Дуплексна стомана: описание, спецификации и характеристики

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Днес дуплексната стомана става все по-популярна. С производството на този вид неръждаема сплав се занимават практически всички фирми в областта на металургията. Можете да прочетете повече за това какво представлява дуплексната стомана и какви предимства има в тази статия.

Обща информация

Дуплексната стомана е призната в целия свят. Какви характеристики има тя? Първо, високата якост на този материал позволява да се намали крайното тегло на всеки продукт. Второ, той е известен със своята огромна устойчивост на корозия. Това е особено забележимо, когато се има предвид устойчивостта на напукване на корозия.

Заслужава си да се каже, че в момента суровината все още не е станала позната на производителите и затова на всеки няколко години се провеждат конференции, на които се разглеждат технически статии за всички характеристики на дуплексната стомана. Засега, въпреки доста високия интерес към този тип продукти, световният пазарен дял е само 1-3%.

История на възникване

Заслужава да се отбележи, че идеята за създаванедуплексната стомана е родена през 1920 г. Но първият материал се появява едва през 1930 г. в Швеция. Широкото разпространение и използване на този вид суровина започва едва през последното десетилетие. Основната причина за това се крие във факта, че през тези години технологията на производство е значително подобрена. По-специално, производителите успяха да контролират съдържанието на азот по-точно.

За да разберете предимствата и защо се роди дуплексната неръждаема стомана, трябва да разберете другите два основни типа.

Аустенитните сплави, които са AISI 304 или 08X18H10, както и феритни класове AISI 430 или 12X17, са доста лесни за производство. Както подсказва името им, те се състоят главно от аустенит или ферит. Въпреки че са широко използвани, те имат технически недостатъци.

Недостатъци на традиционните стомани

Ако говорим за аустенитни стомани, тогава недостатъците включват ниска якост, както и ниска устойчивост на корозионно напукване под напрежение. Що се отнася до феритния материал, неговата здравина е малко по-висока, но все пак "не достига" идеала. В допълнение, заваряемостта на стоманата се влошава значително с увеличаване на дебелината на материала и става доста крехка при ниски температури.

Друг малък недостатък на аустенитната сплав е съдържанието на никел в състава. Това води до по-висока цена на продукта, от което, разбира се, никой краен потребител не е доволен.

Предимства за дуплекс

Идеята за създаване на дуплексна неръждаема стомана дойде от желанието да се изравнят феритната и аустенитната основа, за да се получи нов, по-качествен материал. Приблизително същото количество феритна и аустенитна стомана води до следните предимства:

• Висока якост. Диапазонът на границата на провлачване при 0,2% ще бъде 400 до 450 MPa, което е със 150 до 200 MPa повече, отколкото може да се види при аустенитни или феритни сплави. Това доведе до факта, че е възможно да се намали дебелината на продукта, като същевременно не се губи сила. И намаляването на дебелината доведе до намаляване на крайната маса. Това е много важно в областта на строителните конструкции, резервоари и съдове под налягане.
• Какви са предимствата на дуплексната стомана освен здравината? Заваряемостта на метала е доста добра дори при големи дебелини.
• Висока якост на удар. Много по-добре от феритните сплави. Това е особено вярно, когато температурата на околния въздух падне до -50, а понякога и до -80 градуса по Целзий.
• Висока устойчивост на корозионно напукване под напрежение. Аустенитните материали са много податливи на този дефект. Този параметър играе важна роля в индустрии като резервоари за варене, концентратори, рамки за басейни.
• Дуплексните стоманени котли са много по-надеждни от аустенитните котли.

Крекинг

В момента редовностоманата е обект на такъв дефект като корозионно напукване или SCC - Stress Corrosion Cracking. Този тип корозия обикновено се появява при определени условия. Причинителят може да бъде силно напрежение на опън, повишена температура (50 градуса по Целзий над нулата). И ако говорим за плувни басейни, то поради постоянното излагане на вода, този вид корозия може да се появи дори при 25 градуса.

Аустенитната стомана е силно засегната от този дефект. По-надеждна в това отношение е феритната сплав, както и дуплексната неръждаема стомана a890 3a според ASTM и други степени. Високият коефициент на устойчивост позволява този материал да се използва в производството на бойлери, резервоари за варене, инсталации за обезсоляване. Тоест там, където има повишена температура и контакт с течности.

Изработването на рамки за басейни от обикновени аустенитни стомани е напълно забранено поради този дефект. Преди това беше необходимо да се използва сплав с много високо съдържание на никел, което доведе до увеличаване на цената на продукта. Днес може да се използва дуплекс или супер дуплекс стомана.

"Супер" и "Хипер" дуплекс материал

Заслужава си да се каже, че ако добавите никел към феритната хромова стомана, можете да получите смесена основна структура. Тоест ще съдържа както аустенит, така и ферит. Както вече стана ясно, точно такава смес започна да се нарича дуплексен материал. Представките "супер" или "хипер" дуплексна стомана показват, че суровината съдържа повишенаколичеството на легиращите компоненти. Това показва дори по-голяма устойчивост на корозия от конвенционалните материали.

"Супер" и "хипер" дуплексна стомана се използва доста активно в оборудването за производство на газ. Освен това суровините се използват в хранителната, химическата, строителната и дори медицинската промишленост.

Заваръчен материал

Въпреки добрата заваряемост на този продукт, трябва да се спазват определени правила. Преди да започнете заваряване, обърнете внимание на следното:

• за да се осигури добро качество на проникване на материала, междината в основата на фугата и ъгълът на рязане на ръбовете трябва да бъдат направени малко по-големи, отколкото при обикновената стомана;
• фугата, както и металът около това място, се препоръчва да бъдат добре почистени от всякакви замърсявания;
• могат да се използват само четки, изработени от метална тел с устойчивост на корозия;
• заваръчният електрод трябва да е сух.

Докато заварявате дуплексна стомана, следвайте тези правила:

• Много е важно да се следи такъв параметър като входящата топлина. Тя не трябва да бъде твърде ниска или, обратно, твърде висока. За обикновената дуплексна стомана трябва да се спазва диапазон от 0,5-2,5 kJ/mm по време на заваряване. Освен това температурата между прохода трябва да бъде не повече от 200 градуса по Целзий.
• Не трябва да се появява шлака на гърба на заваръчния шев. Тук е много важно да изберете правилния газ, който ще предпази корена на шева. Най-често използваната газова смес за защитни цели е аргон с висока чистота и водород или азот.
• Заваряването трябва да се извършва само от висококвалифицирано лице. Това се дължи на факта, че в местата на изгаряния металът значително ще увеличи склонността към корозия, а също така има голяма вероятност от напукване.
• По време на заваряване не правете широки напречни вибрации на електрода. Това може да доведе до твърде много входяща топлина, което ще противоречи на правилата.

Работа след заваряване

Има определени указания, които трябва да следвате след заваряване.

• За да се осигури висока защита от корозия на заваръчния метал, той трябва да бъде добре почистен. Необходимо е напълно да премахнете оксидния филм и да премахнете всички остатъци от шлака.
• Работата с четкане се извършва само на ръка и само с телена четка със свойства за устойчивост на корозия. Ако се използват механични устройства, това може да доведе до микроразкъсвания в областта на шева, което ще намали здравината му.
• Най-често не се изисква топлинна обработка на шева след заваряване.

Недостатъци на суровините

Въпреки разпространението на материала и неговите привидно очевидни и значителни предимства, той все още не е получил всеобщо признание и най-вероятно никога няма да заеме водеща роля на пазара. Това се дължи на няколко недостатъка,които си струва да се знаят. Заради тях такава сплав винаги ще бъде "ниша".

Веднага си струва да започнете с високата якост на материала. Изглежда значително предимство, но се превръща в огромен недостатък, когато стане необходимо да се обработва метал с механични средства или натиск. Друг недостатък на високата якост е силното намаляване на възможността за пластична деформация. Поради тази причина дуплексните суровини всъщност не са подходящи за производството на продукти, които трябва да имат висока пластичност.

Дори когато пластичността, изглежда, е на приемливо ниво за работа, все пак трябва да положите големи усилия. Поради тази причина дуплексните стомани и сплави за нефтени и газови фитинги не се използват широко.

Следващият недостатък е голямата технологична сложност на топенето на дуплексна неръждаема стомана. Аустенитният и феритният материал се топи много по-лесно. Ако производствената технология бъде нарушена, особено по време на процеса на топлинна обработка, в материала ще се образуват други фази в допълнение към аустенит и ферит, което е напълно нежелателно. Най-често се появява сигма фаза или 475-градусова чупливост.

Нежелани фази в суровините

Сигма фаза се образува в такъв продукт при 1000 градуса по Целзий и повече. Обикновено тези температури възникват, ако процесът на охлаждане след заваряване или по време на производството не е достатъчно бърз. В допълнение, повече легиращи елементи ще се съдържат всъстав, толкова по-голяма е вероятността от появата на такава фаза. С други думи, създаването на супер дуплекс или хипер дуплексна стомана е изключително трудно.

Що се отнася до 475-градусовата чупливост, тя се появява в случай на образуване на фаза, наречена алфа-удар. Както подсказва името, най-опасната температура е 475 градуса по Целзий, но проблемът може да се появи и при много по-ниски стойности, приблизително 300 градуса. Поради това се налага максимално температурно ограничение върху използването на продукти от този вид суровина. Естествено, поради това обхватът на стоманата се стеснява още повече.

Въз основа на всичко по-горе можем да направим такъв извод. Дуплексните марки стомана са добро решение и заместител на стандартните материали, но в много тесен обхват.

Резултати

Дуплексната сплав се използва много по-малко от другите видове метали. Въпреки това, той е популярен в определени области. Най-често се използва в нефтохимическата област, автомобилната индустрия и в производството на басейни. Отличната заваряемост, устойчивостта на корозия и високата устойчивост на износване правят този материал истинска находка за много хора.