Дуплекс из нержавеющей стали - Duplex stainless steel - Wikipedia

Слиток дуплексной нержавеющей стали 2507

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

Микроструктуры четырех видов дуплексной нержавеющей стали в каждом направлении

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]

Состав по весу (%)

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):

Механические свойства при комнатной температуре отожженных в растворе аустенитно-ферритных нержавеющих сталей

		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]

Рекомендуемые температуры горячей штамповки и отжига / выдержки

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

1. Пекнер, Дональд; Бернштейн, И.М. (1977). «Глава 8». Справочник по нержавеющим сталям. Макгроу Хилл. ISBN  9780070491472.
2. Lacombe, P .; Baroux, B .; Беранже, Г. (1990). «Глава 18». Les Aciers Inoxydables. Les Editions de Physique. ISBN  2-86883-142-7.
3. Международная молибденовая ассоциация (IMOA) (2014). Практические рекомендации по производству дуплексных нержавеющих сталей (PDF). www.imoa.info. ISBN  978-1-907470-09-7.
4. Шарль, Жак (2010). Труды конференции по дуплексной нержавеющей стали, Бон (2010). EDP ​​Sciences, Париж. С. 29–82.
5. Международный форум по нержавеющей стали (2020). «Дуплексные нержавеющие стали» (PDF).
6. Британская ассоциация нержавеющей стали. «Расчет эквивалентного числа сопротивления питтингу (PREN)». bssa.org.uk.
7. «Центр знаний - Sandvik Materials Technology». www.materials.sandvik. Получено 2019-03-25.
8. «Стандарт доступен в магазине BSI».
9. Международная молибденовая ассоциация (IMOA). «Горячее формование и термическая обработка дуплексных нержавеющих сталей» (PDF). www.imoa.info.
10. Euro-Inox. «Инновационные фасады из нержавеющей стали». Публикация Euro-Inox, Строительная серия. 19. п. 34. ISBN  978-2-87997-372-2.
11. Международная молибденовая ассоциация (2019). «Лувр Абу-Даби: световой дождь». Moly Обзор (1).
12. «Базилика Саграда Фамилия». Acero Inoxidable (82). Cedinox. Июнь 2018 г.
13. Институт стальных конструкций (2012 г.). «Пешеходный мост Хеликс».
14. «Мост Кала Галдана». Институт стальных конструкций. 2010 г.
15. Зуили, Д. (2010). «Использование нержавеющих сталей в нефтегазовой отрасли». Материалы конференции по дуплексной нержавеющей стали: 575.
16. Чейтер, Джеймс (2007). «Целлюлозно-бумажная промышленность переходит на дуплекс» (PDF). Мир нержавеющей стали.
17. Ноттен, Г. (1997). Применение дуплексной нержавеющей стали в химической промышленности (PDF). 5-я всемирная конференция по дуплексной нержавеющей стали. Мир из нержавеющей стали.
18. 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.