Дуплексна стомана: описание, характеристики и особености

Днес дуплексната стомана придобива все по-голяма популярност. Производството на от този тип неръждаемата стомана се използва от почти всички компании в металургията. Прочетете повече за, Прочетете какво представлява дуплексната стомана и какви са нейните предимства в тази статия.

Обща информация

Дуплексната стомана е призната в целия свят. Какви характеристики има? Първо, високата якост на материала намалява крайното тегло на всеки продукт. Второ, той е известен с огромната си устойчивост на корозия. Това е особено забележимо, когато се разглежда устойчивостта му на корозионно напукване.

Струва си да се отбележи, че понастоящем суровините все още не са обичайни за производителите, поради което на всеки няколко години се провеждат конференции, на които се обсъждат технически документи за всички специални характеристики на дуплексната стомана. Досега, въпреки доста големия интерес към този вид продукти, пазарният дял в световен мащаб е едва 1-3%.

История на произхода

Струва си да се отбележи, че идеята за дуплекс е замислена през 20-те години на миналия век. Но едва през 1930 г. в Швеция е разработен първият материал. Едва през последното десетилетие тази суровина стана широко разпространена и използвана. Основната причина за това е, че през тези години производствена технология е значително подобрена. По-специално, производителите успяха да регулират по-точно съдържанието на азот.

За да се разберат предимствата и причината за появата на дуплексната неръждаема стомана, е необходимо да се разберат другите два основни типа.

Аустенитните сплави са представени от AISI 304 или 08X18H10, но феритните AISI 430 или 12X17 се произвеждат сравнително лесно. Както е ясно Както подсказва името им, те се състоят основно от аустенит или ферит. Въпреки сравнително широкото му използване, той има технически недостатъци.

Недостатъци на традиционните стомани

Недостатъците на аустенитните стомани са ниската им якост и ниската им устойчивост на корозионно напукване под напрежение. Якостта на феритния материал е малко по-висока, но все пак "е недостатъчен" до съвършенство. Освен това заваряемостта на стоманата намалява драстично с увеличаване на дебелината на материала и тя става доста крехка при ниски температури.

Друг малък недостатък на аустенитната сплав е съдържанието на никел. Това води до по-висока цена на продукта, което, разбира се, не се харесва на нито един краен потребител.

Предимства на дуплекса

Идеята за дуплексната неръждаема стомана е породена от желанието да се изравнят феритните и аустенитните основа за за получаване на нов, по-качествен материал. Приблизително равните количества феритна и аустенитна стомана водят до следните предимства:

• Висока якост на опън. Диапазонът на границата на провлачане при 0,2 % ще бъде между 400 и 450 MPa, което е със 150-200 MPa повече от това на аустенитните или феритни сплави. Това доведе до, които могат да Намаляване на дебелината на продукта без загуба на здравина. Намаляването на дебелината води до намаляване на крайната маса. Това е много важно в областта на строителните конструкции, резервоарите и съдовете под налягане.
• Какви са предимствата на дуплексната стомана над якостта? Заваряемостта на металите е доста добра дори при големи дебелини.
• Високи стойности на удароустойчивост. Много по-добри от феритни сплави. Това важи особено за случаите, когато околната среда температура на въздуха Падане до -50, а понякога и до -80 градуса по Целзий.
• Високо ниво на устойчивост на корозионно напукване. Аустенитните материали са много склонни към този дефект. Този параметър играе важна роля в производства като резервоари за пивоварна, концентраторни инсталации, рамки за плувни басейни.
• Котлите, изработени от дуплексна стомана, са много по-надеждни от тези, изработени от аустенитна стомана.

Кракинг

Понастоящем обикновената стомана е податлива на корозионно напукване под напрежение или SCC - Stress Corrosion Cracking. Този вид корозия обикновено се проявява при определени условия. Причината може да бъде силно напрежение на опън, повишена температура (50 градуса по Целзий над нулата). Когато става въпрос за плувни басейни, поради непрекъснатото излагане на вода този вид корозия може да се появи и при 25 градуса.

Този дефект се отразява доста силно на аустенитните класове. Феритна сплав е по-надеждна в това отношение, както и ASTM a890 3a дуплексна неръждаема стомана и други класове. Високият коефициент на устойчивост прави този материал подходящ за нагреватели за вода, резервоари за пивоварна, инсталации за обезсоляване. Тоест навсякъде, където има повишена температура и контакт с течности.

Рамките за плувни басейни, изработени от конвенционални аустенитни стомани, не трябва да се използват изобщо поради този дефект. По-рано е било необходимо да се използва сплав с силно повишено съдържание на никел, който оскъпява продукта. Днес можете да използвате дуплексна или супердуплексна стомана.

"супер" и "хипер" дуплексен материал

Струва си да се спомене, че ако добавите никел към феритна хромна стомана, можете да получите смесена основна структура. Това означава, че тя съдържа както аустенит, така и ферит. Както се вижда, този тип смес се нарича дуплексна. префикс "супер" или "хипер" Дуплексната стомана показва, че суровината съдържа прекомерно количество легиращи компоненти. Това означава още по-висока устойчивост на корозия в сравнение с конвенционалните материали.

"Супер" и "хипер" Дуплексната стомана се използва доста широко в оборудването за производство на газ. суровината се използва и в хранително-вкусовата промишленост, химическата промишленост, строителството и дори в медицината.

Заваряване на материала

Въпреки че заваряемостта на този продукт е добра, трябва да се спазват някои правила. преди започване на заваръчните работи е необходимо да се вземете под внимание следното:

• за да се осигури добро качество на проникване, разстоянието в корена на материала и ъгълът на скосяване трябва да са малко по-големи, отколкото при обикновената стомана;
• Препоръчва се съединението, както и металът около него, да бъдат добре почистени от всякакви замърсявания;
• трябва да се използват само метални телени четки с устойчивост на корозия;
• електродът за заваряване трябва да е сух.

При заваряване на дуплексна стомана трябва да се спазват следните правила:

• Много е важно да се следи параметърът на входящата топлина. Не трябва да бъде нито твърде ниска, нито твърде висока. За нормалната дуплексна стомана трябва да се поддържа диапазон на заваряване от 0,5 до 2,5 kJ/mm. Освен това температурата на междинния проход не трябва да надвишава 200 градуса по Целзий.
• На обратната страна на заваръчния шев не трябва да има никакъв мащаб. Тук е много важно да изберете правилния газ, който ще предпази корена на заварката. За целите на екранирането най-често се използва смес от газове, като например аргон с висока чистота и водород или азот.
• Заваряването трябва да се извършва само от висококвалифициран инженер по заваряване. Това е така, защото при прекомерна топлина се увеличава склонността на метала да корозира и да се напуква.
• Не прилагайте широки странични колебания на електрода по време на заваряване. Това може да доведе до твърде висока консумация на топлина, което е в противоречие с правилата.

Работа след заваряване

Има някои препоръки, които си струва да се спазват дори след извършване на заваръчните работи.

• Заваръчният метал трябва да бъде добре почистен, за да се осигури висока корозионна защита. Оксидният филм трябва да бъде напълно отстранен и да се отстранят всички остатъци от шлака.
• Шлайфането трябва да се извършва само на ръка и само с телена четка с устойчивост на корозия. Ако се използват механични инструменти, това може да доведе до микроразкъсвания в зоната на заваряване, което намалява здравината на заваръчния шев.
• Най-често не се изисква топлинна обработка след заваряването.

Недостатъци на суровините

Въпреки широкото разпространение на материала и неговите привидно очевидни и убедителни предимства, той все още не е общоприет и вероятно никога няма да стане лидер на пазара. Това се дължи на няколко недостатъка, които си струва да се знаят. Поради това такава сплав винаги ще бъде "ниша".

Струва си да се започне с високата пластичност на материала. На пръв поглед значително предимство, което обаче се превръща в огромен недостатък, когато металът трябва да се обработва механично или под налягане. Друг недостатък на високата якост е, че способността за пластична деформация е силно намалена. Поради тази причина дуплексните суровини са практически неподходящи за производството на всякакви продукти, които трябва да имат висока пластичност.

Дори в случаите, когато дуктилността изглежда на приемливо ниво да работи ниво, все още трябва да прилагате огромни сили. Поради тази причина дуплексните стомани и сплави за фитинги за нефт и газ не се използват много често.

Следващият недостатък е голямата технологична трудност при топенето на дуплексна неръждаема стомана. Аустенитният и феритният материал се топи много по-лесно. Ако счупите производствен процес, особено по време на процеса на термична обработка в материала се образуват други фази освен аустенит и ферит, което не е желателно. Най-често срещаната форма е сигма-фазата или 475-степенното окрехкостяване.

Нежелани фази в суровината

Сигма-фазата в такъв продукт се образува при 1000 градуса по Целзий или повече. Обикновено такива температури възникват, когато процесът на охлаждане след заваряване или в производствения процес не е достатъчно бърз. Освен това, колкото повече легиращи елементи има в състава, толкова по-вероятно е да се образува такава фаза. С други думи, много е трудно да се направи супер дуплексна или хипердуплексна стомана.

Що се отнася до крехкостта при 475 градуса, тя се получава при образуването на фаза, наречена алфа. Както подсказва името, най-опасната температура е 475 градуса по Целзий, но проблеми могат да възникнат и при много по-ниски температури - около 300 градуса. Поради това се налага ограничение на максималната температура при използването на продукти, произведени от този вид суровина. Това естествено стеснява още повече обхвата на приложенията на стоманата.

От всичко гореизложено може да се направи следният извод. Дуплексните стомани са добро решение и заместител на стандартните материали, но в много тесен диапазон от приложения.

Основното

Дуплексната сплав е много по-малко разпространена от другите метали. Въпреки това той е популярен в някои приложения. Използва се предимно в нефтохимическата промишленост, автомобилостроенето и строителството на плувни басейни. Отличната заваряемост, устойчивостта на корозия и високата износоустойчивост го правят истинска находка за много.