Дуплекс из нержавеющей стали - Duplex stainless steel
Дуплексные нержавеющие стали[1][2][3][4][5] семья нержавеющая сталь. Они называются дуплексными (или аустенитно-ферритными) марками, потому что их металлургическая структура состоит из двух фаз: аустенит (гранецентрированная кубическая решетка) и феррит (объемно центрированная кубическая решетка) примерно в равных пропорциях. Они разработаны для обеспечения лучшей коррозионной стойкости, особенно хлоридной коррозии под напряжением и хлоридной точечной коррозии, а также более высокой прочности, чем стандартные аустенитные нержавеющие стали, такие как Тип 304 или 316. Основное различие в составе по сравнению с аустенитной нержавеющей сталью состоит в том, что дуплекс стали имеют более высокое содержание хрома - 20–28%; молибден высший, до 5%; низкое содержание никеля до 9% и азота 0,05–0,50%. Как низкое содержание никеля, так и высокая прочность (позволяющая использовать более тонкие секции) дают значительную экономическую выгоду. Поэтому они широко используются в морской нефтегазовой отрасли для трубопроводных систем, коллекторов, стояков и т. Д., А также в нефтехимической промышленности в виде трубопроводов и сосудов под давлением. Помимо улучшенной коррозионной стойкости по сравнению с нержавеющими сталями серии 300, дуплексные стали также обладают более высокой прочностью. Например, нержавеющая сталь типа 304 имеет предел текучести 0,2% в районе 280 Н / мм2, дуплексная нержавеющая сталь с 22% Cr, минимальная прочность на 0,2% составляет около 450 Н / мм2 и супердуплекс не менее 550 Н / мм2.
Марки дуплексных нержавеющих сталей
Дуплексные нержавеющие стали обычно делятся на три группы в зависимости от их стойкости к питтинговой коррозии, характеризуемой числом эквивалентности сопротивления питтингу: PREN = % Cr + 3.3 % Mo + 16 % N.[6]
- Стандартный дуплекс (диапазон PREN: 28–38)
- Обычно класс EN 1.4462 (также называется 2205). Это типично для объектов среднего класса и, пожалуй, наиболее часто используется сегодня.
- Супер-дуплекс (диапазон PREN: 38-45)
- Обычно класс EN 1.4410 до так называемых гипердуплексных марок (PREN:> 45), разработанных позже для удовлетворения особых требований нефтегазовой, а также химической промышленности. Они обладают превосходной коррозионной стойкостью и прочностью, но их труднее обрабатывать из-за более высокого содержания Cr, Ni, Пн, N и даже W способствуют образованию интерметаллических фаз, которые резко снижают ударопрочность стали. Неправильная обработка приведет к снижению производительности, и пользователям рекомендуется обращаться к надежным поставщикам / переработчикам.[7] Применения включают глубоководную морскую добычу нефти.
- Бережливые дуплексные сорта (диапазон PREN: 22–27)
- Как правило, класс EN 1.4362 был разработан в последнее время для менее требовательных приложений, особенно в строительстве. Их коррозионная стойкость ближе к таковой для стандартной аустенитной марки EN 1.4401 (с добавлением устойчивости к коррозионному растрескиванию под напряжением), а их механические свойства выше. Это может быть большим преимуществом, когда важна сила. Это относится к мостам, сосудам под давлением или анкерам.
Химический состав
Химический состав марок по стандарту EN 10088-1 (2014) приведен в таблице ниже:[8]
| Обозначение стали | Число | C, макс. | Si | Mn | P, макс. | S, макс. | N | Cr | Cu | Пн | Ni | Другой |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN22-2 | 1.4062 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.04 | 0.010 | От 0,16 до 0,28 | 21,5 до 24,0 | - | ≤0.45 | От 1,00 до 2,90 | - |
| X2CrCuNiN23-2-2 | 1.4669 | 0.045 | ≤1.00 | От 1,00 до 3,00 | 0.04 | 0.030 | От 0,12 до 0,20 | 21,5 до 24,0 | От 1,60 до 3,00 | ≤0.50 | От 1,00 до 3,00 | - |
| X2CrNiMoSi18-5-3 | 1.4424 | 0.03 | 1,40 до 2,00 | От 1,20 до 2,00 | 0.035 | 0.015 | От 0,05 до 0,10 | 18,0–19,0 | - | От 2,5 до 3,0 | От 4,5 до 5,2 | - |
| X2CrNiN23-4 | 1.4362 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,05 до 0,20 | 22,0 до 24,5 | От 0,10 до 0,60 | От 0,10 до 0,60 | От 3,5 до 5,5 | - |
| X2CrMnNiN21-5-1 | 1.4162 | 0.04 | ≤1.00 | От 4,0 до 6,0 | 0.040 | 0.015 | От 0,20 до 0,25 | 21,0–22,0 | От 0,10 до 0,80 | От 0,10 до 0,80 | 1,35–1,90 | - |
| X2CrMnNiMoN21-5-3 | 1.4482 | 0.03 | ≤1.00 | От 4,0 до 6,0 | 0.035 | 0.030 | От 0,05 до 0,20 | 19,5 до 21,5 | ≤1.00 | От 0,10 до 0,60 | 1,50–3,50 | - |
| X2CrNiMoN22-5-3 | 1.4462 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,10 до 0,22 | 21,0–23,0 | - | 2,50–3,50 | От 4,5 до 6,5 | - |
| X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 | 1.4662 | 0.03 | ≤0.70 | От 2,5 до 4,0 | 0.035 | 0.005 | От 0,20 до 0,30 | 23,0–25,0 | От 0,10 до 0,80 | От 1,00 до 2,00 | От 3,0 до 4,5 | |
| X2CrNiMoCuN25-6-3 | 1.4507 | 0.03 | ≤0.70 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,20 до 0,30 | 24,0–26,0 | От 1,00 до 2,50 | От 3,0 до 4,0 | От 6.0 до 8.0 | - |
| X3CrNiMoN27-5-2 | 1.4460 | 0.05 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,05 до 0,20 | От 25,0 до 28,0 | - | От 1,30 до 2,00 | От 4,5 до 6,5 | - |
| X2CrNiMoN25-7-4 | 1.4410 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,24 до 0,35 | 24,0–26,0 | - | От 3,0 до 4,5 | От 6.0 до 8.0 | - |
| X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1.4501 | 0.03 | ≤1.00 | ≤1.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,20 до 0,30 | 24,0–26,0 | От 0,50 до 1,00 | От 3,0 до 4,0 | От 6.0 до 8.0 | W от 0,50 до 1,00 |
| X2CrNiMoN29-7-2 | 1.4477 | 0.03 | ≤0.50 | От 0,80 до 1,50 | 0.030 | 0.015 | От 0,30 до 0,40 | 28,0–30,0 | ≤0.80 | От 1,50 до 2,60 | 5,8 к 7,5 | - |
| X2CrNiMoCoN28-8-5-1 | 1.4658 | 0.03 | ≤0.50 | ≤1.50 | 0.035 | 0.010 | От 0,30 до 0,50 | 26,0–29,0 | ≤1.00 | От 4,0 до 5,0 | От 5,5 до 9,5 | Co от 0,50 до 2,00 |
| X2CrNiCuN23-4 | 1.4655 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | От 0,05 до 0,20 | 22,0–24,0 | От 1,00 до 3,00 | От 0,10 до 0,60 | От 3,5 до 5,5 | - |
Механические свойства
Механические свойства согласно европейскому стандарту EN 10088-3 (2014)[8] (для изделий толщиной менее 160 мм):
| 0,2% предел текучести, мин. (МПа) | Предел прочности на разрыв (МПа) | Относительное удлинение, мин. (%) | ||
|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN23-4 | 1.4362 | 400 | От 600 до 830 | 25 |
| X2CrNiMoN22-5-3 | 1.4462 | 450 | От 650 до 880 | 25 |
| X3CrNiMoN27-5-2 | 1.4460 | 450 | 620–680 | 20 |
| X2CrNiN22-2 | 1.4062 | 380 | От 650 до 900 | 30 |
| X2CrCuNiN23-2-2 | 1.4669 | 400 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrNiMoSi18-5-3 | 1.4424 | 400 | От 680 до 900 | 25 |
| X2CrMnNiN21-5-1 | 1.4162 | 400 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrMnNiMoN21-5-3 | 1.4482 | 400 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 | 1.4662 | 450 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrNiMoCuN25-6-3 | 1.4507 | 500 | От 700 до 900 | 25 |
| X2CrNiMoN25-7-4 | 1.4410 | 530 | 730–930 | 25 |
| X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1.4501 | 530 | 730–930 | 25 |
| X2CrNiMoN29-7-2 | 1.4477 | 550 | От 750 до 1000 | 25 |
| X2CrNiMoCoN28-8-5-1 * | 1.4658 | 650 | От 800 до 1000 | 25 |
* для толщины ≤ 5 мм
Минимальные значения предела текучести примерно вдвое выше, чем у аустенитные нержавеющие стали.
Поэтому дуплексные марки привлекательны, когда важны механические свойства при комнатной температуре, поскольку они позволяют получать более тонкие сечения.
Термическая обработка[9]
| УНС № Оценка | RU № | Диапазон температур горячей штамповки | Минимальная температура замачивания |
|---|---|---|---|
| S32304 | 1.4362 | 1150–950 ° С | 980 ° С |
| S32205 | 1.4462 | 1230–950 ° С | 1040 ° С |
| S32750 | 1.4410 | 1235–1025 ° С | 1050 ° С |
| S32520 | 1.4507 | 1230–1000 ° С | 1080 ° С |
| S32760 | 1.4501 | 1230–1000 ° С | 1100 ° С |
Дуплексные марки нержавеющей стали после горячей штамповки необходимо охладить как можно быстрее до комнатной температуры, чтобы избежать выделения интерметаллических фаз (в частности, сигма-фазы), которые резко снижают ударопрочность при комнатной температуре, а также коррозионную стойкость.
Легирующие элементы Cr, Mo, W, Si повышают стабильность и образование интерметаллических фаз. Поэтому супердуплексные сорта имеют более высокий диапазон температур горячей обработки и требуют более высоких скоростей охлаждения, чем бедные дуплексные сорта.
Применение дуплексных нержавеющих сталей
Дуплексные нержавеющие стали обычно выбирают из-за их высоких механических свойств и хорошей или очень высокой коррозионной стойкости (особенно к коррозионному растрескиванию под напряжением).
- Архитектура
- Здание на набережной Стокгольма [10]
- Лувр Абу-Даби [11]
- Саграда Фамилия [12]
- Инфраструктура:
- Helix Bridge, Сингапур [13]
- Кала Галдана мост [14]
- морские стены, пирсы и т. д.
- туннели,
- Нефть и газ:
- широкий спектр оборудования: напорные трубопроводы, коллекторы, стояки, насосы, клапаны ....[15]
- Целлюлозно-бумажная промышленность:
- варочные котлы, сосуды под давлением, резервуары для щелока и т. д.[16]
- Химическая инженерия:
- сосуды высокого давления, теплообменники, конденсаторы, дистилляционные колонны, мешалки, морские танкеры-химовозы, ....[17]
- Вода:
- опреснительные установки, большие резервуары для хранения воды, очистка сточных вод [18]
- возобновляемые источники энергии: биогазовые резервуары
- Мобильность: трамваи и автобусные рамы, автоцистерны, железорудные вагоны. [5]
- Техника: насосы, клапаны, фитинги, пружины и т. Д.
Рекомендации
- ^ Пекнер, Дональд; Бернштейн, И.М. (1977). «Глава 8». Справочник по нержавеющим сталям. Макгроу Хилл. ISBN 9780070491472.
- ^ Lacombe, P .; Baroux, B .; Беранже, Г. (1990). «Глава 18». Les Aciers Inoxydables. Les Editions de Physique. ISBN 2-86883-142-7.
- ^ Международная молибденовая ассоциация (IMOA) (2014). Практические рекомендации по производству дуплексных нержавеющих сталей (PDF). www.imoa.info. ISBN 978-1-907470-09-7.
- ^ Шарль, Жак (2010). Труды конференции по дуплексной нержавеющей стали, Бон (2010). EDP Sciences, Париж. С. 29–82.
- ^ а б Международный форум по нержавеющей стали (2020). «Дуплексные нержавеющие стали» (PDF).
- ^ Британская ассоциация нержавеющей стали. «Расчет эквивалентного числа сопротивления питтингу (PREN)». bssa.org.uk.
- ^ «Центр знаний - Sandvik Materials Technology». www.materials.sandvik. Получено 2019-03-25.
- ^ а б «Стандарт доступен в магазине BSI».
- ^ Международная молибденовая ассоциация (IMOA). «Горячее формование и термическая обработка дуплексных нержавеющих сталей» (PDF). www.imoa.info.
- ^ Euro-Inox. «Инновационные фасады из нержавеющей стали». Публикация Euro-Inox, Строительная серия. 19. п. 34. ISBN 978-2-87997-372-2.
- ^ Международная молибденовая ассоциация (2019). «Лувр Абу-Даби: световой дождь». Moly Обзор (1).
- ^ «Базилика Саграда Фамилия». Acero Inoxidable (82). Cedinox. Июнь 2018 г.
- ^ Институт стальных конструкций (2012 г.). «Пешеходный мост Хеликс».
- ^ «Мост Кала Галдана». Институт стальных конструкций. 2010 г.
- ^ Зуили, Д. (2010). «Использование нержавеющих сталей в нефтегазовой отрасли». Материалы конференции по дуплексной нержавеющей стали: 575.
- ^ Чейтер, Джеймс (2007). «Целлюлозно-бумажная промышленность переходит на дуплекс» (PDF). Мир нержавеющей стали.
- ^ Ноттен, Г. (1997). Применение дуплексной нержавеющей стали в химической промышленности (PDF). 5-я всемирная конференция по дуплексной нержавеющей стали. Мир из нержавеющей стали.
- ^ Генеральный директорат по исследованиям и инновациям (2013). Дуплексные нержавеющие стали в резервуарах для хранения. Публикация ЕС. Дои:10.2777/49448. ISBN 978-92-79-34576-0.