Дуплексни детайли от неръждаема стомана
Дуплексната неръждаема стомана (DSS) се отнася до неръждаема стомана с ферит и аустенит, представляващи около 50% всеки, а съдържанието на второстепенната фаза обикновено трябва да достигне поне 30%. В случай на ниско съдържание на C, съдържанието на Cr е 18% ~ 28%, а съдържанието на Ni е 3% ~ 10%. Някои стомани също съдържат легиращи елементи като Mo, Cu, Nb, Ti и N.
Този тип стомана има характеристиките както на аустенитни, така и на феритни неръждаеми стомани. В сравнение с ферита, той има по-висока пластичност и издръжливост, няма крехкост при стайна температура, значително подобрена устойчивост на междукристална корозия и ефективност на заваряване, като същевременно запазва 475-градусовата крехкост и високата топлопроводимост на феритната неръждаема стомана и има суперпластичност. В сравнение с аустенитната неръждаема стомана, тя има висока якост и значително подобрена устойчивост на междукристална корозия и хлоридна корозия. Дуплексната неръждаема стомана има отлична устойчивост на хлътване и също така е неръждаема стомана, която пести никел.
Структура и тип
Дуплексната неръждаема стомана има характеристиките както на аустенит, така и на ферит поради своята двуфазна структура аустенит + ферит и съдържанието на двете фази е основно същото. Границата на провлачване може да достигне 400Mpa ~ 550MPa, което е два пъти повече от обикновената аустенитна неръждаема стомана. В сравнение с феритната неръждаема стомана, дуплексната неръждаема стомана има висока якост, ниска температура на преход на крехкост, значително подобрена устойчивост на междукристална корозия и ефективност на заваряване; в същото време запазва някои характеристики на феритна неръждаема стомана, като крехкост при 475 градуса, висока топлопроводимост, малък коефициент на линейно разширение, суперпластичност и магнетизъм. В сравнение с аустенитната неръждаема стомана, дуплексната неръждаема стомана има висока якост, особено значително подобрена граница на провлачване и значително подобрена устойчивост на питинг, устойчивост на корозия под напрежение, устойчивост на корозионна умора и други свойства.
Дуплексната неръждаема стомана може да бъде класифицирана в четири типа според химичния си състав: тип Cr18, тип Cr23 (с изключение на Mo), тип Cr22 и тип Cr25. Cr25 дуплекс неръждаема стомана може да бъде разделена на обикновен тип и супер дуплекс неръждаема стомана, сред които тип Cr22 и тип Cr25 са по-широко използвани. По-голямата част от дуплексната неръждаема стомана, използвана в моята страна, се произвежда в Швеция със специфични степени: 3RE60 (тип Cr18), SAF2304 (тип Cr23), SAF2205 (тип Cr22), SAF2507 (тип Cr25).
Класификация на дуплексната неръждаема стомана
Първата категория е тип нисколегирана сплав, представена от UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N), която не съдържа молибден и има PREN стойност 24-25. Може да замени AISI304 или 316 по отношение на устойчивост на корозия под напрежение.
Втората категория е среден тип сплав, представена от UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N), със стойност на PREN 32-33. Неговата устойчивост на корозия е между AISI 316L и 6%Mo+N аустенитна неръждаема стомана.
Третият тип е високо легиран тип, като обикновено съдържа 25% Cr, молибден и азот, а някои също съдържат мед и волфрам. Стандартният клас е UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N), а стойността на PREN е 38-39. Устойчивостта на корозия на този тип стомана е по-висока от тази на 22% Cr дуплексна неръждаема стомана.
Четвъртият тип е супердуплексна неръждаема стомана, съдържаща високо съдържание на молибден и азот, стандартният клас е UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N), а някои също съдържат волфрам и мед. Стойността на PREN е по-голяма от 40, което може да се приложи при тежки средни условия, има добра устойчивост на корозия и механични цялостни свойства и може да бъде сравнима със супер аустенитна неръждаема стомана.
Дуплексни класове неръждаема стомана
Много дуплексни класове неръждаема стомана бяха добавени към новия стандарт GB/T на моята страна 20878-2007 „Категории неръждаема стомана и топлоустойчива стомана и химичен състав“. Например: 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N, 12Cr21Ni5Ti.
В допълнение: известната дуплексна стомана 2205 е еквивалентна на 022Cr23Ni5Mo3N в моята страна.
Характеристики на изпълнение на дуплекс от неръждаема стомана
Благодарение на характеристиките на двуфазната структура, чрез правилния контрол на химичния състав и процеса на топлинна обработка, дуплексната неръждаема стомана има предимствата както на феритна неръждаема стомана, така и на аустенитна неръждаема стомана. Той съчетава отличната якост и заваряемост на аустенитната неръждаема стомана с по-високата якост и устойчивост на хлоридна корозия на феритната неръждаема стомана. Именно тези превъзходни свойства накараха дуплексната неръждаема стомана да се развие бързо като заваряем структурен материал. От 80-те години на миналия век тя се превърна в тип стомана, паралелно с мартензитната, аустенитната и феритната неръждаема стомана. Дуплексната неръждаема стомана има следните експлоатационни характеристики:
1) Дуплексната неръждаема стомана, съдържаща молибден, има добра устойчивост на корозия на хлориден стрес при ниско напрежение. Като цяло аустенитната неръждаема стомана тип 18-8 е склонна към корозионно напукване при напрежение в неутрални хлоридни разтвори над 60 градуса. Топлообменници, изпарители и друго оборудване, изработено от този тип неръждаема стомана в индустриални среди със следи от хлорид и сероводород, имат тенденция да предизвикват корозионно напукване, докато дуплексната неръждаема стомана има добра устойчивост.
2) Дуплексната неръждаема стомана, съдържаща молибден, има добра устойчивост на питинг. Когато има една и съща еквивалентна стойност на устойчивост на питинг (PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%), критичният потенциал на питинг на дуплексната неръждаема стомана и аустенитната неръждаема стомана е подобен. Устойчивостта на дуплексна неръждаема стомана и аустенитна неръждаема стомана е еквивалентна на AISI 316L. Устойчивостта на точкова и цепнатина корозия на дуплексна неръждаема стомана с високо съдържание на хром, съдържаща 25% Cr, особено азот, надвишава тази на AISI 316L.
3) Има добра корозионна умора и устойчивост на корозия при износване. При определени условия на корозивна среда, той е подходящ за производство на енергийно оборудване като помпи и клапани.
4) Добри цялостни механични свойства. Има висока якост и якост на умора, а границата на провлачване е два пъти по-висока от 18-8 аустенитната неръждаема стомана. Удължението в състояние на твърд разтвор достига 25%, а стойността на якост AK (V-прорез) е над 100J.
5) Добра заваряемост, ниска склонност към термично напукване, обикновено без предварително нагряване преди заваряване, без термична обработка след заваряване и може да се заварява с 18-8 аустенитна неръждаема стомана или въглеродна стомана и други различни.
6) Температурният диапазон на гореща работа на дуплексна неръждаема стомана, съдържаща ниско съдържание на хром (18%Cr), е по-широк от този на 18-8 аустенитна неръждаема стомана и устойчивостта е малка. Може да се валцува директно за производство на стоманени плочи без коване. Горещата обработка на дуплексна неръждаема стомана, съдържаща високо съдържание на хром (25%Cr), е малко по-трудна от тази на аустенитна неръждаема стомана и може да произвежда продукти като плочи, тръби и жици.
7) Ефектът на втвърдяване при работа е по-голям от този на 18-8 аустенитна неръждаема стомана по време на студена обработка. В ранния етап на деформация на тръби и плочи е необходимо да се приложи голямо напрежение, за да се деформира.
8) В сравнение с аустенитната неръждаема стомана, тя има голяма топлопроводимост и малък коефициент на линейно разширение, което е подходящо за използване като облицовка на оборудване и производство на композитни плочи. Също така е подходящ за направата на сърцевината на топлообменници, а ефективността на топлообмена е по-висока от тази на аустенитната неръждаема стомана.
9) Все още има различни склонности към крехкост на феритна неръждаема стомана с високо съдържание на хром и не е подходяща за работни условия над 300 градуса. Колкото по-ниско е съдържанието на хром в дуплексната неръждаема стомана, толкова по-малко вредни са крехките фази като σ.
