Stal duplex: opis, właściwości i cechy

Obecnie stal duplex zyskuje na popularności. Wyprodukowane przez tego typu Stopy stali nierdzewnej są używane przez prawie każdą firmę w przemyśle stalowym. Czytaj więcej o, Przeczytaj w tym artykule czym jest stal duplex i jakie są jej zalety.

Informacje ogólne

Stal Duplex jest uznawana na całym świecie. Jakie cechy posiada? Po pierwsze, wysoka wytrzymałość materiału pozwala na zmniejszenie wagi końcowej każdego produktu. Po drugie, słynie z ogromnej odporności na korozję. Jest to szczególnie widoczne, gdy weźmie się pod uwagę odporność na pękanie korozyjne.

Warto powiedzieć, że w tej chwili surowiec ten wciąż nie jest powszechny dla producentów, dlatego co kilka lat odbywają się konferencje, na których omawiane są prace techniczne dotyczące wszystkich cech szczególnych stali duplex. Jak dotąd, mimo dość dużego zainteresowania tego typu produktem, jego udział na rynku światowym wynosi zaledwie 1-3%.

Opowieść o jego początkach

Warto zauważyć, że pomysł na stal duplex pochodzi z lat dwudziestych ubiegłego wieku. Jednak pierwszy materiał został opracowany dopiero w latach 30. w Szwecji. Dopiero w ostatniej dekadzie surowiec ten stał się powszechny i szeroko stosowany. Głównym powodem jest to, że w tych latach technologia produkcji został gruntownie ulepszony. W szczególności producenci byli w stanie bardziej precyzyjnie regulować zawartość azotu.

Aby zrozumieć korzyści i powód duplex stali nierdzewnej, trzeba zrozumieć dwa inne główne typy.

Stopy austenityczne, które są reprezentowane przez AISI 304 lub 08X18H10, i ferrytyczne AISI 430 lub 12X17 są stosunkowo łatwe do wykonania. Jak widać Ich nazwa wskazuje, że są zbudowane głównie z austenitu lub ferrytu. Pomimo ich dość powszechnego stosowania, mają one wady techniczne.

Wady tradycyjnych stali

Jeśli mówimy o stali austenitycznych, wady obejmują niską wytrzymałość, jak również niewielką odporność na korozję pękanie. W przypadku materiału ferrytycznego jego wytrzymałość jest nieco wyższa, ale nadal "wypada słabo" do perfekcji. Ponadto, spawalność stali pogarsza się znacznie wraz ze wzrostem grubości materiału i staje się dość krucha w niskich temperaturach.

Inną niewielką wadą stopu austenitycznego jest zawartość niklu. Skutkuje to wyższym kosztem produktu, co oczywiście nie jest mile widziane przez żadnego użytkownika końcowego.

Zalety

Idea stali nierdzewnej duplex powstała z chęci wyrównania gatunków ferrytycznych i austenitycznych podstawa w celu uzyskania nowego, ulepszonego materiału. Mniej więcej równe ilości stali ferrytycznej i austenitycznej dają następujące korzyści

• Wysoki wskaźnik wytrzymałości. Zakres plastyczności przy 0,2% będzie między 400 a 450 MPa, co jest 150-200 MPa więcej niż to, co można zobaczyć w stopach austenitycznych lub ferrytycznych. Skutkowało to m.in, który może Aby zmniejszyć grubość produktu bez utraty wytrzymałości. A zmniejszenie grubości spowodowało zmniejszenie masy końcowej. Jest to bardzo ważne w obszarze konstrukcji budowlanych, zbiorników i zbiorników ciśnieniowych.
• Jakie są zalety stali duplex, oprócz wytrzymałości? Spawalność metali jest dość dobra nawet przy dużych grubościach.
• Wysoka udarność. Znacznie lepiej niż stopy ferrytyczne. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadkach, gdy otoczenie temperatura powietrza Temperatura może spaść nawet do -50 stopni Celsjusza, a czasem nawet do -80 stopni Celsjusza.
• Wysoki poziom odporności na pęknięcia korozyjne. Materiały austenityczne są bardzo podatne na tę wadę. Parametr ten odgrywa ważną rolę w procesach produkcyjnych, takich jak zbiorniki browaru, koncentratory, ramy basenów.
• Kotły wykonane ze stali duplex są znacznie bardziej wytrzymałe niż te wykonane ze stali austenitycznej.

Cracking

Obecnie stal zwykła jest podatna na taką wadę jak korozja naprężeniowa (Stress Corrosion Cracking, SCC). Ten rodzaj korozji występuje zazwyczaj w określonych warunkach. Przyczyną mogą być silne naprężenia rozciągające, podwyższone temperatury (50 stopni Celsjusza powyżej zera). W basenach ten rodzaj korozji jest widoczny również w temperaturze 25 stopni Celsjusza ze względu na ciągłe działanie wody.

Gatunki austenityczne są poważnie dotknięte tym defektem. Stop ferrytyczny jest bardziej niezawodny pod tym względem, jak również a890 3a ASTM duplex stali nierdzewnej i innych gatunków. Wysoki współczynnik oporności sprawia, że materiał ten może być stosowany w podgrzewaczach wody, zbiornikach browarniczych i instalacjach odsalania. To znaczy tam, gdzie jest podwyższona temperatura i kontakt z cieczami.

Ramy basenowe wykonane ze zwykłych stali austenitycznych nie powinny być w ogóle stosowane z powodu tej wady. Wcześniej konieczne było użycie stopu z Wysoce podwyższony niklu, co uczyniłoby produkt droższym. Obecnie stal duplex lub super duplex może być stosowana.

"Super" и "hiper" materiał duplex

Warto wspomnieć, że w przypadku dodania niklu do ferrytycznej stali chromowej otrzymuje się mieszaną strukturę bazową. Więc będzie zawierał zarówno austenit jak i ferryt. Jak widać, jest to materiał, który stał się znany jako duplex. Przedrostki "super" lub "hiper" Stal duplex wskazuje, że surowiec zawiera zwiększoną ilość składników stopowych. Oznacza to jeszcze większą odporność na korozję niż w przypadku konwencjonalnych materiałów.

"Super" и "hiper" Stal Duplex jest dość szeroko stosowana w urządzeniach do produkcji gazu. Surowce wykorzystywane są również w przemyśle spożywczym, chemicznym, budowlanym, a nawet medycznym.

Materiał do spawania

Mimo że spawalność tego produktu jest dobra, należy przestrzegać pewnych zasad. Przed rozpoczęciem prac spawalniczych należy uwaga do następujących:

• Aby zapewnić dobrą penetrację, szczelina u nasady spoiny i kąt skosu powinny być nieco większe niż w przypadku zwykłej stali;
• zaleca się dokładne oczyszczenie złącza i metalu wokół niego z wszelkich zanieczyszczeń;
• należy stosować wyłącznie szczotki z drutu metalowego odporne na korozję;
• Elektroda spawalnicza musi być sucha.

Podczas spawania stali duplex należy przestrzegać następujących zasad:

• Bardzo ważne jest, aby zwrócić uwagę na absorpcję ciepła. Nie może być zbyt niska ani zbyt wysoka. W przypadku normalnej stali duplex podczas spawania należy zachować zakres 0,5 - 2,5 kJ/mm. Dodatkowo, temperatura interpassu nie może przekraczać 200 stopni Celsjusza.
• Na odwrotnej stronie szwu spawalniczego nie może znajdować się zgorzelina. Ważne jest, aby wybrać odpowiedni gaz, aby chronić korzeń spoiny. Do celów ochronnych najczęściej stosuje się mieszaninę gazów, takich jak argon o wysokiej czystości i wodór lub azot.
• Spawanie może być wykonywane wyłącznie przez wykwalifikowanych spawaczy. Dzieje się tak dlatego, że skłonność korozyjna metalu gwałtownie wzrośnie w miejscach gorących i prawdopodobnie dojdzie do pęknięć.
• Podczas spawania elektroda nie powinna być szeroko kołysana. Może to spowodować zbyt wysoki pobór ciepła, co jest sprzeczne z zasadami.

Praca po spawaniu

Istnieją pewne zalecenia, których należy przestrzegać nawet po wykonaniu spawania.

• Aby uzyskać wysoką odporność na korozję spoiny, należy ją dokładnie oczyścić. Warstwa tlenku musi być całkowicie usunięta, a wszelkie pozostałości żużla usunięte.
• Prace czyszczące należy wykonywać wyłącznie ręcznie i tylko przy użyciu szczotki drucianej o właściwościach antykorozyjnych. W przypadku zastosowania środków mechanicznych, może to spowodować mikro rozdarcia w obszarze szwu, co zmniejszy wytrzymałość szwu.
• Najczęściej po spawaniu nie jest konieczna obróbka cieplna spoiny.

Wady surowca

Pomimo szerokiego zastosowania materiału oraz jego pozornie oczywistych i przekonujących zalet, wciąż nie jest on powszechnie akceptowany i prawdopodobnie nigdy nie stanie się liderem rynku. Wynika to z kilku wad, które warto znać. Z tego powodu taki stop zawsze będzie "nisza".

Na początek warto zwrócić uwagę na wysoką wytrzymałość materiału. Pozornie ważna zaleta, która jednak staje się ogromną wadą, gdy metal musi być przetwarzany mechanicznie lub pod ciśnieniem. Inną wadą wysokiej wytrzymałości jest silne ograniczenie zdolności do odkształceń plastycznych. Z tego powodu surowiec duplex nie nadaje się właściwie do produkcji żadnego produktu, który wymaga wysokiego stopnia ciągliwości.

Nawet gdy plastyczność wydaje się być na akceptowalnym poziomie do pracy ale nadal wymaga to ogromnego wysiłku. Z tego powodu stale i stopy duplex do armatury olejowej i gazowej nie są zbyt często stosowane.

Kolejną wadą jest duża trudność technologiczna wytapiania stali nierdzewnej duplex. Materiał austenityczny i ferrytyczny jest znacznie łatwiejszy do stopienia. Jeśli złamiesz procesu produkcyjnego, Szczególnie podczas procesu obróbki cieplnej w materiale będą się tworzyć inne fazy oprócz austenitu i ferrytu, co wcale nie jest pożądane. Najczęściej występuje faza Sigma lub kruchość 475 stopnia.

Niepożądane fazy w surowcu

W takim produkcie faza sigma powstaje w temperaturze 1000 stopni Celsjusza lub wyższej. Zazwyczaj takie temperatury występują, gdy proces chłodzenia po spawaniu lub w procesie produkcji nie jest wystarczająco szybki. Im więcej składników stopowych zastosujemy w naszej stali, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia takiej fazy. Innymi słowy, bardzo trudno jest wykonać stal super duplex lub hiper duplex.

Jeśli chodzi o kruchość 475 stopnia, to występuje ona wtedy, gdy powstaje faza o nazwie alfa-kruchość. Jak sama nazwa wskazuje, najbardziej niebezpieczna temperatura to 475 stopni Celsjusza, ale problem może pojawić się także przy znacznie niższych wartościach, około 300 stopni. Prowadzi to do ograniczenia maksymalnej temperatury stosowania takich surowców. Oczywiście jeszcze bardziej zawęża to zakres zastosowań stali.

Biorąc wszystko pod uwagę, można wyciągnąć następujące wnioski. Gatunki stali duplex są dobrym rozwiązaniem i substytutem dla materiałów standardowych, ale w bardzo wąskim zakresie.

Dół

Stop Duplex jest znacznie rzadziej stosowany niż inne metale. Mimo to, jest popularny w pewnych obszarach. Najczęściej stosowany jest w przemyśle petrochemicznym, samochodowym i basenowym. Doskonała spawalność, odporność na korozję i wielka trwałość sprawiają, że materiał ten jest prawdziwym dobrodziejstwem dla wielu.