S31254 Нержавіюча сталь проти. S32205 Нержавіюча сталь

1. Вступ

Корозійностійкі сплави лежать в основі критичної інфраструктури — від морських платформ до хімічних заводів.

У міру того, як середовище обслуговування стає все більш агресивним, Вибір правильного сорту нержавіючої сталі є життєво важливим.

Зокрема, дуплекс 2205 (США S32205) і супераустенітний 254 МИ Є (США S31254) займають провідні ролі, де хлорид, атака кислотою або кислим газом загрожує цілісності активів.

Отже, ця стаття пропонує професіонала, Порівняння нержавіючої сталі S32205 і S31254 на основі даних,

структурований, щоб направляти інженерів і спеціалістів із хімії, мікроструктура, механічні показники, Корозійна поведінка, виготовлення, термічна обробка, заявки, і відповідні стандарти.

2. Хімічний склад & Мікроструктура

Елемент	S32205 (2205)	S31254 (254 МИ Є)
Cr	22.0–23,0 мас.%	20.0–22,0 мас.%
У	4.5–6,5 мас.%	17.0–19,0 мас.%
Mo	2.5–3,5 мас.%	6.0–7,0 мас.%
П.	0.08–0,20 мас.%	0.24–0,32 мас.%
Куточок	0.50 макс	-
Мн	2.00 макс	2.00 макс
І	1.00 макс	1.00 макс
C	0.03 макс	0.02 макс

Крім того, S32205 демонструє приблизно 50/50 дуплексна мікроструктура ферит-аустеніт, що надає високу міцність і хорошу в'язкість.

Навпаки, S31254 утворює повністю аустенітну матрицю, стабілізовану високим вмістом нікелю (≈18 мас.%) і азоту (до 0.32 вага%).

Як результат, розміри зерен у S31254, як правило, залишаються рівномірними при нагріванні, а подвійні фази 2205 протистоять локальній деформації.

Більше, Підвищений вміст молібдену та азоту S31254 посилює контроль включення та пригнічує утворення сигма-фази, підвищення тривалої стійкості до корозії.

3. Порівняння механічних властивостей

Майно	S32205	S31254
Похідна сила (RP0.2)	~450 МПа	~300 МПа
Сила на розрив (Rm)	~650 МПа	~650 МПа
Подовження (A%)	≥25 %	≥40 %
Зниження площі (Z%)	≥50 %	≥60 %
Вплив міцність (Шарпі В)	≥150 Дж при–40°C	≥100 Дж при–20°C
Стійкість до повзучості	До 300 °C обслуговування	До 350 °C обслуговування

При кімнатній температурі, S32205 забезпечує чудову межу текучості — приблизно 450 МПа проти S31254 300 МПа — завдяки дуплексному фазовому зміцненню.

Все -таки, обидва сплави досягають однакової міцності на розрив (~650 МПа). На додаток, S31254 може похвалитися більш високою пластичністю (40 % подовження) та зменшення площі (60 %), які полегшують глибоке витягування та складне формування.

При роботі при підвищених температурах, S31254 зберігає опір повзучості до 350 ° C, тоді як S32205 зазвичай обмежує обслуговування приблизно 300 ° C.

Нарешті, випробування на втому в хлоридних середовищах показують порівняльні криві S–N, хоча S31254 демонструє невелику перевагу у високоцикловій втомі через його однорідну аустенітну матрицю.

4. Корозійна стійкість S32205 проти. S31254

Режим корозії	S32205 (Деревина ≈ 35)	S31254 (Деревина ≈ 49)
Піттинг	Поріг хлориду ~0,8 мас.% NaCl	~3,5 мас.% NaCl
Щілина	Помірний	Відмінний
Хлорид SCC	50–60 °C	70–80 °C
Загальна кислотна корозія (H₂so₄)	~10 мм/рік @ 20 ° C	~2 мм/рік @ 20 ° C
Окислювальні кислоти (HNO₃)	Добрий	Вищий
Сульфідний SCC (SSC)	Ризик при H₂S > 1 бар	Мінімальна до 5 бар H₂S

Оскільки PREN (Еквівалентне число опору точковій коррозії = Cr + 3.3 Mo + 16 П.) корелює зі стійкістю до локальної корозії, S31254 (Деревина ≈ 49) перевершує S32205 (Деревина ≈ 35).

Отже, S31254 витримує рівень хлориду до 3.5 мас.% при температурі навколишнього середовища без виразки, тоді як 2205 шапки навколо 0.8 вага%.

Більше, S31254 стійкий до хлоридного корозійного розтріскування (SCC) до 80 ° C, порівняно з 60 °C для S32205.

На додаток, агресивні відновні кислоти (Напр., 10 мас.% H₂SO₄) кородує S32205 при ~10 мм/рік, але лише ~2 мм/рік атакує S31254 за тих же умов.

Нарешті, Випробування кислих газів показали чудову продуктивність S31254 у роботі з H₂S до 5 бар, у той час як S32205 показує чутливість до SSC вище 1 бар.

5. Виготовлення & Зварюваність S32205 проти. S31254

Аспект	S32205	S31254
Холодна робота	До 30% зменшення товщини	До 50%
Хв. Радіус вигину	3 × товщина (дуплексні обмеження)	2 × товщина
Підведення тепла зварного шва	0.5–1,5 кДж/мм; ризик сигма-фази, якщо >2	1.0–2,5 кДж/мм; збережений аустеніт протистоїть розтріскування
Відпал після зварювання	1020 ° C × 30 хв	1100 ° C × 15 хв
Обробка	40 - 50 % на 304 СС; помірний знос інструменту	30 - 40 % на 304 СС; підвищений знос інструменту

На практиці, S31254 витримує більш сувору холодну обробку — до 50 % зменшення площі — за рахунок його аустенітної пластичності, тоді як S32205 застигає швидше, обмеження скорочення до 30 %.

Під час згинання, інженери підтримують мінімальний радіус 3 × товщина для 2205 щоб уникнути розтріскування фериту; на противагу, S31254 дозволяє більш жорсткі згини 2 × товщина.

Зварювання 2205 вимагає підведення тепла між 0.5 і 1.5 кДж/мм для збереження дуплексного балансу; надмірне тепло (>2 кДж/мм) ризик утворення сигма-фази.

Тим часом, 254 Повністю аустенітна структура SMO витримує до 2.5 кДж/мм без розтріскування.

Після зварювання, 2205 переваги розчинного відпалу при 1020 ° C для 30 хвилини, тоді як S31254 вимагає 1100 ° C для 15 хвилин для повторного розчинення нітридів.

Нарешті, Тести на оброблюваність оцінюють S32205 на 40–50% від 304 Швидкість видалення матеріалу SS, тоді як S31254 працює трохи повільніше (30–40%) і прискорює знос інструменту завдяки високому вмісту Мо.

6. Порівняння методів термічної обробки

Лікування	S32205	S31254
Розведення розчину	1020 °C × 15–30 хв → загартування водою	1100 °C × 10–20 хв → загартування водою або повітрям
Зняття стресу	600–650 °C × 1 h	650–700 °C × 1 h
Старіння	Уникайте вище 300 ° C (σ-фазовий ризик)	Стійкий до 400 ° C; обмежене старіння

Для відновлення оптимального дуплексного балансу в S32205 після формування або зварювання, металурги проводять розчинний відпал при 1020 °C протягом 15–30 хвилин, з подальшим гартуванням водою.

Навпаки, S31254 вимагає вищої температури розчину відпалу 1100 °C протягом 10-20 хвилин, із загартуванням водою або повітрям для збереження аустенітної структури.

Коли виявляється необхідним зняття стресу (Напр., після важкого виготовлення), 2205 вимагає 600–650 °C протягом однієї години, тоді як S31254 витримує 650–700 °C без несприятливих фазових змін.

Нарешті, Дослідження старіння показують, що S32205 може утворювати шкідливу сигма-фазу, якщо її тримати вище 300 °C протягом тривалого часу, тоді як S31254 залишається стабільним до 400 ° C, зменшення потреби в циклах зняття напруги при низьких температурах.

7. Промислове застосування S32205 проти. S31254

Нафтохімічний & Офшорні платформи:

Інженери вказують S32205 для оболонок і верхів, коли помірний вплив хлоридів і висока міцність.

Однак, платформи, які стикаються з сильною солоністю в зоні бризок, залежать від чудової стійкості S31254 до точкової корекції та SCC.

Опріснювальні установки & Обробка морської води:

У зворотньоосмотичних мембранах і трубопроводах, PREN S31254 (~49) витримує тривалий контакт з морською водою (3.5 мас.% NaCl), тоді як S32205 (Дерево ~ 35) найкраще працює на стадіях живильної води з меншою солоністю.

Обладнання для хімічної обробки:

Теплообмінники, що працюють з гарячою H₂SO₄ (10–20 мас.%) віддайте перевагу S31254 за низький рівень корозії (~2 мм/рік).

Навпаки, S32205 підходить для менш агресивних послуг, таких як охолоджувачі розсолу, де його висока міцність зменшує товщину стінок.

Реальна продуктивність:

Модернізована платформа Північного моря замінена застарілою 2205 стояки с 254 МИ Є, різання ямковий ремонт шляхом 80%.

Тим часом, нафтохімічний завод звітує про п'ять років безаварійної роботи в 3 % HCl з дуплексом 2205 конденсатори.

8. Довідкові стандарти

• ASTM A240/A240M: «Стандартні специфікації для пластин з хрому та хромонікелю з нержавіючої сталі, Аркуш, і стрічка для посудин під тиском і загального застосування”
• ASTM A182/A182M: «Стандартна специфікація для кованого або катаного сплаву- і фланці для труб з нержавіючої сталі, Кована фурнітура, і клапани та деталі для роботи при високих температурах»
• Позначення UNS: S32205 (дуплекс 2205), S31254 (254 МИ Є)
• NACE MR0175/ISO 15156: «Матеріали для використання в середовищах, що містять H₂S, у видобутку нафти та газу»

9. Еквівалентні оцінки

Нижче наведено зведений список поширених міжнародних еквівалентів для UNS S32205 (Дуплекс 2205) та UNS S31254 (254 МИ Є), полегшення перехресних посилань між основними органами стандартизації.

Примітки щодо еквівалентів

• Позначення DIN— наприклад, «1,4462» для 2205—з’являється поруч із хімічним символом сталі (X2crminnan22-5-3), де «22-5-3» позначає номінальний рівень Cr-Ni-Mo-N.
• AFNOR (французька) оцінки використовують префікс Z: «Z3CN22-05-03» дзеркала 2205 22 % Cr, 5 % У, 3 % Mo.
• Він (Японський) і ГОСТ (російська) позначення відображають національні системи нумерації; доданий «L» у SUS329J4L вказує на вимоги до ударної в'язкості при низьких температурах.
• китайський класи — 0Cr22Ni5Mo3N і 0Cr25Ni20Mo3CuN — тісно відповідають композиціям UNS, визначення вуглецю (0), хром, нікель, вміст молібдену та азоту.

10. Комплексне порівняння S32205 з. S31254

Щоб чітко підкреслити всі ключові відмінності, таблиця нижче підсумовує хімію, виконання, показники виробництва та вартості для UNS S32205 (Дуплекс 2205) та UNS S31254 (254 МИ Є).

Критерій	S32205 (Дуплекс 2205)	S31254 (254 МИ Є)
Фазова структура	~50 % ферит / 50 % Аустеніт	100 % аустенітний
Cr–Ni–Mo–N хімія	22 % Cr, 5 % У, 3 % Mo, 0.14 % П.	20 % Cr, 18 % У, 6.5 % Mo, 0.28 % П.
Деревина	≈ 35	≈ 49
Похідна сила	450 MPA	300 MPA
Сила на розрив	650 MPA	650 MPA
Подовження	25 %	40 %
Жорсткість по Шарпі	≥ 150 D при –40°C	≥ 100 J при –20°C
Поріг піттингу	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
Опір SCC	≤ 60 ° C	≤ 80 ° C
Обмеження служби Creep	≤ 300 ° C	≤ 350 ° C
Обмеження холодних робіт	30 % зменшення товщини	50 % зменшення товщини
Підведення тепла зварного шва	0.5–1,5 кДж/мм (уникнути > 2.0)	1.0–2,5 кДж/мм
Відпал розчину	1 020 °C × 15–30 хв → загартування водою	1 100 °C × 10–20 хв → загартування водою або повітрям
Індекс витрат	1.0 (база)	~ 1.4 (≈ 40 % премія)

Ключові висновки:

1. Сила проти. Корозія: S32205 забезпечує вищу межу текучості (≈ 450 MPA) і чудова міцність, що робить його ідеальним для несучих частин.
   Однак, його стійкість до точкової корекції (Деревина ≈ 35) обмежує службу хлориду ~ 0.8 % NaCl.
2. Чудова стійкість до корозії: Підвищені Mo і N у S31254 підвищують PREN до ≈ 49, терпимо морську воду (3.5 % NaCl) і стійкість до SCC 80 ° C, хоча й на a 40 % більш висока вартість матеріалу.
3. Легкість виготовлення: Повністю аустенітний S31254 підтримує більш глибоку холодну обробку (50 % скорочення) і ширші зварювальні вікна (до 2.5 кДж/мм),
   тоді як дуплексний клас вимагає більш точного введення тепла для підтримки фазового балансу.
4. Термічна стабільність: Ви можете використовувати S31254 при помірно вищих температурах (до 350 ° C) без ризику старіння, тоді як S32205 залишається стабільним до приблизно 300 ° C.

11. Висновки

S32205 і S31254 кожен має певні переваги. Розуміючи їх хімічний склад, мікроструктура, механічна поведінка, корозійні показники, нюанси виготовлення, і термообробка вікон, інженери можуть інформувати, авторитетні рішення.

Це є ідеальним вибором для ваших виробничих потреб, якщо вам потрібна якісна нержавіюча сталь виливки.

Зв’яжіться з нами сьогодні!

 

Поширені запитання

Які основні фактори визначають вибір між S32205 і S31254?

На практиці, інженери важать міцність проти корозійної стійкості. S32205 забезпечує вищу межу текучості (~450 МПа) за нижчою ціною,

тоді як S31254 забезпечує чудову стійкість до точкової корекції (Деревина ≈ 49) і стійкість до хлорид-SCC 80 ° C.

Чи можу я холодно формувати S31254 більш агресивно, ніж S32205?

Так. Повністю аустенітна структура S31254 підтримує до 50% зменшення товщини, в той час як S32205 твердне швидше і зазвичай обмежує холодне відновлення до 30% щоб уникнути розтріскування.

Які запобіжні заходи під час зварювання застосовуються до цих марок?

Для S32205, підтримувати надходження тепла між 0.5–1,5 кДж/мм і виконати відпал розчину при 1 020 °C, щоб відновити дуплексний баланс.

Навпаки, S31254 терпить 1.0–2,5 кДж/мм і закликає до a 1 100 °C відпал розчину для повторного розчинення нітридів.

Який сплав краще працює в середовищі кислих газів?

У службі H₂S, S31254 стійкий до сульфідного розтріскування під напругою до приблизно 5 бар, у той час як S32205 показує чутливість до SSC вище 1 бар.

Отже, 254 SMO часто стає кращим вибором для застосувань кислого газу.