8. Normy a označenia
Duplex 332C13 sa objavuje pod viacerými špecifikáciami:
- V 1.4462 (Európe)
- US S31803 / S32205 (USA/ASTM A240, A789, A790)
- ISO 11960 pre potrubie OCTG
- NORSOK MDS pre podmorské aplikácie
Výrobcovia dodávajú 332C13 palcov pokrývka, tanier, bar, rúrka, a výkovky, často vo veľkostiach až 15 mm doska príp 12 ″Z potrubia.
Certifikácia do V 10204 3.1 alebo ASTM A967 zabezpečuje sledovateľnosť a prijateľné hladiny feritu.
9. Aplikácie 332C13
Vďaka svojim vyváženým vlastnostiam, 332C13 slúži naprieč odvetviami:
- Morský & Pobrežie: Kotviace kovanie, potrubia, ventily, a rúrky výmenníka tepla v prevádzke s morskou vodou.
- Chemické spracovanie: Reaktory, potrubia, skladovacie nádrže, a čerpadlá na chloridy, sulfidy, a žieraviny.
- Križovatka & Papier: Digestory, bieliace veže, a recirkulačné linky lúhu, kde dochádza k napadnutiu chloridmi a síranmi.
- Generovanie energie: Kondenzátorové potrubie, systémy chladiacej vody, a štrukturálna podpora v jadrových a fosílnych elektrárňach.
- Infraštruktúra: Mosty, architektonické podpery, a fasád budov vyžadujúcich pevnosť a odolnosť voči poveternostným vplyvom.
Nahradením 316L alebo dokonca 2205 v týchto rolách, 332C13 často znižuje náklady na údržbu a zvyšuje životnosť.
10. Porovnanie s inými druhmi duplexu
Aby sme dali výkon 332C13 do kontextu, porovnajme to s tromi široko používanými duplexnými nehrdzavejúcimi oceľami - 2205, SAF 2304, a super-duplex 2507 – vo viacerých kľúčových dimenziách:
| Majetok / Známka | 332C13 (US S31803) | 2205 (V 1.4462) | SAF 2304 (V 1.4362) | 2507 (V 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Chémia | Cr 21,5–23,5 V čase 4,5–6,5 Po 2.5–3.5 N 0,14-0,20 |
Cr 22–23 V čase 4,5–6,5 Mí 3.0 N 0,14-0,20 |
Cr 23 V 4.5 Po – N 0.10 |
Cr 25 V 7.0 Mí 4.0 N 0.30 |
| Drevo | ~31 | ~30–32 | ~ 25 | ≥40 |
| Výnosová sila (MPA) | 450–550 | ~450 | ~350 | ~620 |
| Pevnosť v ťahu (MPA) | 650–800 | 620–680 | ~ 600 | 830–900 |
| Predĺženie (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Tvrdosť (HB) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Odpor | Vynikajúci (Drevo 31) | Vynikajúci (Drevo 30) | Dobrý (Drevo 25) | Vynikajúci (Drevo ≥40) |
| Odpor | Veľmi vysoká | Veľmi vysoká | Vysoký | Veľmi vysoká |
| Max. prevádzková teplota. (° C) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Zvárateľnosť | Dobrý, kontrolovaný HAZ | Dobrý, kontrolovaný HAZ | Veľmi dobrý | Mierny, σ-fázové riziko |
| Tvarovateľnosť | Mierny | Mierny | Dobrý | Úbohý |
| Relatívne náklady | Médium | Médium | Nízky | Vysoký |
| Dostupnosť | Široko zásobené | Široko zásobené | Široko zásobené | Menej časté |
Kľúčové informácie
- Korózia vs. Náklady: 332C13 a 2205 poskytujú podobnú odolnosť proti jamkovej korózii a SCC pri porovnateľných nákladoch; SAF 2304 znižuje obsah Mo (a náklady) s miernymi kompromismi v PREN.
Super-duplex 2507 dosahuje najvyššie PREN (≥40) ale vyžaduje vyššiu cenu a predstavuje väčšie výzvy pri zváraní. - Mechanická rovnováha: Duplexná nehrdzavejúca oceľ 332C13 a 2205 zdieľať vysokú pevnosť (YS ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), zatiaľ čo sila SAF 2304 je nižšia (~350/600 MPa), a 2507 vedie svorku (~620/830 MPa).
Pre konštrukcie vyžadujúce maximálnu pevnosť, 2507 vyniká; pre vyvážený výkon a hospodárnosť, 332C13 alebo 2205 často stačí. - Úvahy o výrobe: SAF 2304 ponúka najjednoduchšiu tvarovateľnosť, vďaka čomu je vhodný pre úzke ohyby a hlboké ťahy.
Na rozdiel od, 2507 vyžaduje prísnu tepelnú kontrolu, aby sa zabránilo tvorbe σ-fázy, kým 332C13 a 2205 spadnúť medzi. - Termálne & Štrukturálna stabilita: Všetky štyri triedy spoľahlivo fungujú až do ~300 °C.
Dizajnéri, ktorí čelia cyklickému tepelnému zaťaženiu, oceňujú stredný koeficient rozťažnosti 332C13, minimalizácia tepelného napätia v zostavách zo zmiešaných kovov.
11. Výhody a obmedzenia
Výhody
- Vysoká pevnosť: Výdatnosť ~2× 316L umožňuje zapaľovač, silnejšie dizajny.
- Odpor: Drevo ≥ 30 odoláva jamkovej korózii, štrbina, a SCC v chloridovom prostredí.
- Tepelná stabilita: Zachováva vlastnosti na 350 °C s miernou tepelnou rozťažnosťou.
- Úspory počas životného cyklu: Dlhšie intervaly medzi údržbou a výmenou.
Obmedzenia
- Tvarovateľnosť: Vyžaduje väčšiu silu a užšie polomery ohybu ako austenitické.
- Vysoká strata húževnatosti: Predĺžená expozícia >350 °C môže HAZ skrehnúť.
- Zložitosť zvárania: Vyžaduje riadený prívod tepla a potenciálne žíhanie po zváraní.
- Dostupnosť: Menej zásobené ako 304/316, môže trvať dodacie lehoty.
12. Záver
Duplexná nehrdzavejúca oceľ 332C13 ponúka presvedčivú rovnováhu mechanická pevnosť, odolnosť proti chloridovej korózii, a zvárateľnosť, takže ide o obľúbenú voľbu pre náročných námorníkov, chemický, a konštrukčné aplikácie.
Pochopením jeho chémia, spracovanie, a servisné limity, inžinieri môžu s istotou špecifikovať 332C13, dosiahnutie trvácnosti, cenovo výhodné riešenia aj v agresívnom prostredí.
Keďže priemyselné odvetvia pokračujú v posúvaní hraníc výkonnosti, Duplexné triedy ako 332C13 budú hrať čoraz väčšiu úlohu pri zvyšovaní spoľahlivosti a udržateľnosti.
Tak je ideálna voľba pre vaše výrobné potreby, ak potrebujete kvalitnú kvalitu duplexné odliatky z nehrdzavejúcej ocele.
