2205 Duplex Stainless Steel: UNS S32205 Properties and Pipe Selection

Γιατί το 2205 Duplex από ανοξείδωτο ατσάλι αντικαθιστά το 316L σε πολλές γραμμές

Το 2205 είναι ένας διπλός ανοξείδωτος χάλυβας με κράμα αζώτου που είναι περίπου μισός ωστενίτης και μισός φερρίτης σε κατάσταση ανόπτησης. Η αντοχή του 0,2 τοις εκατό είναι περίπου 450 MPa έναντι 170 MPa για 316 λίτρα, επομένως η ίδια πίεση πίεσης μπορεί συχνά να αντιμετωπιστεί με ένα λεπτότερο τοίχωμα. Το αποτέλεσμα είναι μια ελαφρύτερη γραμμή και, σε πολλά έργα, χαμηλότερο κόστος εγκατάστασης, παρόλο που η τιμή ανά τόνο είναι υψηλότερη από αυτή μιας ωστενιτικής ποιότητας. Οι σωλήνες και οι σωλήνες παραγγέλνονται σύμφωνα με το UNS S32205 έως το ASTM A790 για το προϊόν χωρίς ραφή και το ASTM A789 για το συγκολλημένο προϊόν, ενώ τα εξαρτήματα και οι φλάντζες ακολουθούν τα ASTM A815 και ASTM A182 F51. Τυπικοί χρήστες είναι συστήματα ψύξης νερού που φέρουν χλωριούχο, τρένα αφαλάτωσης και αντίστροφης όσμωσης, αποθείωση καυσαερίων, χωνευτές χαρτοπολτού και χαρτιού, δεξαμενές αποθήκευσης και υπεράκτια όψη.

Χημική Σύνθεση και PREN του UNS S32205

Ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης, που υπολογίζεται ως χρώμιο συν 3,3 φορές μολυβδαίνιο συν 16 φορές άζωτο, είναι περίπου 34 έως 35 για το UNS S32205. Ένας ωστενιτικός χάλυβας 316 λίτρων κανονικής σύνθεσης προσγειώνεται κοντά στο 24 στην ίδια κλίμακα, και αυτό το χάσμα δέκα σημείων είναι ο πιο απλός τρόπος να εξηγηθεί η διαφορά στην απόδοση του χλωρίου. Μια παλαιότερη σύνθεση 2205, UNS S31803, επιτρέπει το χρώμιο από 21,0, το μολυβδαίνιο από 2,5 και το άζωτο από 0,08, επομένως ο υπολογισμένος δείκτης του είναι χαμηλότερος. Όταν η αντίσταση στα χλωρίδια είναι ο αποφασιστικός παράγοντας, θα πρέπει να καθοριστεί το πιο σφιχτό παράθυρο S32205.

Μηχανικές ιδιότητες και αποτέλεσμα εξοικονόμησης βάρους

Το πλεονέκτημα αντοχής αντισταθμίζεται εν μέρει από τη χαμηλότερη ολκιμότητα, επομένως οι ακτίνες ψυχρής κάμψης είναι μεγαλύτερες από ό,τι για έναν ωστενιτικό βαθμό και η εργασία του υλικού σκληραίνει γρήγορα κατά τη μηχανική κατεργασία. Για τον σχεδιασμό της πίεσης, το περιθώριο είναι απλό: ένα λεπτότερο τοίχωμα φέρει την ίδια εσωτερική πίεση, η οποία μειώνει το βάρος του χάλυβα, μειώνει τον όγκο συγκόλλησης και μειώνει το φορτίο στα στηρίγματα. Όπου η γραμμή πρέπει επίσης να αντιστέκεται σε κραδασμούς ή κραδασμούς νερού, η υψηλότερη αντοχή βοηθά τον σωλήνα να απορροφά μεταβατικά φορτία χωρίς βαρύτερη δομή στήριξης.

Συμπεριφορά διάβρωσης σε χλωριούχα περιβάλλοντα

Το 2205 αντιστέκεται πολύ καλύτερα από τα 316L σε χλωριούχο νερό και είναι επίσης πολύ λιγότερο επιρρεπές σε ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης χλωρίου, που είναι ο τρόπος αστοχίας που αποκλείει τις περισσότερες φορές ωστενιτικούς βαθμούς σε ζεστό θαλασσινό νερό ή άλμη. Η βελτίωση δεν είναι απεριόριστη. Η θερμοκρασία λειτουργίας, η συγκέντρωση χλωρίου, το διαλυμένο οξυγόνο, το pH και η παρουσία υπολειμματικών τάσεων στις συγκολλήσεις αλλάζουν όλα τα πρακτικά όρια και οι ρωγμές κάτω από παρεμβύσματα, εναποθέσεις ή κακά προφίλ συγκόλλησης παραμένουν τα πρώτα σημεία όπου ξεκινά η επίθεση. Ως εκ τούτου, οι σχεδιαστές διατηρούν τον χάλυβα καθαρό, αποφεύγουν τις περιττές ρωγμές στα στηρίγματα και τις αρθρώσεις των ακροφυσίων και ορίζουν ένα φάκελο λειτουργίας αντί να βασίζονται σε ένα μόνο όριο συγκέντρωσης.

Όρια θερμοκρασίας, συγκόλληση και κατασκευή

Το συνηθισμένο εύρος υπηρεσιών για το 2205 είναι μείον 50 βαθμούς Φαρενάιτ έως συν 600 βαθμούς Φαρενάιτ, δηλαδή περίπου μείον 46 έως συν 316 βαθμούς Κελσίου. Κάτω από το κατώτερο όριο η φάση φερρίτη χάνει σκληρότητα και πάνω από το ανώτατο όριο η μακροχρόνια έκθεση αυξάνει τον κίνδυνο σχηματισμού φάσης σίγμα, ο οποίος αφαιρεί τόσο την σκληρότητα όσο και την αντίσταση στη διάβρωση, επομένως η συνεχής υπηρεσία συνήθως περιορίζεται πολύ πριν από τη μεταλλουργική οροφή. Η κατασκευή απαιτεί έλεγχο της θερμότητας εισόδου και της θερμοκρασίας μεταξύ διέλευσης, που συνήθως διατηρείται κάτω από περίπου 150 βαθμούς Κελσίου, μαζί με ανάλογα αναλώσιμα όπως το πληρωτικό ER2209 και τα καλυμμένα ηλεκτρόδια E2209-16. Το μέταλλο συγκόλλησης πρέπει να είναι ισορροπημένο για να δώσει περίπου 35 έως 60 τοις εκατό φερρίτη μετά την ψύξη και οι προσθήκες αζώτου στο προστατευτικό αέριο βοηθούν στην πρόληψη της απώλειας ωστενίτη στη ρίζα. Η ψυχρή διαμόρφωση περιορίζεται σε μέτρια παραμόρφωση και ακολουθείται από ανόπτηση διαλύματος όταν η παραμόρφωση είναι υψηλή και οι επεξεργασμένες επιφάνειες τελειώνουν καλύτερα με γενναιόδωρα φορτία τσιπ για να αποφευχθούν τα σκληρυμένα στρώματα.

Συχνές ερωτήσεις για το 2205 Duplex από ανοξείδωτο χάλυβα

Ε: Είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας 2205 μαγνητικός;
Ναί. Επειδή περιέχει περίπου το μισό φερρίτη, το 2205 είναι μαγνητικό σε θερμοκρασία δωματίου και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί δοκιμή μαγνήτη για τον διαχωρισμό του από ανθρακούχο χάλυβα ή από άλλες ποιότητες διπλής όψης.

Ε: Πόσο βάρος μπορεί να εξοικονομήσει το 2205 σε σύγκριση με το 316L;
Η αντοχή στεγανοποίησης είναι περίπου δυόμισι φορές υψηλότερη, επομένως στις γραμμές που διέπονται από πίεση ο τοίχος μπορεί να είναι αισθητά λεπτότερος και η εξοικονόμηση βάρους περίπου κατά το ένα τρίτο είναι κοινή, αν και το ακριβές ποσό εξαρτάται από τον κώδικα σχεδίασης και το όριο διάβρωσης.

Ε: Γιατί το εύρος θερμοκρασίας περιορίζεται σε περίπου 600 βαθμούς Φαρενάιτ;
Η μακροχρόνια έκθεση σε υψηλότερες θερμοκρασίες κατακρημνίζει τη φάση σίγμα και άλλες διαμεταλλικές φάσεις στον φερρίτη, που ευθραυστούν τον χάλυβα και μειώνουν την αντίστασή του στη διάβρωση, επομένως η συνεχής εξυπηρέτηση περιορίζεται πολύ κάτω από αυτό το επίπεδο.

Ε: Μπορεί το 2205 να συγκολληθεί σε ανθρακούχο χάλυβα ή 316L;
Μπορεί να συγκολληθεί και στα δύο με ειδική διαδικασία. Το πληρωτικό με βάση το νικέλιο ή ένα αναλώσιμο duplex υψηλής περιεκτικότητας σε κράμα χρησιμοποιείται συνήθως για ανόμοιες ενώσεις, έτσι ώστε το μέταλλο συγκόλλησης να διατηρεί μια ισορροπημένη μικροδομή.

Ε: Το 2205 αντικαθιστά το 316L σε κάθε εφαρμογή χλωρίου;
Όχι. Όπου τα χλωρίδια είναι χαμηλά, οι θερμοκρασίες είναι μέτριες και ο τοίχος διέπεται από ακαμψία και όχι από αντοχή, το 316L παραμένει η πιο οικονομική επιλογή. Το 2205 αποδίδει εκεί όπου η αντοχή και η αντίσταση στα χλωρίδια έχουν σημασία.

Ε: Ποιες φόρμες προϊόντων είναι διαθέσιμες στο UNS S32205;
Σωλήνας χωρίς ραφή και συγκολλημένος σε ASTM A790 και A789, σωλήνας, πλάκα στο ASTM A240 και εξαρτήματα συγκόλλησης από άκρη σε άκρη στο ASTM A815, που επιτρέπει την κατασκευή μιας ολοκληρωμένης γραμμής σε μια οικογένεια κατηγορίας.