S31254 สแตนเลสเทียบกับ. S32205 สแตนเลส

1. การแนะนำ

โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนหนุนโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ-จากแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งไปจนถึงโรงงานผลิตสารเคมี.

เมื่อสภาพแวดล้อมการบริการเติบโตขึ้นอย่างก้าวร้าว, การเลือกเกรดสแตนเลสที่เหมาะสมพิสูจน์ให้เห็นถึงความสำคัญ.

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, ดูเพล็กซ์ 2205 (US S32205) และซุปเปอร์ 254 เรา (US S31254) ครอบครองบทบาทนำที่คลอไรด์, การโจมตีด้วยกรดหรือเปรี้ยวแก๊สคุกคามความสมบูรณ์ของสินทรัพย์.

เพราะเหตุนี้, บทความนี้ส่งมอบมืออาชีพ, การเปรียบเทียบข้อมูลที่ขับเคลื่อนด้วยสแตนเลส S32205 เทียบกับ S31254,

มีโครงสร้างเพื่อเป็นแนวทางในการเป็นแนวทางแก่วิศวกรและตัวระบุผ่านเคมี, โครงสร้างจุลภาค, ประสิทธิภาพเชิงกล, พฤติกรรมการกัดกร่อน, การประดิษฐ์, การรักษาความร้อน, การใช้งาน, และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง.

2. องค์ประกอบทางเคมี & โครงสร้างจุลภาค

องค์ประกอบ	S32205 (2205)	S31254 (254 เรา)
Cr	22.0–23.0 wt%	20.0–22.0 wt%
ใน	4.5–6.5 wt%	17.0–19.0 ​​wt%
โม	2.5–3.5 wt%	6.0–7.0 wt%
เอ็น	0.08–0.20 wt%	0.24–0.32 wt%
ลูกบาศ์ก	0.50 สูงสุด	-
มน	2.00 สูงสุด	2.00 สูงสุด
และ	1.00 สูงสุด	1.00 สูงสุด
ค	0.03 สูงสุด	0.02 สูงสุด

นอกจากนี้, S32205 จัดแสดงอย่างคร่าวๆ 50/50 Ferrite - Austenite Duplex Microstructure, ซึ่งให้ความแข็งแรงสูงและความทนทานที่ดี.

ในทางตรงกันข้าม, S31254 สร้างเมทริกซ์ออสเทนนิติกอย่างสมบูรณ์โดยนิกเกิลสูง (≈18 wt%) และไนโตรเจน (ขึ้นไป 0.32 wt%).

ส่งผลให้, ขนาดเกรนใน S31254 มีแนวโน้มที่จะยังคงสม่ำเสมอภายใต้ความร้อน, ในขณะที่เฟสคู่ของ 2205 ต้านทานการเสียรูปแบบท้องถิ่น.

นอกจากนี้, โมลิบดีนัมและไนโตรเจนเพิ่มการควบคุมการรวมตัวของ S31254, เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในระยะยาว.

3. การเปรียบเทียบคุณสมบัติเชิงกล

คุณสมบัติ	S32205	S31254
ความแข็งแรงของผลผลิต (rp0.2)	~ 450 MPa	~ 300 MPa
ความต้านแรงดึง (RM)	~ 650 MPa	~ 650 MPa
การยืดตัว (%)	≥25 %	≥40 %
การลดพื้นที่ (Z%)	≥50 %	≥60 %
แรงกระแทก (Charpy V)	≥150 j @–40 ° C	≥100 J @–20 ° C
ความต้านทานคืบ	ขึ้นไป 300 ° C บริการ	ขึ้นไป 350 ° C บริการ

ที่อุณหภูมิห้อง, S32205 มอบความแข็งแรงของผลผลิตที่เหนือกว่า - ประมาณ 450 MPA กับ S31254 300 MPA - ขอบคุณการชุบแข็งเฟสเพล็กซ์.

แต่ถึงอย่างไร, โลหะผสมทั้งสองถึงจุดแข็งแรงดึงที่คล้ายกัน (~ 650 MPa). นอกจากนี้, S31254 มีความเหนียวที่สูงขึ้น (40 % การยืดตัว) และการลดพื้นที่ (60 %), ซึ่งอำนวยความสะดวกในการวาดภาพลึกและการขึ้นรูปที่ซับซ้อน.

เมื่อทำงานที่อุณหภูมิสูง, S31254 รักษาความต้านทานคืบ 350 องศาเซลเซียส, ในขณะที่ S32205 มักจะ จำกัด การบริการรอบ ๆ 300 องศาเซลเซียส.

ในที่สุด, การทดสอบความเหนื่อยล้าในสภาพแวดล้อมคลอไรด์เผยให้เห็นเส้นโค้ง S - N ที่เทียบเคียงได้, แม้ว่า S31254 จะแสดงขอบเล็กน้อยในความเมื่อยล้ารอบสูงเนื่องจากเมทริกซ์ออสเทนนิติกที่เป็นเนื้อเดียวกัน.

4. ความต้านทานการกัดกร่อนของ S32205 เทียบกับ. S31254

โหมดการกัดกร่อน	S32205 (ไม้≈ 35)	S31254 (ไม้≈ 49)
บ่อ	Chloride Threshold ~ 0.8 wt% NaCl	~ 3.5 wt% NaCl
รอยแยก	ปานกลาง	ยอดเยี่ยม
คลอไรด์ SCC	50–60 ° C	70–80 ° C
การกัดกร่อนที่เป็นกรดทั่วไป (h₂so₄)	~ 10 มม./ปี @ 20 องศาเซลเซียส	~ 2 มม./ปี @ 20 องศาเซลเซียส
กรดออกซิไดซ์ (hno₃)	ดี	ซูพีเรียร์
ซัลไฟด์ SCC (SSC)	ความเสี่ยงที่h₂s > 1 บาร์	น้อยที่สุดถึง 5 บาร์h₂s

เพราะ pren (ความต้านทานต่อหลุมเทียบเท่าจำนวน = cr + 3.3 โม + 16 เอ็น) มีความสัมพันธ์กับความต้านทานต่อการกัดกร่อน, S31254 (ไม้≈ 49) ดีกว่า S32205 (ไม้≈ 35).

เพราะเหตุนี้, S31254 Tolerates ระดับคลอไรด์สูงถึง 3.5 wt% ที่อุณหภูมิแวดล้อมโดยไม่ต้องเจาะ, ในทางตรงกันข้าม 2205 แคปออกไปรอบ ๆ 0.8 wt%.

นอกจากนี้, S31254 ต่อต้านการแตกร้าวของการกัดกร่อนของคลอไรด์คลอไรด์ (เอสซีซี) ขึ้นไป 80 องศาเซลเซียส, เปรียบเทียบกับ 60 ° C สำหรับ S32205.

นอกจากนี้, กรดลดความก้าวร้าว (เช่น, 10 wt% h₂so₄) Corrode S32205 ที่ ~ 10 mm/ปี, แต่การโจมตีเพียง ~ 2 มม./ปี S31254 ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน.

ในที่สุด, การทดสอบแก๊สเปรี้ยวเผยให้เห็นประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของ S31254 ในบริการH₂sถึง 5 บาร์, ในขณะที่ S32205 แสดงความอ่อนแอของ SSC ด้านบน 1 บาร์.

5. การผลิต & ความสามารถในการเชื่อมของ S32205 เทียบกับ. S31254

ด้าน	S32205	S31254
งานเย็น	ขึ้นไป 30% การลดความหนา	ขึ้นไป 50%
นาที. รัศมี	3 ×ความหนา (ข้อ จำกัด เพล็กซ์)	2 ×ความหนา
เชื่อมความร้อนเชื่อม	0.5–1.5 kJ/mm; ความเสี่ยงของเฟสซิกมาถ้า >2	1.0–2.5 kJ/mm; รักษาออสเทนไนต์ต่อต้านการแตกร้าว
การหลอมโพสต์-weld	1020 ° C × 30 นาที	1100 ° C × 15 นาที
ความสามารถในการแปรรูป	40 - 50 % ของ 304 เอสเอส; เครื่องมือสวมใส่ปานกลาง	30 - 40 % ของ 304 เอสเอส; เครื่องมือสวมใส่ได้สูงขึ้น

ในทางปฏิบัติ, S31254 ทนต่อการทำงานของความหนาวเย็นที่รุนแรงมากขึ้น 50 % การลดพื้นที่ - เนื่องจากความเหนียวของออสเทนนิติก, ในขณะที่ S32205 ทำงานได้เร็วขึ้น, จำกัด การลดลง 30 %.

ในระหว่างการดัด, วิศวกรรักษารัศมีขั้นต่ำของ 3 ×ความหนาสำหรับ 2205 เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกเฟอร์ไรต์; ในทางตรงกันข้าม, S31254 อนุญาตให้โค้งงอที่แน่นกว่าที่ 2 ×ความหนา.

การเชื่อม 2205 ต้องใช้อินพุตความร้อนระหว่าง 0.5 และ 1.5 KJ/MM เพื่อรักษาสมดุลของเพล็กซ์; ความร้อนมากเกินไป (>2 KJ/mm) ความเสี่ยงการก่อตัวของซิกมา.

ในขณะเดียวกัน, 254 โครงสร้างออสเทนนิติกอย่างเต็มที่ของ SMO ทนได้ถึง 2.5 KJ/MM โดยไม่ต้องแคร็ก.

หลังการเชื่อม, 2205 ประโยชน์จากการหลอมโซลูชันที่ 1020 ° C สำหรับ 30 นาที, ในขณะที่ S31254 เรียกร้อง 1100 ° C สำหรับ 15 นาทีในการแก้ไขไนไตรด์ redissolve.

ในที่สุด, การทดสอบความสามารถในการใช้งานได้อันดับ S32205 ที่ 40–50% ของ 304 อัตราการกำจัดวัสดุของ SS, ในขณะที่ S31254 ทำงานช้าลงเล็กน้อย (30–40%) และเร่งการสึกหรอของเครื่องมือเนื่องจากมีเนื้อหา MO สูง.

6. การเปรียบเทียบวิธีการบำบัดความร้อน

การรักษา	S32205	S31254
การหลอมสารละลาย	1020 ° C × 15–30 นาที→ดับน้ำ	1100 ° C × 10–20 นาที→น้ำหรืออากาศดับ
บรรเทาความเครียด	600–650 ° C × 1 ชม.	650–700 ° C × 1 ชม.
ริ้วรอยก่อนวัย	หลีกเลี่ยงด้านบน 300 องศาเซลเซียส (σ-phase ความเสี่ยง)	มั่นคงถึง 400 องศาเซลเซียส; อายุ จำกัด

เพื่อคืนค่าสมดุลเพล็กซ์ที่ดีที่สุดใน S32205 หลังจากขึ้นรูปหรือเชื่อม, นักโลหะวิทยาทำการแก้ปัญหาการหลอมที่ 1020 ° C เป็นเวลา 15–30 นาที, ตามด้วยน้ำดับ.

ในทางตรงกันข้าม, S31254 ต้องการอุณหภูมิที่มีสารละลายที่สูงขึ้นของ 1100 ° C เป็นเวลา 10-20 นาที, ด้วยน้ำหรือการดับอากาศเพื่อรักษาโครงสร้างออสเทนนิติก.

เมื่อการบรรเทาความเครียดพิสูจน์ได้ว่าจำเป็น (เช่น, หลังจากการประดิษฐ์หนัก), 2205 ต้องการ 600–650 ° C เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง, ในขณะที่ S31254 ทน 650–700 ° C โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ไม่พึงประสงค์.

ในที่สุด, การศึกษาอายุแสดงให้เห็นว่า S32205 อาจก่อให้เกิดเฟสซิกม่าที่เป็นอันตรายหากจัดขึ้นข้างต้น 300 ° C เป็นระยะเวลานาน, ในขณะที่ S31254 ยังคงมีเสถียรภาพ 400 องศาเซลเซียส, ลดความจำเป็นในการบรรเทาความเครียดที่อุณหภูมิต่ำ.

7. แอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมของ S32205 VS. S31254

ปิโตรเคมี & แพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง:

วิศวกรระบุ S32205 สำหรับแจ็คเก็ตและท็อปไซด์เมื่อการสัมผัสคลอไรด์ปานกลางและความแข็งแรงสูง.

อย่างไรก็ตาม, แพลตฟอร์มที่ต้องเผชิญกับความเค็มของสาดโซนอย่างรุนแรงบน Pitting และ SCC ที่เหนือกว่าของ S31254.

โรงงานแยกเกลือ & การจัดการน้ำทะเล:

ในเมมเบรนและท่อย้อนกลับ, S31254S PREN (~ 49) ทนต่อการสัมผัสกับน้ำทะเลอย่างต่อเนื่อง (3.5 WT% NaCl), ในขณะที่ S32205 (ไม้ ~ 35) ฟังก์ชั่นที่ดีที่สุดในขั้นตอนการป้อนน้ำที่มีความเค็มต่ำกว่า.

อุปกรณ์ประมวลผลทางเคมี:

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่จัดการ HOT H₂SO₄ (10–20 wt%) ชอบ S31254 สำหรับอัตราการกัดกร่อนต่ำ (~ 2 มม./ปี).

ในทางกลับกัน, S32205 เหมาะกับบริการที่ก้าวร้าวน้อยลงเช่นเครื่องทำความเย็นน้ำเกลือ - ที่ซึ่งความแข็งแรงสูงกว่าช่วยลดความหนาของผนัง.

ประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง:

ติดตั้งเพิ่มเติมแพลตฟอร์ม North Sea 2205 เพิ่มขึ้นด้วย 254 เรา, ตัดการซ่อมแซมหลุมโดย 80%.

ในขณะเดียวกัน, โรงงานปิโตรเคมีรายงานการบริการที่ไม่มีปัญหาห้าปีใน 3 % hcl กับ duplex 2205 คอนเดนเซอร์.

8. มาตรฐานอ้างอิง

• ASTM A240/A240M: “ ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับแผ่นสแตนเลสโครเมียมและโครเมียม-นิกเกิล, แผ่น, และแถบสำหรับเรือแรงดันและการใช้งานทั่วไป”
• ASTM A182/A182M: “ ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับโลหะผสมปลอมหรือรีด- และหน้าแปลนท่อสแตนเลส, ฟิตติ้งฟอร์จ, และวาล์วและชิ้นส่วนสำหรับบริการอุณหภูมิสูง”
• ไม่ได้กำหนด: S32205 (ดูเพล็กซ์ 2205), S31254 (254 เรา)
• เกิด MR0175/ISO 15156: “ วัสดุสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีH₂Sในการผลิตน้ำมันและก๊าซ”

9. เกรดเทียบเท่า

ด้านล่างนี้เป็นรายการที่รวบรวมของการเทียบเท่าระหว่างประเทศทั่วไปสำหรับ UNS S32205 (ดูเพล็กซ์ 2205) และ UNS S31254 (254 เรา), อำนวยความสะดวกในการอ้างอิงข้ามระหว่างร่างมาตรฐานที่สำคัญ.

หมายเหตุเกี่ยวกับการเทียบเท่า

• การกำหนดดิน-ตัวอย่างเช่น, “ 1.4462” สำหรับ 2205 - ปรากฏอยู่ข้างสัญลักษณ์เคมีของเหล็กกล้า (X2CrNiMoN22-5-3), โดยที่“ 22-5-3” หมายถึงระดับ cr-ni-mo-n เล็กน้อย.
• อัฟนอร์ (ภาษาฝรั่งเศส) เกรดใช้ z-prefix: “ Z3CN22-05-03” สะท้อนให้เห็นถึง 2205 22 % Cr, 5 % ใน, 3 % โม.
• เขา (ญี่ปุ่น) และ ของเก็บ (ชาวรัสเซีย) การกำหนดสะท้อนถึงระบบการกำหนดหมายเลขแห่งชาติ; ส่วนต่อท้าย“ L” ใน SUS329J4L บ่งบอกถึงข้อกำหนดด้านความเหนียวอุณหภูมิต่ำ.
• ชาวจีน เกรด - 0CR22NI5MO3N และ 0CR25NI20MO3CUN - สอดคล้องกับองค์ประกอบ UNS อย่างใกล้ชิด, ระบุคาร์บอน (0), โครเมียม, นิกเกิล, ปริมาณโมลิบดีนัมและไนโตรเจน.

10. การเปรียบเทียบที่ครอบคลุมของ S32205 VS. S31254

เพื่อนำความแตกต่างที่สำคัญทั้งหมดมาสู่การบรรเทาที่คมชัด, ตารางด้านล่างสรุปเคมี, ผลงาน, การประดิษฐ์และตัวชี้วัดค่าใช้จ่ายสำหรับ UNS S32205 (ดูเพล็กซ์ 2205) และ UNS S31254 (254 เรา).

เกณฑ์	S32205 (ดูเพล็กซ์ 2205)	S31254 (254 เรา)
โครงสร้างเฟส	~ 50 % เฟอร์ไรท์ / 50 % ออสเทนไนต์	100 % ออสเตนิติก
Cr - Ni - MO - N เคมี	22 % Cr, 5 % ใน, 3 % โม, 0.14 % เอ็น	20 % Cr, 18 % ใน, 6.5 % โม, 0.28 % เอ็น
ไม้	≈ 35	≈ 49
ความแข็งแรงของผลผลิต	450 MPa	300 MPa
ความต้านแรงดึง	650 MPa	650 MPa
การยืดตัว	25 %	40 %
ความเหนียว charpy	≥ 150 j @ –40 ° C	≥ 100 j @ –20 ° C
เกณฑ์	- 0.8 % โซเดียมคลอไรด์	- 3.5 % โซเดียมคลอไรด์
ความต้านทาน SCC	≤ 60 องศาเซลเซียส	≤ 80 องศาเซลเซียส
ขีด จำกัด บริการคืบ	≤ 300 องศาเซลเซียส	≤ 350 องศาเซลเซียส
ขีด จำกัด การทำงานเย็น	30 % การลดความหนา	50 % การลดความหนา
เชื่อมความร้อนเชื่อม	0.5–1.5 kJ/mm (หลีกเลี่ยง > 2.0)	1.0–2.5 kJ/mm
วิธีแก้ปัญหาการหลอม	1 020 ° C × 15–30 นาที→ดับน้ำ	1 100 ° C × 10–20 นาที→น้ำหรืออากาศดับ
ดัชนีต้นทุน	1.0 (ฐาน)	- 1.4 (≈ 40 % พรีเมี่ยม)

ประเด็นสำคัญ:

1. ความแข็งแกร่งเทียบกับ. การกัดกร่อน: S32205 ให้ความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงขึ้น (≈ 450 MPa) และความเหนียวที่ยอดเยี่ยม, ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่รับน้ำหนัก.
   อย่างไรก็ตาม, ความต้านทานต่อหลุม (ไม้≈ 35) จำกัด บริการคลอไรด์เป็น ~ 0.8 % โซเดียมคลอไรด์.
2. ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า: S31254 ที่สูงขึ้นของ MO และ N เพิ่ม pren เป็น≈ 49, ทนน้ำทะเล (3.5 % โซเดียมคลอไรด์) และต่อต้าน SCC เป็น 80 องศาเซลเซียส, แม้ว่า 40 % ต้นทุนวัสดุที่สูงขึ้น.
3. ความง่ายในการผลิต: Austenitic S31254 อย่างเต็มที่รองรับการทำงานที่เย็นลงลึกลงไป (50 % การลดน้อยลง) และหน้าต่างเชื่อมที่กว้างขึ้น (ขึ้นไป 2.5 KJ/mm),
   ในขณะที่เกรดดูเพล็กซ์ต้องการอินพุตความร้อนที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อรักษาสมดุลเฟส.
4. เสถียรภาพทางความร้อน: คุณสามารถเรียกใช้ S31254 ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นปานกลาง (ขึ้นไป 350 องศาเซลเซียส) ไม่มีความเสี่ยงสูง, ในขณะที่ S32205 ยังคงมีเสถียรภาพอยู่ที่ประมาณ 300 องศาเซลเซียส.

11. บทสรุป

S32205 และ S31254 แต่ละรายการส่งมอบข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน. โดยการทำความเข้าใจเคมีของพวกเขา, โครงสร้างจุลภาค, พฤติกรรมเชิงกล, ประสิทธิภาพการกัดกร่อน, ความแตกต่างของการประดิษฐ์, และหน้าต่างบำบัดความร้อน, วิศวกรสามารถแจ้งได้, การตัดสินใจที่มีอำนาจ.

นี้ เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับความต้องการด้านการผลิตของคุณหากคุณต้องการคุณภาพสูง สแตนเลส การหล่อ.

ติดต่อเราวันนี้!

 

คำถามที่พบบ่อย

ปัจจัยหลักที่ควบคุมการเลือกระหว่าง S32205 กับ S31254?

ในทางปฏิบัติ, วิศวกรมีน้ำหนัก ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน. S32205 ให้ความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงขึ้น (~ 450 MPa) ในราคาที่ต่ำกว่า,

ในขณะที่ S31254 มีความต้านทานต่อหลุมที่เหนือกว่า (ไม้≈ 49) และ Chloride-SCC ความต้านทาน 80 องศาเซลเซียส.

ฉันสามารถ S31254 รูปแบบเย็นกว่า S32205 ได้ไหม?

ใช่. โครงสร้างออสเทนนิติกอย่างเต็มที่ของ S31254 รองรับ 50% การลดความหนา, ในขณะที่ S32205 ทำงานแข็งเร็วขึ้นและโดยทั่วไปจะ จำกัด การลดลงของความเย็น 30% เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว.

ข้อควรระวังการเชื่อมใดที่ใช้กับเกรดเหล่านี้?

สำหรับ S32205, รักษาอินพุตความร้อนระหว่าง 0.5–1.5 kJ/mm และทำการแก้ปัญหาการหลอมที่ 1 020 ° C เพื่อกู้คืนสมดุลของเพล็กซ์.

ในทางตรงกันข้าม, S31254 Tolerates 1.0–2.5 kJ/mm และเรียกร้องให้ 1 100 ° C สารละลาย - อวัยวะถึง redissolve ไนไตรด์.

อัลลอยใดทำงานได้ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยว?

ในบริการh₂s, S31254 ต่อต้านการแตกความเครียดของซัลไฟด์ 5 บาร์, ในขณะที่ S32205 แสดงความอ่อนแอของ SSC ด้านบน 1 บาร์.

ดังนั้น, 254 SMO มักจะกลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับแอปพลิเคชันเปรี้ยวแก๊ส.