ASTM A790 UNS S32750, κοινώς γνωστό ως Super Duplex 2507, είναι ένας-φερριτικός-ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας υψηλής απόδοσης σχεδιασμένος για τα πιο απαιτητικά βιομηχανικά περιβάλλοντα. Αυτός ο βαθμός σούπερ διπλής όψης συνδυάζει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση με πολύ υψηλή μηχανική αντοχή, καθιστώντας το προτιμώμενο υλικό για εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου, χημικής επεξεργασίας, ναυτιλίας και αφαλάτωσης. Η μοναδική μικροδομή διπλής- φάσης του κράματος - περίπου ίσες αναλογίες ωστενίτη και φερρίτη - παρέχει ιδιότητες που καμία φάση δεν θα μπορούσε να επιτύχει μόνη της.
Αυτό το άρθρο παρέχει μια ολοκληρωμένη τεχνική επισκόπηση του σωλήνα ASTM A790 UNS S32750, που καλύπτει τη χημική του σύνθεση, τις μηχανικές ιδιότητες, την αντοχή στη διάβρωση, τα πρότυπα κατασκευής, τις απαιτήσεις δοκιμών και τις τυπικές εφαρμογές.
Τι είναι το ASTM A790;
Το ASTM A790 είναι η τυπική προδιαγραφή της Αμερικανικής Εταιρείας Δοκιμών και Υλικών για σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς ραφή και συγκολλημένο φερριτικό/ωστενιτικό (διπλής όψης). Καθορίζει τις απαιτήσεις σύνθεσης και μηχανικών ιδιοτήτων για σωλήνες χωρίς συγκόλληση και ευθεία-συγκόλληση και καλύπτει επίσης τη θερμική επεξεργασία, τη διαδικασία κατασκευής, τη δειγματοληψία και τη δοκιμή και τη σήμανση προϊόντων. Το πρότυπο καλύπτει τόσο τις τυπικές ποιότητες διπλής όψης (όπως S31803 και S32205) όσο και τις ποιότητες super duplex (όπως S32750 καιS32760), καθιστώντας τον την κύρια προδιαγραφή σωλήνων για διπλό ανοξείδωτο χάλυβα στις βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου, χημικών και ναυτιλιακών βιομηχανιών.
Όλοι οι σωλήνες ASTM A790 πρέπει να ανόπτονται με διάλυμα-και να σβηστούν για να επιτευχθεί η επιθυμητή ισορροπία ωστενίτη-φερρίτη, συνήθως 40-60% φερρίτη. Για το S32750, απαιτείται ανόπτηση διαλύματος σε τουλάχιστον 1025 μοίρες, ακολουθούμενη από σβέση με νερό ή ταχεία ψύξη με άλλα μέσα.
Χημική Σύνθεση UNS S32750
| Στοιχείο | Εύρος σύνθεσης (%) |
|---|---|
| Άνθρακα (C), μέγ | 0.030 |
| Μαγγάνιο (Mn), μέγ | 1.20 |
| Φώσφορος (Ρ), μέγ | 0.035 |
| Θείο (S), μέγ | 0.020 |
| Πυρίτιο (Si), μέγ | 0.80 |
| Chromium (Cr) | 24.0 – 26.0 |
| Νικέλιο (Ni) | 6.0 – 8.0 |
| Μολυβδαίνιο (Mo) | 3.0 – 5.0 |
| Άζωτο (Ν) | 0.24 – 0.32 |
| Χαλκός (Cu), μέγ | 0.50 |
Μηχανικές Ιδιότητες
| Ιδιοκτησία | Απαίτηση |
|---|---|
| Αντοχή εφελκυσμού, ελάχ | 116 ksi (800 MPa) |
| Ισχύς απόδοσης (0,2% μετατόπιση), ελάχ | 80 ksi (550 MPa) |
| Επιμήκυνση, min | 15% |
| Σκληρότητα, μέγιστη (HBW) | 300 |
| Σκληρότητα, μέγιστη (HRC) | 32 |
Αντοχή στη διάβρωση
Η αντίσταση στη διάβρωση του UNS S32750 είναι το πιο καθοριστικό χαρακτηριστικό του. Με PREN περίπου 42, αυτός ο βαθμός super duplex προσφέρει εξαιρετική απόδοση σε επιθετικά περιβάλλοντα:
Διάβρωση κοιλωμάτων και ρωγμών:Σε τυποποιημένες δοκιμές χλωριούχου σιδήρου ανά ASTM G48, το 2205 συνήθως αντιστέκεται στο σχηματισμό λακκούβων έως και 35 μοίρες, ενώ το 2507 αντιστέκεται στη δημιουργία κοιλοτήτων έως και 65 μοίρες. Αυτό το περιθώριο 30 μοιρών καθορίζει ποια περιβάλλοντα μπορεί να χειριστεί με ασφάλεια κάθε τάξη.
Ρηγμάτωση λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης (SCC):Το S32750 παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση που προκαλείται από το χλωρίδιο-, μια κρίσιμη ιδιότητα για τις υπεράκτιες εργασίες, το όξινο φυσικό αέριο και τις εφαρμογές αφαλάτωσης θαλασσινού νερού.
Γενική διάβρωση:Το κράμα είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό στη διάβρωση από οργανικά οξέα. Σε 10% μυρμηκικό οξύ και 50% οξικό οξύ, ο ρυθμός διάβρωσης είναι μικρότερος από 0,05 mm/έτος, ενώ το ASTM 316L παρουσιάζει ρυθμό διάβρωσης υψηλότερο από 0,2 mm/έτος υπό τις ίδιες συνθήκες.
Κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης:Το CPT του S32750 σε 6% FeCl3 είναι περίπου 65 μοίρες, σε σύγκριση με ~ 35 μοίρες για το 2205 duplex.
Θερμική επεξεργασία και μικροδομή
Η σωστή θερμική επεξεργασία είναι απαραίτητη για την επίτευξη της βέλτιστης ισορροπίας των φάσεων ωστενίτη και φερρίτη στο UNS S32750. Οι σωλήνες θα υποστούν θερμική επεξεργασία στους 1025-1125 βαθμούς (1880-2060 βαθμούς F) και θα σβήσουν με ταχεία ψύξη στο νερό ή με άλλα μέσα.
Η έρευνα έχει δείξει ότι όταν η θερμοκρασία επεξεργασίας διαλύματος είναι 1050 μοίρες, η αναλογία / προσεγγίζει το 1:1, αποδίδοντας εξαιρετικές συνολικές ιδιότητες. Σε θερμοκρασίες κάτω των 1000 βαθμών, η φάση σ (φάση σίγμα) υπάρχει στα όρια των κόκκων και στους κόκκους φερρίτη, η οποία υποβαθμίζει σοβαρά την σκληρότητα και την αντοχή στη διάβρωση. Σε θερμοκρασίες άνω των 1050 βαθμών, το Cr2N κατακρημνίζεται σε φερρίτη και σταδιακά αυξάνεται και τραχύνει, μειώνοντας επίσης την απόδοση.
Η ισορροπημένη χημική σύνθεση του 2507 οδηγεί σε μια μικροδομή που περιέχει περίπου ίσες ποσότητες φερρίτη και ωστενίτη μετά την ανόπτηση στους περίπου 1050-1125 βαθμούς. Η περιεκτικότητα σε φερρίτη που υπερβαίνει το 70% μειώνει την σκληρότητα και την αντίσταση στα σκασίματα, ενώ μια περιεκτικότητα κάτω από 25% μειώνει την αντίσταση SCC.
Απαιτήσεις κατασκευής και δοκιμών
| Δοκιμή | Απαίτηση |
|---|---|
| Δοκιμή εφελκυσμού | Ένα ανά παρτίδα (εγκάρσια ή διαμήκη) |
| Τεστ ισοπέδωσης | Απαιτείται για συγκολλημένο σωλήνα |
| Δοκιμή Σκληρότητας | Υποχρεούμαι |
| Υδροστατική δοκιμή | Σε πίεση ανά τύπο στο πρότυπο (μπορεί να αντικατασταθεί από NDE) |
| NDT | Δοκιμή δινορευμάτων ή υπερήχων (UT) για συγκολλημένη ραφή |
| Δοκιμή διάβρωσης | ASTM A923 (Μέθοδος A, B ή C) |
Εφαρμογές ASTM A790 UNS S32750
Η υψηλή αντοχή και αντοχή στη διάβρωση του UNS S32750 το καθιστούν κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα σκληρών περιβαλλόντων, συμπεριλαμβανομένων των υπηρεσιών χλωρίου και θειούχου:
Πετρέλαιο και φυσικό αέριο:Υπεράκτιες και υποθαλάσσιες σωληνώσεις, ανυψωτήρες βαθέων υδάτων, εφαρμογές όξινης εξυπηρέτησης, εξερεύνηση πετρελαίου και φυσικού αερίου και υπεράκτιες εξέδρες
Θαλάσσιο περιβάλλον:Αφαλάτωση θαλασσινού νερού, θαλάσσια μηχανική, ναυπηγική
Χημική Επεξεργασία:Εργοστάσιο χημικής επεξεργασίας, χημική επεξεργασία, μεταφορά και αποθήκευση, εξοπλισμός ελέγχου της ρύπανσης
Πολτός και χαρτί:Παραγωγή χαρτοπολτού και χαρτιού
Άλλες βιομηχανίες:Εναλλάκτες θερμότητας, εξοπλισμός επεξεργασίας νερού, επεξεργασία τροφίμων, φαρμακοβιομηχανία
Το κράμα είναι ιδιαίτερα ζωτικής σημασίας για την αντίσταση στη διάβρωση, τη διάβρωση ρωγμών και τη διάβρωση λόγω καταπόνησης που προκαλούνται από χλωρίδια σε υπεράκτιες εργασίες, όξινο φυσικό αέριο και εφαρμογές αφαλάτωσης θαλασσινού νερού.
Σύγκριση: 2205 έναντι 2507
| Ιδιοκτησία | 2205 (S32205) | 2507 (S32750) |
|---|---|---|
| Ταξινόμηση | Standard duplex | Super duplex |
| Χρώμιο | 22.0-23.0% | 24.0-26.0% |
| Νικέλιο | 4.5-6.5% | 6.0-8.0% |
| Μολυβδαίνιο | 3.0-3.5% | 3.0-5.0% |
| Αζωτο | 0.14-0.20% | 0.24-0.32% |
| PREN (τυπικό) | 34-36 | 42-43 |
| Ισχύς απόδοσης, ελάχ | 450 MPa | 550 MPa |
| Αντοχή εφελκυσμού, ελάχ | 620 MPa | 795 MPa |
| CPT σε 6% FeCl3 | ~35 βαθμοί | ~65 βαθμοί |
| Σχετικό Κόστος | Βασική γραμμή | 30-50% premium |
Συχνές Ερωτήσεις
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ASTM A790 και ASTM A789;
Το ASTM A790 καλύπτει σωλήνες φερριτικού/ωστενιτικού (duplex) ανοξείδωτου χάλυβα χωρίς συγκόλληση για γενική διαβρωτική υπηρεσία, ενώ το ASTM A789 καλύπτει συγκολλημένους και χωρίς συγκόλληση σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας από φερριτικό/ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα. Και οι δύο προδιαγραφές περιλαμβάνουν UNS S32750.
Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας για το UNS S32750;
Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας συνιστάται γενικά ως 315 βαθμοί (600 βαθμοί F). Ωστόσο, το πρότυπο VdTÜV συνιστά μέγιστη θερμοκρασία συντήρησης 250 μοιρών για το 2507.
Μπορεί το UNS S32750 να συγκολληθεί;
Ναι, το UNS S32750 έχει καλή συγκολλησιμότητα. Ωστόσο, η συγκόλληση απαιτεί ελεγχόμενη εισαγωγή θερμότητας (συνήθως 0,5-2,5 kJ/mm) και εμπλουτισμένο με άζωτο-αέριο θωράκισης (N2 + Ar) για τη διατήρηση της σωστής ισορροπίας ωστενίτη-φερρίτη. Ο βαθμός 2507, με την υψηλότερη περιεκτικότητά του σε κράμα, είναι πιο ευαίσθητος στη διαμεταλλική κατακρήμνιση εάν η εισροή θερμότητας είναι υπερβολική ή οι θερμοκρασίες μεταξύ διέλευσης υπερβαίνουν τους 150 βαθμούς. Η πιστοποίηση της διαδικασίας συγκόλλησης για το 2507 απαιτεί αυστηρότερους ελέγχους και πιο εκτεταμένες δοκιμές.
Ποιοι είναι οι ισοδύναμοι βαθμοί για το UNS S32750;
UNS: S32750
Αριθμός EN: 1.4410
EN Όνομα: X 2 CrNiMoN 25-7-4
SS: 2328
Κοινή ονομασία: Super Duplex 2507
Βαθμός σφυρηλάτησης: ASTM A182 F53
Σύναψη
Ο σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα ASTM A790 UNS S32750 Super Duplex αντιπροσωπεύει την υψηλότερη βαθμίδα τεχνολογίας από ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης. Ο μοναδικός συνδυασμός υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο, μολυβδαίνιο και άζωτο αποδίδει PREN περίπου 42, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή σε ρωγμές, διάβρωση ρωγμών και διάβρωση λόγω καταπόνησης σε περιβάλλοντα που φέρουν χλωρίδιο-. Με ελάχιστη αντοχή διαρροής 550 MPa και αντοχή εφελκυσμού 800 MPa, το S32750 προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση βάρους μέσω λεπτότερων τμημάτων τοίχου με την ίδια πίεση σχεδιασμού. Για απαιτητικές εφαρμογές σε πετρέλαιο και φυσικό αέριο, χημική επεξεργασία, αφαλάτωση και θαλάσσια μηχανική, το ASTM A790 UNS S32750 είναι το υλικό επιλογής για μηχανικούς που απαιτούν ασυμβίβαστη απόδοση στα πιο επιθετικά περιβάλλοντα.
