Duplexní nerezová ocel - Duplex stainless steel - Wikipedia
Duplexní nerezové oceli[1][2][3][4][5] jsou rodina nerezové oceli. Říká se jim duplexní (nebo austeniticko-feritické) třídy, protože jejich metalurgická struktura se skládá ze dvou fází, austenit (kubická mřížka se středem tváře) a ferit (kubická mřížka se středem těla) ve zhruba stejném poměru. Jsou navrženy tak, aby poskytovaly lepší odolnost proti korozi, zejména korozi chloridovým napětím a důlkovou korozi chloridů, a vyšší pevnost než standardní austenitické nerezové oceli, jako je typ 304 nebo 316. Hlavní rozdíly ve složení ve srovnání s austenitickou nerezovou ocelí spočívají v tom, že duplex oceli mají vyšší obsah chromu, 20–28%; vyšší molybden, až 5%; nižší nikl, až 9% a 0,05–0,50% dusíku. Jak nízký obsah niklu, tak vysoká pevnost (umožňující použití tenčích profilů) poskytují významné nákladové výhody. Používají se proto ve velké míře v ropném a plynárenském průmyslu na moři pro potrubní systémy, rozdělovače, stoupačky atd. A v petrochemickém průmyslu ve formě potrubí a tlakových nádob. Kromě zlepšené odolnosti proti korozi ve srovnání s nerezovými ocelami řady 300 mají duplexní oceli také vyšší pevnost. Například nerezová ocel typu 304 má 0,2% pevnost v oblasti 280 N / mm2, 22% Cr duplex nerezová ocel s minimální odolností 0,2% asi 450 N / mm2 a superduplexní kvalita minimálně 550 N / mm2.
Třídy duplexních nerezových ocelí
Duplexní nerezové oceli se obvykle dělí do tří skupin na základě jejich odolnosti proti důlkové korozi, charakterizované číslem rovnocennosti důlkové odolnosti, PREN = % Cr + 3.3 % Mo + 16 % N.[6]
- Standardní duplex (rozsah PREN: 28–38)
- Typicky třída EN 1.4462 (nazývaná také 2205). Je to typické pro střední rozsah vlastností a dnes je možná nejpoužívanější
- Super duplex (rozsah PREN: 38-45)
- Typicky třída EN 1.4410 až po takzvané třídy hyper duplex (PREN:> 45) vyvinutá později, aby vyhověla specifickým požadavkům ropy a zemního plynu i chemického průmyslu. Nabízejí vynikající odolnost proti korozi a pevnost, ale je obtížnější je zpracovat, protože mají vyšší obsah Cr, Ni, Mo, N a dokonce Ž podporují tvorbu intermetalických fází, které drasticky snižují odolnost oceli proti nárazu. Chybné zpracování bude mít za následek špatný výkon a uživatelům se doporučuje jednat s renomovanými dodavateli / zpracovateli.[7] Mezi aplikace patří hlubinná těžba ropy na moři.
- Štíhlá duplexní stupnice (rozsah PREN: 22–27)
- Norma EN 1.4362, typicky, byla vyvinuta v poslední době pro méně náročné aplikace, zejména ve stavebnictví. Jejich odolnost proti korozi se blíží standardní austenitické třídě EN 1.4401 (plus s odolností proti koroznímu praskání při namáhání) a jejich mechanické vlastnosti jsou vyšší. To může být velkou výhodou, když je důležitá síla. To je případ mostů, tlakových nádob nebo spojovacích tyčí.
Chemické složení
Chemické složení jakostí podle normy EN 10088-1 (2014) je uvedeno v následující tabulce:[8]
| Označení oceli | Číslo | C, max. | Si | Mn | P, max. | S, max. | N | Cr | Cu | Mo | Ni | jiný |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN22-2 | 1.4062 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.04 | 0.010 | 0,16 až 0,28 | 21,5 až 24,0 | - | ≤0.45 | 1,00 až 2,90 | - |
| X2CrCuNiN23-2-2 | 1.4669 | 0.045 | ≤1.00 | 1,00 až 3,00 | 0.04 | 0.030 | 0,12 až 0,20 | 21,5 až 24,0 | 1,60 až 3,00 | ≤0.50 | 1,00 až 3,00 | - |
| X2CrNiMoSi18-5-3 | 1.4424 | 0.03 | 1,40 až 2,00 | 1,20 až 2,00 | 0.035 | 0.015 | 0,05 až 0,10 | 18.0 až 19.0 | - | 2,5 až 3,0 | 4,5 až 5,2 | - |
| X2CrNiN23-4 | 1.4362 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | 0,05 až 0,20 | 22.0 až 24.5 | 0,10 až 0,60 | 0,10 až 0,60 | 3,5 až 5,5 | - |
| X2CrMnNiN21-5-1 | 1.4162 | 0.04 | ≤1.00 | 4,0 až 6,0 | 0.040 | 0.015 | 0,20 až 0,25 | 21.0 až 22.0 | 0,10 až 0,80 | 0,10 až 0,80 | 1,35 až 1,90 | - |
| X2CrMnNiMoN21-5-3 | 1.4482 | 0.03 | ≤1.00 | 4,0 až 6,0 | 0.035 | 0.030 | 0,05 až 0,20 | 19,5 až 21,5 | ≤1.00 | 0,10 až 0,60 | 1,50 až 3,50 | - |
| X2CrNiMoN22-5-3 | 1.4462 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | 0,10 až 0,22 | 21.0 až 23.0 | - | 2,50 až 3,50 | 4,5 až 6,5 | - |
| X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 | 1.4662 | 0.03 | ≤0.70 | 2,5 až 4,0 | 0.035 | 0.005 | 0,20 až 0,30 | 23.0 až 25.0 | 0,10 až 0,80 | 1,00 až 2,00 | 3,0 až 4,5 | |
| X2CrNiMoCuN25-6-3 | 1.4507 | 0.03 | ≤0.70 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | 0,20 až 0,30 | 24.0 až 26.0 | 1,00 až 2,50 | 3,0 až 4,0 | 6,0 až 8,0 | - |
| X3CrNiMoN27-5-2 | 1.4460 | 0.05 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | 0,05 až 0,20 | 25.0 až 28.0 | - | 1,30 až 2,00 | 4,5 až 6,5 | - |
| X2CrNiMoN25-7-4 | 1.4410 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | 0,24 až 0,35 | 24.0 až 26.0 | - | 3,0 až 4,5 | 6,0 až 8,0 | - |
| X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1.4501 | 0.03 | ≤1.00 | ≤1.00 | 0.035 | 0.015 | 0,20 až 0,30 | 24.0 až 26.0 | 0,50 až 1,00 | 3,0 až 4,0 | 6,0 až 8,0 | W 0,50 až 1,00 |
| X2CrNiMoN29-7-2 | 1.4477 | 0.03 | ≤0.50 | 0,80 až 1,50 | 0.030 | 0.015 | 0,30 až 0,40 | 28.0 až 30.0 | ≤0.80 | 1,50 až 2,60 | 5,8 až 7,5 | - |
| X2CrNiMoCoN28-8-5-1 | 1.4658 | 0.03 | ≤0.50 | ≤1.50 | 0.035 | 0.010 | 0,30 až 0,50 | 26.0 až 29.0 | ≤1.00 | 4,0 až 5,0 | 5,5 až 9,5 | Co 0,50 až 2,00 |
| X2CrNiCuN23-4 | 1.4655 | 0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0.035 | 0.015 | 0,05 až 0,20 | 22.0 až 24.0 | 1,00 až 3,00 | 0,10 až 0,60 | 3,5 až 5,5 | - |
Mechanické vlastnosti
Mechanické vlastnosti z evropské normy EN 10088-3 (2014)[8] (pro tloušťku produktu pod 160 mm):
| 0,2% zkušební napětí, min. (MPa) | Maximální pevnost v tahu (MPa) | Prodloužení, min. (%) | ||
|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN23-4 | 1.4362 | 400 | 600 až 830 | 25 |
| X2CrNiMoN22-5-3 | 1.4462 | 450 | 650 až 880 | 25 |
| X3CrNiMoN27-5-2 | 1.4460 | 450 | 620 až 680 | 20 |
| X2CrNiN22-2 | 1.4062 | 380 | 650 až 900 | 30 |
| X2CrCuNiN23-2-2 | 1.4669 | 400 | 650 až 900 | 25 |
| X2CrNiMoSi18-5-3 | 1.4424 | 400 | 680 až 900 | 25 |
| X2CrMnNiN21-5-1 | 1.4162 | 400 | 650 až 900 | 25 |
| X2CrMnNiMoN21-5-3 | 1.4482 | 400 | 650 až 900 | 25 |
| X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 | 1.4662 | 450 | 650 až 900 | 25 |
| X2CrNiMoCuN25-6-3 | 1.4507 | 500 | 700 až 900 | 25 |
| X2CrNiMoN25-7-4 | 1.4410 | 530 | 730 až 930 | 25 |
| X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1.4501 | 530 | 730 až 930 | 25 |
| X2CrNiMoN29-7-2 | 1.4477 | 550 | 750 až 1000 | 25 |
| X2CrNiMoCoN28-8-5-1 * | 1.4658 | 650 | 800 až 1000 | 25 |
* pro tloušťku ≤ 5 mm
Minimální hodnoty meze kluzu jsou asi dvakrát vyšší než hodnoty austenitické nerezové oceli.
Duplexní třídy jsou proto atraktivní, když jsou důležité mechanické vlastnosti při pokojové teplotě, protože umožňují tenčí profily.
Tepelné zpracování[9]
| UNS № Grade | EN № | Teplotní rozsah tváření za tepla | Minimální teplota namáčení |
|---|---|---|---|
| S32304 | 1.4362 | 1150–950 ° C | 980 ° C |
| S32205 | 1.4462 | 1230–950 ° C | 1040 ° C |
| S32750 | 1.4410 | 1235–1025 ° C | 1050 ° C |
| S32520 | 1.4507 | 1230–1000 ° C | 1080 ° C |
| S32760 | 1.4501 | 1230–1000 ° C | 1100 ° C |
Duplexní oceli z nerezové oceli musí být po tváření za tepla co nejrychleji ochlazeny na pokojovou teplotu, aby se zabránilo srážení intermetalických fází (zejména fáze Sigma), které drasticky snižují odolnost proti nárazu při pokojové teplotě i odolnost proti korozi.
Legující prvky Cr, Mo, W, Si zvyšují stabilitu a tvorbu intermetalických fází. Super duplexní třídy proto mají vyšší rozsah pracovních teplot za tepla a vyžadují rychlejší rychlosti chlazení než chudé duplexní třídy.
Aplikace duplexních nerezových ocelí
Duplexní nerezové oceli se obvykle volí pro své vysoké mechanické vlastnosti a dobrou až velmi vysokou odolnost proti korozi (zejména při korozním praskání při namáhání).
- Architektura
- Stockholmská nábřežní budova [10]
- Louvre Abu Dhabi [11]
- La Sagrada Familia [12]
- Infrastruktura:
- Helix Bridge, Singapur [13]
- Cala Galdana most [14]
- mořské stěny, mola atd ...
- tunely,
- Ropa a plyn:
- široká škála vybavení: potrubí, rozdělovače, stoupačky, čerpadla, ventily ...[15]
- Celulóza a papír:
- fermentory, tlakové nádoby, nádrže na lihoviny atd ...[16]
- Chemické inženýrství:
- tlakové nádoby, výměníky tepla, kondenzátory, destilační kolony, míchadla, tankery pro námořní chemii, ....[17]
- Voda:
- odsolovací zařízení, velké nádrže na skladování vody, čištění odpadních vod [18]
- obnovitelná energie: nádrže na bioplyn
- Mobilita: tramvaje a rámy autobusů, cisternové vozy, vozy se železnou rudou [5]
- Inženýrství: čerpadla, ventily, armatury, pružiny atd ...
Reference
- ^ Peckner, Donald; Bernstein, I.M. (1977). „kapitola 8“. Příručka z nerezové oceli. McGraw Hill. ISBN 9780070491472.
- ^ Lacombe, P .; Baroux, B .; Beranger, G. (1990). „kapitola 18“. Les Aciers Inoxydables. Les Editions de Physique. ISBN 2-86883-142-7.
- ^ International Molybdenum Association (IMOA) (2014). Praktické pokyny pro výrobu duplexních nerezových ocelí (PDF). www.imoa.info. ISBN 978-1-907470-09-7.
- ^ Charles, Jacques (2010). Sborník z konference Duplex Stainless Steel Conference, Beaune (2010). EDP Sciences, Paříž. str. 29–82.
- ^ A b Mezinárodní fórum z nerezové oceli (2020). „Duplexní nerezové oceli“ (PDF).
- ^ Bristish Stainless Steel Association. „Výpočet ekvivalentního čísla odolnosti proti důlkové korozi (PREN)“. bssa.org.uk.
- ^ „Centrum znalostí - Sandvik Materials Technology“. www.materials.sandvik. Citováno 2019-03-25.
- ^ A b „Standard je k dispozici v obchodě BSI“.
- ^ Mezinárodní asociace molybdenu (IMOA). „Tváření za tepla a tepelné zpracování duplexních nerezových ocelí“ (PDF). www.imoa.info.
- ^ Euro-Inox. „Inovativní fasády z nerezové oceli“. Publikace Euro-Inox, řada budov. 19. p. 34. ISBN 978-2-87997-372-2.
- ^ Mezinárodní asociace molybdenu (2019). „Louvre Abu Dhabi: déšť světla“. Moly recenze (1).
- ^ „Basilica de la Sagrada familia“. Acero Inoxidable (82). Cedinox. Červen 2018.
- ^ Institut ocelových konstrukcí (2012). „Most pro pěší Helix“.
- ^ „Most Cala Galdana“. Institut ocelových konstrukcí. 2010.
- ^ Zuili, D (2010). „Použití nerezových ocelí v ropném a plynárenském průmyslu“. Sborník z konference Duplex Stainless Steel Conference: 575.
- ^ Chater, James (2007). „Průmysl papíru a celulózy se mění na duplex“ (PDF). Svět z nerezové oceli.
- ^ Notten, G (1997). Aplikace duplexní nerezové oceli v chemickém průmyslu (PDF). 5. světová konference o duplexní nerezové oceli. Svět z nerezové oceli.
- ^ Generální ředitelství pro výzkum a inovace (2013). Duplexní nerezové oceli ve skladovacích nádržích. Publikace EU. doi:10.2777/49448. ISBN 978-92-79-34576-0.