Дуплексни стомани и техните видове
Описание
Дуплекс стомана
Важно е да се отбележи, че тази стомана се нарича двуфазна, тъй като има аустенитна и феритна фази.
Дуплексната неръждаема стомана е доста популярна. Напоследък той придоби още по-голяма популярност. Много производители се занимават с нейното производство. Това се предшества от определени причини:
- повишена степен на якост, която позволява да се намали теглото на произвежданите продукти;
- устойчивост на корозионни процеси, особено напукване.
Дуплексните конференции се провеждат на всеки две или три години. Те представят интересни статии с дълбоко техническо съдържание. Днес дуплексната стомана се популяризира активно на пазара за стоки и услуги. На пазара редовно се появяват нови марки, лансиращи този продукт.
Въпреки високия дял на оптимизма, според статистиката този продукт е около един до три процента от пазара.
Главна информация
Идеята за създаване на продукт се появява за първи път в началото на миналия век. Първото топене е извършено през 30-те години. През последните години се забелязва значително увеличение на дела на използването на материали. Това се дължи на подобряването на производствените процеси. Преди това съдържанието на азот в производството беше регулирано.
Аустенитна (AISI 304), феритна (AISI 430) неръждаема стомана са лесни за производство. Лесна за работа. Състоят се от една фаза — аустенит или ферит. Те се използват широко в различни области. Всеки тип има свои технически недостатъци:
1. Аустенитна. Те се характеризират с ниски якостни характеристики. Приблизителната граница на добив е 0,2% веднага след аустенизиране на 200 MPa. Продуктът има ниска устойчивост на корозионни напуквания под напрежение.
2. Феритна. Характерни са следните недостатъци: минималната якост, която е малко по-висока от тази на предишния тип. Приблизителната граница на добив — 0,2% е 250 МРа. Продуктът не се заварява добре при големи дебелини. Различава се в крехкост, когато температурата спадне.
Поради високото съдържание на никел в състава, аустенитната неръждаема стомана е скъпа. Това прави продукта по-малко търсен.
Идеята на създаването на разглеждания продукт е да се избере подходящ химичен състав, който образува подобен обем ферит, аустенит. Фазовият състав дава такива положителни качества:
1. Силови качества. Приблизителната граница на добив е 0,2%. Производителите предлагат продукта след аустенизация — 400 — 450 МРа. Това минимизира напречното сечение на елементите. Теглото на продукта става по-малко. Има смисъл в области като:
- съдове под налягане, стоманени резервоари;
- мостове.
2. Способността за заваряване на големи дебелини.
3. Висока степен на якост на удар. По-висока от феритна неръждаема стомана. Това може да се види особено ясно при ниски температурни условия: — 50 градуса по Целзий. Издържа до — 80 градуса по Целзий.
4. Устойчивост на корозионни напуквания под напрежение. Аустенитната неръждаема стомана е податлива на това явление. Съвременните материали позволяват да се устои на процеса. Предимството е важно при производството на такива конструкции:
- резервоари, предназначени за отопление на топла вода;
- резервоари за варене;
- концентрационни инсталации;
- рамки за басейн.
Как се постига балансът на дуплексните неръждаеми стомани?
Можете да разберете как се получава такъв продукт, като сравните състава от два вида: аустенитен — AISI 304 и феритен — AISI 430 неръждаем.
Основните компоненти на материалите могат да бъдат разделени на феритизиращи, аустенизиращи. Всеки от тях помага за формирането на определена структура.
Феритизиращи елементи са Cr (хром), Si (силиций), Mo (молибден), W (волфрам), Ti (титан), Nb (ниобий).
Аустенизиращи компоненти: C (въглерод), Ni (никел), Mn (манган), N (азот), Cu (мед).
| Структура | Марка | EN обозначение | Mo | Ni | Кр | н | С | P | Mn | Si | ° С |
| Аустенитна | 304 | 1.4301 | - | 8,0−10,5 | 17,5−19,5 | 0,11 | 0,015 | 0,045 | 2.00 | 1.00 | 0,07 |
| Феритна | 430 | 1.4016 | - | - | 16,0−18,0 | - | 0,015 | 0,040 | 1.00 | 1.00 | 0,08 |
Марката AISI 430 има феритизиращи елементи. Структурата му е феритна. Класът AISI 304 се отличава със своята аустенитна структура поради наличието на никел в състава в размер на осем процента. За да се получи дуплекс с присъствието на всяка фаза от около петдесет процента, е необходим баланс на аустенизиращи и феритизиращи компоненти. Това е основната причина, поради която концентрацията на никел в такава неръждаема стомана е много по-ниска, отколкото в аустенитната.
| Марка | EN / UNS номер | Тип | Приблизително съдържание | ||||||
| Кр | Ni | Mo | н | Mn | W | Cu | |||
| Ferrinox255 / Уран 2507Cu |
1.4507 / S32520 / S32550 |
Супер | 25 | 6.5 | 3.5 | 0,25 | - | - | 1.5 |
| Zeron 100 | 1.4501 / S32760 |
Супер | 25 | 7 | 3.2 | 0,25 | - | 0.7 | 0.7 |
| 2507 | 1.4410 / S32750 |
Супер | 25 | 7 | 4 | 0,27 | - | - | - |
| 2205 | 1.4462 / S31803 / S32205 |
Стандартен | 22. | 5.7 | 3.1 | 0,17 | - | - | - |
| 2304 | 1.4362 / S32304 |
Нисколегирани | 23. | 4.8 | 0,3 | 0.10 | - | - | - |
| RDN 903 | 1.4482 / S32001 |
Нисколегирани | 20. | 1.8 | 0.2 | 0,11 | 4.2 | - | - |
| DX 2202 | 1.4062 / S32202 | Нисколегирани | 23. | 2.5 | 0,3 | 0.2 | 1.5 | - | - |
| LDX 2101 | 1.4162 / S32101 |
Нисколегирани | 21.5 | 1.5 | 0,3 | 0,22 | пет | - | - |
Някои марки, които наскоро се появиха на съвременния пазар, използват съединение от манган, азот, за да минимизират значително присъствието на никел. Това има благоприятен ефект върху формирането на производствените разходи.
Към днешна дата технологията за производство на такава неръждаема стомана постепенно набира скорост. Всеки производител предлага своя марка. Има много марки, които се занимават с производството и продажбата на дуплексни стомани. Малко по-късно ще бъде възможно да се види как водещите производители навлизат на пазара.
Дуплекс корозионна устойчивост
Поради голямото разнообразие от материали, когато се идентифицира устойчивостта на корозия, те се обединяват с аустенитни, феритни класове. Устойчивостта на корозия не е същата мярка. Еквивалент на устойчивост на питинг (PREN) може да се използва за класифициране на производителите.
| Марка | EN / UNS номер | Тип | Примерно PREN |
| 6% Mo | 1.4547 / S31254 |
Аустенитна | 44 |
| 2507 | 1.4410 / S32750 |
Дуплекс | 43 |
| Ferrinox 255 / Уран 2507Cu |
1.4507 / S32520 / S32550 |
Дуплекс | 41 |
| Zeron 100 | 1.4501 / S32760 |
Дуплекс | 41 |
| 2205 | 1.4462 / S31803 / S32205 |
Дуплекс | 35 |
| 904L | 1.4539 / N08904 |
Аустенитна | 34 |
| DX2202 | 1.4062 / S32202 | Дуплекс | 27 |
| 2304 | 1.4362 / S32304 |
Дуплекс | 26 |
| 2101 LDX | 1.4162 / S32101 |
Дуплекс | 26 |
| 316L 2,5 Mo | 1.4435 | Аустенитна | 26 |
| 444 | 1.4521 / S44400 |
Феритна | 24 |
| 316 | 1.4401 / S31600 |
Аустенитна | 24 |
| RDN 903 | 1.4482 / S32001 |
Дуплекс | 22. |
| 441 | 1.4509 / S43932 |
Феритна | деветнайсет |
| 304 | 1.4301 / S30400 |
Аустенитна | деветнайсет |
| 430 | 1.4016 / S43000 |
Феритна | шестнадесет |
Когато избирате типа стомана, трябва да обърнете внимание на това колко е подходяща за работа в определена корозивна среда.
Напукване на корозия под напрежение
SCC е вид корозия, която се появява при излагане на редица външни фактори:
- корозивна среда;
- напрежение на опън;
- условия на висока температура, до +50 градуса по Целзий.
Дуплексните стомани като аустенитни стомани като AISI 304 и AISI 316 са податливи на корозионни напуквания под напрежение. Следните материали са по-устойчиви на напукване:
- феритна;
- дуплексни стомани;
- аустенитни стомани, характеризиращи се с висока концентрация на никел в състава.
Устойчивостта на корозионно напукване под напрежение дава възможност за използване на дуплекс в много видове процеси, извършвани при условия на висока температура:
- използва се за производството на водни отоплителни конструкции;
- използва се за производство на резервоари за варене на бира;
- използвани за производството на обезсоляващи инсталации.
Стоманените конструкции на басейновите рамки са известни и със склонността си към корозионно напукване под напрежение. Използването на прости аустенитни неръждаеми стомани за заваряване е строго забранено. Подходящи за тази процедура са аустенитните стомани, известни с високото си съдържание на никел. Super Duplex Steel е отлична алтернатива на този материал.
Причини зад бавната повсеместност на дуплексните стомани
Висока якост, широк диапазон от стойности на устойчивост на корозионни явления, средна степен на заваряемост — всичко това трябва да увеличи нивото на производство на този материал. Но трябва да разберете, че такива стомани имат определени недостатъци. Те не позволяват на дуплексните стомани да покриват напълно пазара на тези продукти.
Повишената степен на якост се счита за един от недостатъците, когато става въпрос за технологичността на обработката на суровини под налягане. Това показва по-ниска деформационна способност от аустенитните стомани. Поради тази причина материалът е неподходящ за производството на продукти, които изискват висока степен на пластичност. Когато способността за този тип деформация е на приемливо ниво, се изисква достатъчна сила, за да се придаде на суровината подходяща форма, например при огъване на тръби. Има едно изключение от правилото относно незадоволителната обработваемост при рязане: LDX 2101 от Outokumpu.
Процесът на топене на дуплексни стомани е доста сложен и трудоемък. Ако технологията на производство е нарушена, може да се появят повече нежелани фази.
Образуването на сигма фаза се отбелязва, когато има дефицит в скоростта на охлаждане по време на производството и заваряването. Ако в стоманата преобладава голям брой легиращи елементи, тогава вероятността за образуване на тази фаза се увеличава. В този случай най-уязвими са супер дуплексните стомани.
Обикновено се забелязва чупливост от 475 градуса по време на образуването на фаза, наречена α '(алфа лента). Този температурен режим е опасен. Трябва да се отбележи, че чупливостта може да се появи дори при температури от 300 градуса по Целзий. Това провокира появата на определени ограничения за максималната температура за използване на тази суровина. Често това ограничение допълнително стеснява обхвата на възможните приложения.
Важно е да се отбележи, че дори при минимално допустимия температурен режим за използването на такъв материал има определени ограничения. Дуплексните стомани имат крехко-жилав преход, когато се тестват за устойчивост на удар. Допустимият температурен режим за изпитване на продукти, които се използват за производството на конструкции за офшорно производство на нефт и газ е 46 градуса по Целзий.
Преглед на основните свойства на дуплекса
Те са както следва:
1. Якостта на материала е няколко пъти по-голяма от тази на другите видове.
2. Има впечатляващ диапазон на стойности на корозионна устойчивост. Това дава възможност да се избере правилната марка в зависимост от целта.
3. Високата якост на удар е до -80 градуса по Целзий. Това значително ограничава обхвата на използване в криогенна среда.
4. Висока степен на устойчивост на корозионни напуквания под напрежение.
5. Отлична заваряемост на големи секции.
6. Появата на някои трудности при обработката, щамповането.
7. Максималната температура на нанасяне на въпросния материал е ограничена до 300 градуса по Целзий.
Цената на този материал е достъпна, така че може да бъде закупена у нас на добра цена. Той има много предимства. Например цената на двуфазните суровини е значително по-ниска от цената на други неръждаеми метали. Якостните характеристики са значително по-високи от тези на продукта от клас AISI 300. Това прави възможно използването на много по-малко суровини за същия тип оборудване.
Дуплексната стомана се използва активно в автомобилната индустрия. Много фирми използват този материал. Това ви позволява да създадете модел на транспорт, който отговаря на основните изисквания за защита, без да увеличавате теглото на продукта. С използването на съвременни технологии и материали, като правило, теглото на автомобила става с около една трета повече. Ето защо си струва да се използват двуфазни стомани, за да се намали значително теглото на превозното средство. В същото време се решава проблемът със сигурността. Duplex позволява производството на превозни средства, които отговарят на всички основни стандарти за безопасност. В същото време не се наблюдава увеличение на цената на крайния продукт поради използването на този вид суровина.
