S31254 rostfritt stål vs. S32205 rostfritt stål

1. Introduktion

Korrosionsbeständiga legeringar underbygger kritisk infrastruktur-Från offshore-plattformar till kemiska bearbetningsanläggningar.

När servicemiljöerna blir mer aggressiva, Att välja rätt rostfritt kvalitet visar sig vara viktigt.

Särskilt, duplex- 2205 (USA S32205) och super-austenitisk 254 Vi (US S31254) ockuperar ledande roller där klorid, Syra- eller surgasattack hotar tillgångsintegritet.

Följaktligen, Den här artikeln levererar en professionell, Datadriven jämförelse av rostfritt stål S32205 vs S31254,

strukturerad för att vägleda ingenjörer och specifikationer genom kemi, mikrostruktur, mekanisk prestanda, korrosionsbeteende, tillverkning, värmebehandling, ansökningar, och relevanta standarder.

2. Kemisk sammansättning & Mikrostruktur

Element	S32205 (2205)	S31254 (254 Vi)
Cr	22.0–23.0 viktprocent	20.0–22.0 viktprocent
I	4.5–6.5 viktprocent	17.0–19.0 ​​viktprocent
Mo	2.5–3.5 viktprocent	6.0–7.0 viktprocent
N	0.08–0.20 viktprocent	0.24–0.32 viktprocent
Cu	0.50 max	-
Mn	2.00 max	2.00 max
Och	1.00 max	1.00 max
C	0.03 max	0.02 max

Dessutom, S32205 visar en ungefär 50/50 ferrite -austenit duplexmikrostruktur, som ger hög styrka och god seghet.

Däremot, S31254 bildar en helt austenitisk matris stabiliserad av dess höga nickel (≈18 viktprocent) och kväve (fram till 0.32 wt%).

Som ett resultat, Spannstorlekar i S31254 tenderar att förbli enhetlig under värme, Medan 2205: s dubbla faser motstår lokal deformation.

Dessutom, S31254: s förhöjda molybden- och kväveförstärkning av integrering och undertryck Sigma-fasbildning, Förbättra långsiktigt korrosionsmotstånd.

3. Jämförelse av mekaniska egenskaper

Egendom	S32205	S31254
Avkastningsstyrka (RP0.2)	~ 450 MPa	~ 300 MPa
Dragstyrka (Rm)	~ 650 MPa	~ 650 MPa
Förlängning (En%)	≥25 %	≥40 %
Områdesreduktion (Z%)	≥50 %	≥60 %
Påverka seghet (Charpy v)	≥150 j @–40 ° C	≥100 j @–20 ° C
Krypmotstånd	Fram till 300 ° C	Fram till 350 ° C

Vid rumstemperatur, S32205 levererar överlägsen avkastningsstyrka - ungefär 450 MPA kontra S31254's 300 MPA - tack vare dess duplexfashärdning.

Ändå, Båda legeringarna når liknande draghållfasthet (~ 650 MPa). Dessutom, S31254 har högre duktilitet (40 % förlängning) och minskning av området (60 %), som underlättar djup ritning och komplex formning.

När du arbetar vid förhöjda temperaturer, S31254 upprätthåller krypmotstånd fram till 350 ° C, Medan S32205 vanligtvis begränsar tjänsten till runt 300 ° C.

Slutligen, Trötthetstester i kloridmiljöer avslöjar jämförbara S - N -kurvor, Även om S31254 visar en liten kant i högcykeltrötthet på grund av dess homogena austenitiska matris.

4. Korrosionsbeständighet av S32205 vs. S31254

Korrosionsläge	S32205 (Trä ≈ 35)	S31254 (Trä ≈ 49)
Grop	Kloridtröskel ~ 0,8 viktprocent NaCl	~ 3,5 viktprocent NaCl
Skreva	Måttlig	Excellent
Klorid SCC	50–60 ° C	70–80 ° C
Allmän sur korrosion (H₂so₄)	~ 10 mm/år @ 20 ° C	~ 2 mm/år @ 20 ° C
Oxiderande syror (Hno₃)	Bra	Överlägsen
Sulfid SCC (Ssc)	Risk vid h₂s > 1 bar	Minimal upp till 5 bar h₂s

Eftersom Pren (Pittingmotståndsekvivalentantal = cr + 3.3 Mo + 16 N) korrelerar med lokaliserad korrosionsmotstånd, S31254 (Trä ≈ 49) överträffar S32205 (Trä ≈ 35).

Följaktligen, S31254 tolererar kloridnivåer upp till 3.5 WT% vid omgivningstemperatur utan att putta, däremot 2205 kepsar runt 0.8 wt%.

Dessutom, S31254 motstår klorid stresskorrosionsprickor (SCC) fram till 80 ° C, jämfört med 60 ° C för S32205.

Dessutom, aggressiva reducerande syror (TILL EXEMPEL., 10 wt% h₂so₄) Corrode S32205 vid ~ 10 mm/år, men bara ~ 2 mm/år attacker S31254 under samma förhållanden.

Slutligen, Sour-GAS-test avslöjar S31254: s överlägsna prestanda i H₂s Service fram till 5 bar, Medan S32205 visar SSC -känslighet ovan 1 bar.

5. Tillverkning & Svetsbarhet av S32205 vs. S31254

Aspekt	S32205	S31254
Kallt arbete	Fram till 30% tjockleksminskning	Fram till 50%
Min. Böjradie	3 × tjocklek (duplexbegränsningar)	2 × tjocklek
Svetsvärmeinmatning	0.5–1,5 kJ/mm; risk för sigmas fas om >2	1.0–2,5 kJ/mm; Underhållen austenit motstår sprickor
Glödgarna efter svetsen	1020 ° C × 30 min	1100 ° C × 15 min
Bearbetbarhet	40 - 50 % av 304 Ss; Verktygsslitage måttlig	30 - 40 % av 304 Ss; Verktyg bär högre

I praktiken, S31254 tolererar mer allvarligt förkylningsarbete - upp till 50 % områdesreduktion - på grund av sin austenitiska duktilitet, Medan S32205 arbetshårdar snabbare, begränsande minskning till 30 %.

Under böjning, ingenjörer upprätthåller en minsta radie av 3 × tjocklek för 2205 För att undvika ferritsprickor; däremot, S31254 tillåter stramare krökningar vid 2 × tjocklek.

Svetsning 2205 kräver värmeingångar mellan 0.5 och 1.5 kJ/mm för att bevara duplexbalansen; överdriven värme (>2 kj/mm) risker sigma-fasbildning.

Under tiden, 254 SMO: s helt austenitiska struktur tolererar upp till 2.5 kj/mm utan sprickor.

Efter svetsning, 2205 förmåner av lösning glödgning vid 1020 ° C för 30 minuter, Medan S31254 kräver 1100 ° C för 15 minuter för att återupplösa nitrider.

Slutligen, Maskinbarhetstest rankas S32205 vid 40–50% av 304 SS: s materialborttagningshastighet, Medan S31254 går något långsammare (30–40%) och påskyndar verktygsslitage på grund av dess höga MO -innehåll.

6. Jämförelse av värmebehandlingsmetoder

Behandling	S32205	S31254
Lösning glödgning	1020 ° C × 15–30 min → vattenkylning	1100 ° C × 10–20 min → Vatten eller luftkylning
Stressavlastning	600–650 ° C × 1 h	650–700 ° C × 1 h
Åldrande	Undvika ovan 300 ° C (σ-fasrisk)	Stabil upp till 400 ° C; åldrande

För att återställa den optimala duplexbalansen i S32205 efter bildning eller svetsning, Metallurgister utför lösning glödgning vid 1020 ° C i 15–30 minuter, följt av en vattenkylning.

Däremot, S31254 kräver en högre lösningstemperatur på 1100 ° C i 10–20 minuter, med antingen vatten eller luftkylning för att behålla sin austenitiska struktur.

När stressavlastning visar sig nödvändig (TILL EXEMPEL., Efter tung tillverkning), 2205 kräver 600–650 ° C i en timme, Medan S31254 tolererar 650–700 ° C utan negativa fasförändringar.

Slutligen, Åldrande studier visar att S32205 kan bilda skadlig Sigma -fas om den hålls ovan 300 ° C under längre perioder, S31254 förblir stabil upp till 400 ° C, Minska behovet av lågtemperatur stressavlastningscykler.

7. Branschapplikationer av S32205 vs. S31254

Petrokemisk & Offshore -plattformar:

Ingenjörer specificerar S32205 för jackor och toppsidor när måttlig kloridexponering och höghållfasthetsämnen.

Dock, Plattformar som vetter mot svår stänk-zon salthalt Lean på S31254: s överlägsna pitting och SCC-motstånd.

Avsaltningsanläggningar & Havsvattenhantering:

I omvänd osmosmembran och rörledningar, S31254S pren (~ 49) Tål kontinuerlig kontakt med havsvatten (3.5 WT% NaCl), S32205 (Trä ~ 35) Funktioner bäst i matvattensteg med lägre salthalt.

Kemisk bearbetningsutrustning:

Värmeväxlare som hanterar heta h₂so₄ (10–20 viktprocent) gynna S31254 för sina låga korrosionshastigheter (~ 2 mm/år).

Omvänt, S32205 passar mindre aggressiva tjänster - till exempel saltkylare - där dess högre styrka minskar väggtjockleken.

Verklig prestation:

En Nordsjöplattform eftermontering ersatt åldrande 2205 stigande med 254 Vi, skärande reparation av reparationer av 80%.

Under tiden, En petrokemisk anläggning rapporterar fem års problemfri service i 3 % HCl med duplex 2205 kondensatorer.

8. Referensstandarder

• ASTM A240/A240M: ”Standardspecifikation för krom och krom-nickel rostfritt stålplatta, Ark, och remsa för tryckkärl och för allmänna applikationer ”
• ASTM A182/A182M: ”Standardspecifikation för smidd eller rullad legering- och rostfritt stålrörsflänsar, Smidda beslag, och ventiler och delar för hög temperaturtjänst ”
• UNS -beteckningar: S32205 (duplex- 2205), S31254 (254 Vi)
• Född MR0175/ISO 15156: “Material för användning i H₂s-innehållande miljöer i olje- och gasproduktion”

9. Motsvarande betyg

Nedan är en sammanställd lista över vanliga internationella ekvivalenter för UNS S32205 (Duplex 2205) och UNS S31254 (254 Vi), Underlätta korsreferens mellan stora standarder.

Anteckningar om ekvivalenter

• Din-till exempel, “1.4462” för 2205 - verkar tillsammans med stålens kemiska symbol (X2crminnan22-5-3), Där "22-5-3" betecknar nominella CR-NI-MO-N-nivåer.
• Afnor (Franska) betyg använder ett z-prefix: “Z3CN22-05-03” speglar 2205's 22 % Cr, 5 % I, 3 % Mo.
• Han är (Japansk) och Gost (Rysk) Beteckningar återspeglar nationella numreringssystem; Den bifogade "L" i SUS329J4L indikerar låg temperatur påverkar seghetskraven.
• Kinesisk betyg - 0CR22NI5MO3N och 0CR25NI20MO3CUN - Aktivera nära UNS -kompositionerna, ange kol (0), krom, nickel, molybden och kväveinnehåll.

10. Omfattande jämförelse av S32205 vs. S31254

För att få alla viktiga skillnader i skarp lättnad, Tabellen nedan sammanfattar kemi, prestanda, Tillverkning och kostnadsmätningar för UNS S32205 (Duplex 2205) och UNS S31254 (254 Vi).

Kriterium	S32205 (Duplex 2205)	S31254 (254 Vi)
Fasstruktur	~ 50 % ferrit / 50 % Austenit	100 % austenitisk
Cr - ni - mo - n kemi	22 % Cr, 5 % I, 3 % Mo, 0.14 % N	20 % Cr, 18 % I, 6.5 % Mo, 0.28 % N
Trä	≈ 35	≈ 49
Avkastningsstyrka	450 MPA	300 MPA
Dragstyrka	650 MPA	650 MPA
Förlängning	25 %	40 %
Charpy seghet	≥ 150 J @ –40 ° C	≥ 100 J @ –20 ° C
Tröskel	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
SCC -motstånd	≤. 60 ° C	≤. 80 ° C
Kryptjänstgräns	≤. 300 ° C	≤. 350 ° C
Kallt arbetsgräns	30 % tjockleksminskning	50 % tjockleksminskning
Svetsvärmeinmatning	0.5–1,5 kJ/mm (undvika > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Lösning glödgning	1 020 ° C × 15–30 min → vattenkylning	1 100 ° C × 10–20 min → Vatten eller luftkylning
Kostnadsindex	1.0 (bas)	~ 1.4 (≈ 40 % premie)

Nyckelavtagare:

1. Styrka vs. Korrosion: S32205 levererar högre avkastningsstyrka (≈ 450 MPA) och utmärkt seghet, vilket gör det idealiskt för bärande delar.
   Dock, dess pittningsmotstånd (Trä ≈ 35) begränsar kloridtjänsten till ~ 0.8 % NaCl.
2. Överlägsen korrosionsmotstånd: S31254: s förhöjda Mo och N ökar pren till ≈ 49, tolererande havsvatten (3.5 % NaCl) och motstå SCC till 80 ° C, om än vid en 40 % Högre materialkostnad.
3. Tillverkning: Den helt austenitiska S31254 stöder djupare förkylning (50 % minskning) och bredare svetsfönster (fram till 2.5 kj/mm),
   Medan duplexgraden kräver mer exakt värmeinmatning för att upprätthålla sin fasbalans.
4. Termisk stabilitet: Du kan köra S31254 vid måttligt högre temperaturer (fram till 350 ° C) utan åldrande risker, Medan S32205 förblir stabil upp till ungefär 300 ° C.

11. Slutsatser

S32205 och S31254 levererar vardera distinkta fördelar. Genom att förstå deras kemi, mikrostruktur, mekaniskt beteende, korrosionsprestanda, tillverkningsnyanser, och värmebehandlingsfönster, ingenjörer kan göra informerade, auktoritativa beslut.

DETTA är det perfekta valet för dina tillverkningsbehov om du behöver högkvalitativ rostfritt stål gjutgods.

Kontakta oss idag!

 

Vanliga frågor

Vilka primära faktorer styr valet mellan S32205 vs S31254?

I praktiken, ingenjörer väger styrka kontra korrosionsmotstånd. S32205 levererar högre avkastningsstyrka (~ 450 MPa) till en lägre kostnad,

Medan S31254 erbjuder överlägset pittningsmotstånd (Trä ≈ 49) och klorid-SCC-resistens mot 80 ° C.

Kan jag kalla S31254 mer aggressivt än S32205?

Ja. Den helt austenitiska strukturen för S31254 stöder upp till 50% tjockleksminskning, Medan S32205 arbetsvärden snabbare och begränsar vanligtvis kall reduktion till 30% för att undvika sprickor.

Vilka svetningsåtgärder gäller för dessa betyg?

För S32205, upprätthålla värmeinmatningen mellan 0.5–1,5 kJ/mm och utföra lösning glödgning vid 1 020 ° C för att återställa duplexbalansen.

Däremot, S31254 tolererar 1.0–2,5 kJ/mm och kräver en 1 100 ° C Lösning - Annotisk för att återupplösa nitrider.

Vilken legering presterar bättre i sura gasmiljöer?

I H₂s Service, S31254 motstår sulfid stress-cracking upp till ungefär 5 bar, Medan S32205 visar SSC -känslighet ovan 1 bar.

Därför, 254 SMO blir ofta det föredragna valet för applikationer för sura gas.