S31254 Nerezová oceľ vs. S32205 Nehrdzavejúca oceľ

1. Zavedenie

Zliatiny odolné voči korózii sú základom kritickej infraštruktúry – od pobrežných platforiem až po závody na chemické spracovanie.

Ako prostredie služieb rastie agresívnejšie, výber správnej triedy nehrdzavejúcej ocele sa ukazuje ako životne dôležitý.

Predovšetkým, duplexný 2205 (US S32205) a superaustenitické 254 SME (US S31254) zaujímajú vedúce úlohy tam, kde chlorid, útok kyselinou alebo kyslým plynom ohrozuje integritu aktív.

Následne, tento článok prináša profesionála, Porovnanie nehrdzavejúcej ocele S32205 vs S31254 na základe údajov,

štruktúrovaný tak, aby viedol inžinierov a špecifikátorov chémiou, mikroštruktúra, mechanický výkon, korózne správanie, zhotovenie, tepelné spracovanie, žiadosti, a príslušné normy.

2. Chemické zloženie & Mikroštruktúra

Prvok	S32205 (2205)	S31254 (254 SME)
Cr	22.0–23,0 % hmotn.	20.0–22,0 % hmotn.
V	4.5– 6,5 % hmotn.	17.0–19,0 % hmotn.
Mí	2.5–3,5 % hmotn.	6.0–7,0 % hmotn.
N	0.08-0,20 % hmotn.	0.24-0,32 hm%
Cu	0.50 max	—
Mn	2.00 max	2.00 max
A	1.00 max	1.00 max
C	0.03 max	0.02 max

Ďalej, S32205 vykazuje zhruba 50/50 feritovo-austenitová duplexná mikroštruktúra, ktorý poskytuje vysokú pevnosť a dobrú húževnatosť.

Na rozdiel od, S31254 tvorí plne austenitickú matricu stabilizovanú vysokým obsahom niklu (≈18 % hmotn.) a dusík (až 0.32 % hm.).

V dôsledku, veľkosti zŕn v S31254 majú tendenciu zostať rovnomerné za tepla, zatiaľ čo duálne fázy 2205 odolávajú lokalizovanej deformácii.

Navyše, Zvýšený obsah molybdénu a dusíka S31254 kontroluje inklúziu a potláča tvorbu sigma fázy, zvýšenie dlhodobej odolnosti proti korózii.

3. Porovnanie mechanických vlastností

Majetok	S32205	S31254
Výnosová sila (Rp0.2)	~ 450 MPa	~300 MPa
Pevnosť v ťahu (Rm)	~650 MPa	~650 MPa
Predĺženie (A %)	≥25 %	≥40 %
Zmenšenie plochy (Z %)	≥50 %	≥60 %
Húževnatosť (Charpy V)	≥150 J @–40°C	≥100 J @–20 °C
Odpor	Až 300 °C servis	Až 350 °C servis

Pri izbovej teplote, S32205 poskytuje vynikajúcu medzu klzu – približne 450 MPa oproti S31254 300 MPa — vďaka duplexnému fázovému kaleniu.

Napriek tomu, obe zliatiny dosahujú podobné pevnosti v ťahu (~650 MPa). Navyše, S31254 sa môže pochváliť vyššou ťažnosťou (40 % predĺženie) a zmenšenie plochy (60 %), ktoré uľahčujú hlboké ťahanie a zložité tvarovanie.

Pri prevádzke pri zvýšených teplotách, S31254 si zachováva odolnosť proti tečeniu až 350 ° C, zatiaľ čo S32205 zvyčajne obmedzuje službu na približne 300 ° C.

Konečne, únavové testy v chloridovom prostredí odhaľujú porovnateľné krivky S–N, hoci S31254 vykazuje miernu výhodu pri vysokocyklovej únave v dôsledku svojej homogénnej austenitickej matrice.

4. Odolnosť proti korózii S32205 vs. S31254

Režim korózie	S32205 (Drevo ≈ 35)	S31254 (Drevo ≈ 49)
Pitting	Prahová hodnota chloridov ~0,8 % hmotn. NaCl	-3,5 % hmotn. NaCl
Štrbina	Mierny	Vynikajúci
Chlorid SCC	50–60 ° C	70–80 °C
Všeobecná kyslá korózia (H₂so₄)	~10 mm/rok @ 20 ° C	~2 mm/rok @ 20 ° C
Oxidujúce kyseliny (HNO₃)	Dobrý	Superior
Sulfid SCC (SSC)	Riziko pri H₂S > 1 bar	Minimálne až do 5 tyč H₂S

Pretože PREN (Ekvivalentné číslo odolnosti proti jamkovej korózii = Cr + 3.3 Mí + 16 N) koreluje s lokalizovanou odolnosťou proti korózii, S31254 (Drevo ≈ 49) prevyšuje S32205 (Drevo ≈ 35).

Následne, S31254 toleruje hladiny chloridov až 3.5 % hmotn. pri teplote okolia bez jamkovej jamky, keďže 2205 čiapky okolo 0.8 % hm..

Navyše, S31254 odoláva koróznemu praskaniu spôsobenému chloridom (Scc) až 80 ° C, v porovnaní s 60 °C pre S32205.

Navyše, agresívne redukčné kyseliny (Napr., 10 % hmotn. H2S04) korodovať S32205 pri ~10 mm/rok, ale iba ~2 mm/rok napáda S31254 za rovnakých podmienok.

Konečne, testy kyslých plynov odhaľujú vynikajúci výkon S31254 v prevádzke H₂S až 5 bar, zatiaľ čo S32205 ukazuje citlivosť SSC vyššie 1 bar.

5. Výroba & Zvárateľnosť S32205 vs. S31254

Aspekt	S32205	S31254
Studená práca	Až 30% redukcia hrúbky	Až 50%
Min. Polomer ohybu	3 × hrúbka (duplexné obmedzenia)	2 × hrúbka
Tepelný príkon zvárania	0.5-1,5 kJ/mm; riziko sigma fázy ak >2	1.0-2,5 kJ/mm; udržiavaný austenit odoláva praskaniu
Žíhanie po zváraní	1020 °C × 30 min	1100 °C × 15 min
Machináovateľnosť	40 - 50 % z 304 SS; mierne opotrebovanie nástroja	30 - 40 % z 304 SS; vyššie opotrebovanie nástroja

V praxi, S31254 toleruje náročnejšie opracovanie za studena – až 50 % zmenšenie plochy — kvôli jej austenitickej ťažnosti, zatiaľ čo S32205 rýchlejšie vytvrdzuje, obmedzenie redukcie na 30 %.

Počas ohýbania, inžinieri zachovávajú minimálny polomer 3 × hrúbka pre 2205 aby sa zabránilo praskaniu feritu; v kontraste, S31254 umožňuje užšie ohyby pri 2 × hrúbka.

Zváranie 2205 vyžaduje tepelné vstupy medzi 0.5 a 1.5 kJ/mm, aby sa zachovala duplexná rovnováha; nadmerné teplo (>2 kj/mm) riziko vzniku sigma fázy.

Medzitým, 254 Plne austenitická štruktúra SMO toleruje až 2.5 kJ/mm bez praskania.

Po zváraní, 2205 výhody z rozpúšťacieho žíhania pri 1020 °C pre 30 minút, zatiaľ čo S31254 vyžaduje 1100 °C pre 15 minút na opätovné rozpustenie nitridov.

Konečne, testy obrobiteľnosti hodnotia S32205 na úrovni 40–50 %. 304 miera odstraňovania materiálu SS, zatiaľ čo S31254 beží o niečo pomalšie (30– 40 %) a urýchľuje opotrebovanie nástroja vďaka vysokému obsahu Mo.

6. Porovnanie metód tepelného spracovania

Liečba	S32205	S31254
Žíhanie riešenia	1020 °C × 15–30 min → ochladenie vodou	1100 °C × 10–20 min → ochladenie vodou alebo vzduchom
Úľava na stres	600–650 °C × 1 h	650–700 °C × 1 h
Starnutie	Vyhnite sa vyššie 300 ° C (σ-fázové riziko)	Stabilný až 400 ° C; obmedzené starnutie

Na obnovenie optimálnej duplexnej rovnováhy v S32205 po tvarovaní alebo zváraní, hutníci vykonávajú roztokové žíhanie pri 1020 °C počas 15-30 minút, nasleduje ochladenie vodou.

Na rozdiel od, S31254 vyžaduje vyššiu teplotu rozpúšťacieho žíhania 1100 °C počas 10-20 minút, s kalením vodou alebo vzduchom, aby si zachovala svoju austenitickú štruktúru.

Keď sa úľava od stresu ukáže ako nevyhnutná (Napr., after heavy fabrication), 2205 demands 600–650 °C for one hour, while S31254 tolerates 650–700 °C without adverse phase changes.

Konečne, aging studies show that S32205 may form harmful sigma phase if held above 300 °C for prolonged periods, whereas S31254 remains stable up to 400 ° C, reducing the need for low-temperature stress-relief cycles.

7. Priemyselné aplikácie S32205 vs. S31254

Petrochemický & Offshore platformy:

Engineers specify S32205 for jackets and topsides when moderate chloride exposure and high strength matter.

Však, platforms facing severe splash-zone salinity lean on S31254’s superior pitting and SCC resistance.

Odsoľovacie zariadenia & Manipulácia s morskou vodou:

In reverse-osmosis membranes and piping, S31254’s PREN (~49) withstands continuous contact with seawater (3.5 wt% NaCl), whereas S32205 (PREN ~35) functions best in feedwater stages with lower salinity.

Zariadenia na chemické spracovanie:

Heat exchangers handling hot H₂SO₄ (10– 20 % hmotn.) uprednostňuje S31254 pre jeho nízku rýchlosť korózie (~2 mm/rok).

Naopak, S32205 vyhovuje menej agresívnym zariadeniam, ako sú chladiče soľanky, kde jeho vyššia pevnosť znižuje hrúbku steny.

Výkon v reálnom svete:

Dodatočné vybavenie platformy pre Severné more bolo nahradené starým 2205 stúpačky s 254 SME, rezanie jamkovej opravy tým 80%.

Medzitým, petrochemický závod uvádza päť rokov bezporuchovej prevádzky v r 3 % HCl s duplexom 2205 kondenzátory.

8. Referenčné normy

• ASTM A240/A240M: „Štandardná špecifikácia pre chrómové a chrómniklové dosky z nehrdzavejúcej ocele, List, a pásy pre tlakové nádoby a pre všeobecné aplikácie”
• ASTM A182/A182M: „Štandardná špecifikácia pre kovanú alebo valcovanú zliatinu- a príruby z nehrdzavejúcej ocele, Kované armatúry, a ventily a diely pre vysokoteplotný servis”
• Označenia UNS: S32205 (duplexný 2205), S31254 (254 SME)
• NACE MR0175/ISO 15156: „Materiály na použitie v prostrediach s obsahom H₂S pri výrobe ropy a zemného plynu“

9. Ekvivalentné známky

Nižšie je uvedený zostavený zoznam bežných medzinárodných ekvivalentov pre UNS S32205 (Duplexný 2205) a UNS S31254 (254 SME), uľahčenie krížových odkazov medzi hlavnými normalizačnými orgánmi.

Poznámky k ekvivalentom

• Označenie DIN— napríklad, „1,4462“ pre 2205 – objaví sa vedľa chemického symbolu ocele (X2CrNiMoN22-5-3), kde „22-5-3“ označuje nominálne hladiny Cr-Ni-Mo-N.
• AFNOR (francúzsky) ročníky používajú predponu Z: „Z3CN22-05-03“ zrkadlí 2205 22 % Cr, 5 % V, 3 % Mí.
• ON (japončina) a GOST (ruský) označenia odrážajú národné systémy číslovania; priložené „L“ v SUS329J4L označuje požiadavky na húževnatosť pri nízkych teplotách.
• čínsky triedy – 0Cr22Ni5Mo3N a 0Cr25Ni20Mo3CuN – úzko súvisia so zložením UNS, špecifikujúci uhlík (0), chróm, nikel, obsah molybdénu a dusíka.

10. Komplexné porovnanie S32205 vs. S31254

Aby sa všetky kľúčové rozdiely dostali do ostrej úľavy, nižšie uvedená tabuľka sumarizuje chémiu, výkon, výroba a metriky nákladov pre UNS S32205 (Duplexný 2205) a UNS S31254 (254 SME).

Kritérium	S32205 (Duplexný 2205)	S31254 (254 SME)
Fázová štruktúra	~50 % ferit / 50 % austenity	100 % austenitické
Cr–Ni–Mo–N Chémia	22 % Cr, 5 % V, 3 % Mí, 0.14 % N	20 % Cr, 18 % V, 6.5 % Mí, 0.28 % N
Drevo	≈ 35	≈ 49
Výnosová sila	450 MPA	300 MPA
Pevnosť v ťahu	650 MPA	650 MPA
Predĺženie	25 %	40 %
Charpyho húževnatosť	≥ 150 D @ –40 °C	≥ 100 J @ –20 °C
Pitting Threshold	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
Odpor	≤ 60 ° C	≤ 80 ° C
Limit služby Creep	≤ 300 ° C	≤ 350 ° C
Limit práce za studena	30 % redukcia hrúbky	50 % redukcia hrúbky
Tepelný príkon zvárania	0.5-1,5 kJ/mm (vyhnúť sa > 2.0)	1.0-2,5 kJ/mm
Roztokové žíhanie	1 020 °C × 15–30 min → ochladenie vodou	1 100 °C × 10–20 min → ochladenie vodou alebo vzduchom
Index nákladov	1.0 (základňu)	~ 1.4 (≈ 40 % prémie)

Kľúčové informácie:

1. Sila vs. Korózia: S32205 poskytuje vyššiu medzu klzu (≈ 450 MPA) a vynikajúcu húževnatosť, vďaka čomu je ideálny pre nosné diely.
   Však, jeho odolnosť proti jamkovej korózii (Drevo ≈ 35) obmedzuje službu chloridov na ~ 0.8 % NaCl.
2. Vynikajúca odolnosť proti korózii: S31254 zvýšené Mo a N zosilnia PREN na ≈ 49, toleruje morskú vodu (3.5 % NaCl) a odolnosť voči SCC 80 ° C, aj keď na a 40 % vyššie náklady na materiál.
3. Jednoduchosť výroby: Plne austenitický S31254 podporuje hlbšie spracovanie za studena (50 % zníženie) a širšie zváracie okná (až 2.5 kj/mm),
   zatiaľ čo duplexná trieda vyžaduje presnejší prívod tepla na udržanie fázovej rovnováhy.
4. Tepelná stabilita: S31254 môžete spustiť pri mierne vyšších teplotách (až 350 ° C) bez rizika starnutia, zatiaľ čo S32205 zostáva stabilný až do približne 300 ° C.

11. Závery

S32205 a S31254 poskytujú odlišné výhody. Pochopením ich chémie, mikroštruktúra, mechanické správanie, korózny výkon, výrobné nuansy, a tepelne upravované okná, inžinieri môžu informovať, autoritatívne rozhodnutia.

Tak je ideálna voľba pre vaše výrobné potreby, ak potrebujete kvalitnú kvalitu nehrdzavejúca oceľ odliatky.

Kontaktujte nás ešte dnes!

 

Časté otázky

Aké primárne faktory určujú výber medzi S32205 a S31254?

V praxi, inžinieri vážia pevnosť verzus odolnosť proti korózii. S32205 poskytuje vyššiu medzu klzu (~ 450 MPa) za nižšiu cenu,

zatiaľ čo S31254 ponúka vynikajúcu odolnosť proti jamkovej korózii (Drevo ≈ 49) a odolnosť voči chloridom-SCC 80 ° C.

Môžem S31254 tvarovať za studena agresívnejšie ako S32205?

Áno. Plne austenitická štruktúra S31254 podporuje až 50% redukcia hrúbky, zatiaľ čo S32205 tvrdne rýchlejšie a zvyčajne obmedzuje redukciu chladu na 30% aby nedošlo k prasknutiu.

Aké opatrenia pri zváraní platia pre tieto druhy?

Pre S32205, udržiavať prívod tepla medzi 0.5-1,5 kJ/mm a vykonajte rozpúšťacie žíhanie pri 1 020 °C na obnovenie duplexnej rovnováhy.

Na rozdiel od, S31254 toleruje 1.0-2,5 kJ/mm a žiada a 1 100 °C roztokové žíhanie na opätovné rozpustenie nitridov.

Ktorá zliatina funguje lepšie v prostredí s kyslým plynom?

V službe H₂S, S31254 odoláva praskaniu sulfidovým napätím až do cca 5 bar, zatiaľ čo S32205 ukazuje citlivosť SSC vyššie 1 bar.

Preto, 254 SMO sa často stáva preferovanou voľbou pre aplikácie kyslého plynu.