Duplex rostfritt stål kombinerar de bästa av austenitiska och ferritiska betyg, levererar hög styrka och korrosionsmotstånd i en enda legering.
Bland dem, Duplex rostfritt stål 332C13 sticker ut för sin balanserade mikrostruktur, robust mekanisk prestanda, och utmärkt gropmotstånd.
I den här artikeln, Vi utforskar 332C13: s kemi, egenskaper, tillverkning, och verkliga applikationer för att vägleda ingenjörer i materialval och design.
1. Introduktion
Rostfria stål falla i fyra huvudfamiljer:
- Austenitisk (till exempel. 304, 316) med hög nickel och utmärkt formbarhet
- Ferritisk (till exempel. 430, 444) med god stress-korrosionsprickmotstånd
- Martensitisk (till exempel. 410, 420) Erbjuder hög hårdhet efter värmebehandling
- Duplex kombinerar austenit- och ferritfaser ungefär 50:50
Duplexgrader uppstod på 1970 -talet för att tillgodose behovet av starkare, Mer korrosionsbeständiga legeringar i aggressiva miljöer.
332C13 (I 1 4462/UNS S31803 motsvarande) tycker om en utbredd specifikation under ASTM A240, A789, och A790 för tallrik, rör, och rörapplikationer.
Vi fördjupar 332C13: s unika attribut för att hjälpa dig att tillämpa det effektivt i tekniska projekt.
2. Kemisk sammansättning
Duplex 332C13 uppnår sin prestanda genom en noggrant balanserad kemi:
| Element | Typiskt innehåll | Fungera |
|---|---|---|
| Kol (C) | ≤. 0.020% | Begränsar karbidutfällning |
| Krom (Cr) | 21.5–23,5% | Ger korrosionsmotstånd |
| Nickel (I) | 4.5–6,5% | Stabiliserar austenit |
| Molybden (Mo) | 2.5–3,5% | Förbättrar gropen och sprickmotståndet |
| Kväve (N) | 0.14–0,20% | Ökar styrka och gropmotstånd |
| Mangan (Mn) | ≤. 2.00% | AIDS-deoxidation och varmbearbetning |
| Kisel (Och) | ≤. 1.00% | Förbättrar oxidationsmotståndet vid hög T |
| Fosfor (P) | ≤. 0.030% | Begränsning |
| Svavel (S) | ≤. 0.020% | Minimerar sulfidinklusioner |
Resultatet är en duplexmikrostruktur av ungefär 50% ferrit och 50% Austenit.
Denna dubbelfasbalans ger både segheten hos austenitiska stål och kloridstresskorrosionssprickmotståndet hos ferritiska stål.
Till jämförelse, vanlig duplexklass 2205 (1.4462) delar denna kemi, däremot SAF 2304 Trims Mo och N för en "mager" duplex med något lägre gropmotstånd.
3. Mekaniska egenskaper
Duplex 332C13 överträffar mest austenitiska och ferritiska betyg i styrka:
| Egendom | Typiskt värde |
|---|---|
| Avkastningsstyrka (0.2% offset) | 450–550 MPa |
| Ultimat draghållfasthet | 650–800 MPa |
| Förlängning (A₅₀ mm) | ≥ 25% |
| Hårdhet (Brinell) | 250–300 HB |
| Elasticitetsmodul | ~ 210 GPA |
Tack vare dess höga avkastningsstyrka - i enlighet med dubbelt så mycket som 304/316 rostfritt - det möjliggör tunnare sektioner och lättare strukturer under samma belastning.
Dessutom, Stress-töjningskurvan förblir linjär till höga belastningar, Erbjuder en höghållfasthetsförhållande Perfekt för tryckkärl, strukturramar, och rörledare.
4. Fysikaliska egenskaper hos duplex rostfritt stål 332C13
Genom att kombinera en måttlig densitet och hög styvhet med utmärkt värmeledningsförmåga och kontrollerad expansion, Duplex 332C13 erbjuder ett robust fysiskt värdefullt paket.
| Egendom | Typiskt värde |
|---|---|
| Densitet | 7.75–7,85 g/cm³ |
| Elasticitetsmodul | 200–210 GPA |
| Poissons förhållande | 0.27–0.30 |
| Termisk konduktivitet | 15–20 w/m · k 20 ° C |
| Specifik värmekapacitet | ~ 460 j/kg · k vid 20 ° C |
| Termisk expansionskoe | 12.5–14 × 10⁻⁶ /° C (20–300 ° C) |
| Elektrisk resistivitet | 0.5–0,7 μΩ · m vid 20 ° C |
| Magnetisk permeabilitet (μᵣ) | 1.01–1.05 (något magnetisk) |
5. Korrosionsmotstånd
Duplex 332C13 utmärker sig i aggressiva miljöer:
- Gropmotstånd: Dess Trä (Piting Resistance Equivalent Number) beräkna till ≥ 30, vilket innebär utmärkt motstånd mot kloridinducerad pitting.
- Sprickorrosion: Tät ferrit och Mo-anrikade faser hindrar sprickattacken vid stillastående havsvattenförhållanden.
- Stresskorrosionsprickor (SCC): Duplexgrader motverkar SCC vid omgivande och förhöjda temperaturer (upp till ~ 80 ° C) mycket bättre än 316L.
I sida vid sida, 332C13 motstår pitting i 6% NACL på 25 ° C till +600 mv vs. Ag/agcl, Medan 316L bryter ner nära +300 mv.
För marina plattformar, kemiska växter, och kloridrika atmosfärer, 332C13 erbjuder en tydlig fördel jämfört med standard austenitiska legeringar.
6. Tillverkning och svetsbarhet
332C13: s dubbelfasstruktur stöder båda kallverk och heta, Men dess högre styrka kräver robust utrustning:
- Formbarhet: Du kan böja, stämpel, och roll 332C13, även om de krävs krafter når ~ 1,5 × de för 304. Formgivare bör begränsa minskning per pass för att undvika sprickor.
- Svetbarhet: Legeringen svetsar lätt med matchande duplexfyllmedel (till exempel. ER2209) utan förvärmning.
Dock, Överdriven värmeinmatning kan skapa sprött σ-fas i HAZ, Så upprätthålla interpass -temperaturer nedan 200 ° C och använd flera pass-tekniker om det behövs. - Efterfältbehandling: En lösning glödg 1020–1100 ° C, följt av snabb släckning, återställer fasbalansen efter kraftig svetsning.
I många fall, dock, Annödande efter svetsning är onödigt för icke-kritiska komponenter.
Genom att följa kontrollerade svetsarbetsflöden och använda korrekt fyllmedelmetaller, Tillverkare kan utnyttja 332C13: s prestanda utan större efterbehandling.
7. Värmemotstånd
Duplex 332C13 upprätthåller mekanisk integritet fram till 300–350 ° C. Utöver detta sortiment:
- Ferritproportion kan sjunka, Minska seghet
- Förhöjd temperaturkryp och fasinstabilitet kan dyka upp
Dess termisk expansionskoe (~ 13 × 10⁻⁶ /° C) lögner mellan austenitisk (~ 16 × 10⁻⁶ /° C) och ferritisk (~ 10 × 10⁻⁶ /° C) betyg, Begränsande termisk stress i olika metallkonfogningar.
\I måttlig temperaturvärmeväxlare, tryckkärl, och rör med cykliska termiska belastningar, 332C13 erbjuder stabil prestanda utan kostnaden för superduplexlegeringar.
8. Standarder och beteckningar
Duplex 332C13 visas under flera specifikationer:
- I 1.4462 (Europa)
- US S31803 / S32205 (USA/ASTM A240, A789, A790)
- Iso 11960 för OCTG -röret
- Norsok MDS för undervattensapplikationer
Producenter levererar 332C13 i ark, tallrik, bar, rör, och förlåtelse, ofta i storlekar upp till 15 mm platta eller 12 ″ Från röret.
Certifiering till I 10204 3.1 eller ASTM A967 säkerställer spårbarhet och acceptabla ferritnivåer.
9. Applikationer av 332C13
Tack vare dess balanserade egenskaper, 332C13 tjänar över hela branscher:
- Marin & Havs: Förtöjning av hårdvara, rör, ventiler, och värmeväxlare slang i havsvattentjänst.
- Kemisk bearbetning: Reaktorer, rör, lagringstankar, och pumpar som hanterar klorider, sulfider, och caustics.
- Massa & Papper: Matsmältning, blektorn, och spritcirkulationslinjer där klorid och sulfatattack inträffar.
- Kraftproduktion: Kondensorrör, kylvattensystem, och strukturellt stöd i kärnkrafts- och fossila eldade växter.
- Infrastruktur: Broar, arkitektoniska stöd, och bygga fasader som kräver både styrka och väderbeständighet.
Genom att ersätta 316L eller till och med 2205 i dessa roller, 332C13 minskar ofta underhållskostnader och ökar livslängden.
10. Jämförelse med andra duplexkvaliteter
För att sätta 332C13: s prestanda i sammanhang, Låt oss jämföra det mot tre allmänt använda duplex rostfritt stål - 21205, SAF 2304, och super-duplex 2507-över flera nyckeldimensioner:
| Egendom / Kvalitet | 332C13 (US S31803) | 2205 (I 1.4462) | SAF 2304 (I 1.4362) | 2507 (I 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Kemi | CR 21.5–23.5 Är 4,5-6,5 MO 2,5–3,5 N 0,14–0,20 |
Cr 22–23 Är 4,5-6,5 Mo 3.0 N 0,14–0,20 |
Cr 23 I 4.5 Mo - N 0.10 |
Cr 25 I 7.0 Mo 4.0 N 0.30 |
| Trä | ~ 31 | ~ 30–32 | ~ 25 | ≥40 |
| Avkastningsstyrka (MPA) | 450–550 | ~ 450 | ~ 350 | ~ 620 |
| Dragstyrka (MPA) | 650–800 | 620–680 | ~ 600 | 830–900 |
| Förlängning (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Hårdhet (Hb) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Gropmotstånd | Excellent (Trä 31) | Excellent (Trä 30) | Bra (Trä 25) | Utestående (Trä ≥40) |
| SCC -motstånd | Mycket hög | Mycket hög | Hög | Mycket hög |
| Max Service Temp. (° C) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Svetbarhet | Bra, kontrollerad Haz | Bra, kontrollerad Haz | Mycket bra | Måttlig, σ-fasrisk |
| Formbarhet | Måttlig | Måttlig | Bra | Dålig |
| Relativ kostnad | Medium | Medium | Låg | Hög |
| Tillgänglighet | I stor utsträckning | I stor utsträckning | I stor utsträckning | Mindre vanlig |
Nyckelavtagare
- Korrosion vs. Kosta: 332C13 och 2205 Leverera liknande pitting- och SCC -motstånd till jämförbara kostnader; SAF 2304 minskar Mo -innehållet (och kostnad) med blygsamma avvägningar i Pren.
Superduplex 2507 uppnår den högsta pren (≥40) Men befaller en prispremie och utgör större svetsutmaningar. - Mekanisk balans: Duplex rostfritt stål 332C13 och 2205 Dela hög styrka (Ys ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), SAF 2304: s styrka sitter lägre (~ 350/600 MPa), och 2507 leder förpackningen (~ 620/830 MPA).
För strukturer som kräver maximal styrka, 2507 utesluta; för balanserad prestanda och ekonomi, 332C13 eller 2205 ofta räcker. - Tillverkningsöverväganden: SAF 2304 erbjuder den enklaste formbarheten, vilket gör det lämpligt för snäva krökningar och djupa dragningar.
Däremot, 2507 Kräver strikt termisk kontroll för att undvika σ-fasbildning, medan 332C13 och 2205 fall däremellan. - Termisk & Strukturell stabilitet: Alla fyra betyg fungerar pålitligt upp till ~ 300 ° C.
Formgivare som står inför cykliska termiska belastningar uppskattar 332C13: s mellanliggande expansionskoefficient, minimera termisk stress i blandade metallenheter.
11. Fördelar och begränsningar
Fördelar
- Högstyrka: Utbyte ~ 2 × 316L möjliggör lättare, Starkare mönster.
- Korrosionsmotstånd: Trä ≥ 30 motstår pitting, skreva, och SCC i kloridmiljöer.
- Termisk stabilitet: Upprätthåller egenskaper till 350 ° C med måttlig värmeutvidgning.
- Livscykelbesparingar: Längre intervall mellan underhåll och utbyte.
Begränsningar
- Formbarhet: Kräver mer kraft och stramare böjradier än austenitics.
- Högtoppsförlust: Utökad exponering >350 ° C kan ombränna Haz.
- Svetskomplexitet: Behöver kontrollerad värmeinmatning och potentiell glödgning efter svetsen.
- Tillgänglighet: Mindre lager än 304/316, kan ha ledtider.
12. Slutsats
Duplex rostfritt stål 332C13 erbjuder en tvingande balans av mekanisk styrka, kloridkorrosionsmotstånd, och svetbarhet, gör det till ett val för krävande marin, kemisk, och strukturella tillämpningar.
Genom att förstå det kemi, bearbetning, och servicegränser, Ingenjörer kan ange 332C13 med förtroende, uppnå hållbar, Kostnadseffektiva lösningar även i aggressiva miljöer.
När branscher fortsätter att driva prestationsgränser, Duplexgrader som 332C13 kommer att spela en allt större roll för att främja tillförlitlighet och hållbarhet.
DETTA är det perfekta valet för dina tillverkningsbehov om du behöver högkvalitativ duplex rostfritt stålgjutningar.
