1. Esittely
Määritelmä 2205 Duplex ruostumaton teräs
2205 duplex ruostumaton teräs, virallisesti tunnetaan yhtenäisellä numerointijärjestelmällä (MEILLE) Nimitykset S32205 ja S31803, edustaa merkittävää saavutusta metallurgisessa tekniikassa.
Tämän tyyppisessä ruostumattomassa teräksessä on ainutlaatuinen mikrorakenne, joka koostuu suunnilleen 50% austeniitti ja 50% ferriittivaiheet, joka antaa sille nimen “Duplex”.
Tämä kaksivaiheinen rakenne tarjoaa 2205 Duplex -ruostumaton teräs, jossa on erinomaisia mekaanisia ominaisuuksia ja ylivoimainen korroosionkestävyys, Tekemällä siitä erittäin halutun materiaalin eri toimialoilla.
Kehitystausta 2205 Duplex ruostumaton teräs
Duplex -ruostumattoman teräksen kehitys alkoi 1900 -luvun alkupuolella, Kehittyy merkittävästi 1970- ja 1980 -luvuilla.
Tätä kehitystä ohjasi materiaalien kysyntä, jolla on parantunut vastustuskyky paikalliselle korroosiolle korkean kloridiympäristössä, kuten offshore -öljy- ja kaasualalla.
2205 nousi eniten käytetty duplex -luokka, koska se on optimaalinen kustannussuoja, suorituskykyä, ja monipuolisuus.
Alkuperäiset nimeäminen ja yleiset aliaat
Nimi “2205” viittaa sen likimääräiseen kemialliseen koostumukseen: 22% Kromi ja 5% nikkeli.
Termi “duplex” korostaa kaksisuuntaista mikrorakennetta, joka erottaa sen puhtaasti austeniittisista tai ferriittisistä ruostumattomista teräksistä.
- Yhdysvaltain S32205 (MEILLE. nimeäminen)
- Sisä- 1.4462 (Eurooppalainen standardi)
- Sateen 2205 (Sandvik -tavaramerkki)
2205 Duplex ruostumattomasta teräksestä valmistettu perhetila
2205 Duplex -ruostumaton teräs kuuluu duplex -ruostumattomien terästen perheeseen, joka sisältää myös muita muunnelmia, joilla on erilaiset kemialliset koostumukset ja suorituskykyominaisuudet.
Heidän joukossaan, 2205 pidetään "vakiona" tai "keski-seoksina" duplex-ruostumattomasta teräksestä.
Verrattuna pienempien seosten duplex-teräksissä, Se tarjoaa parannettua korroosionkestävyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia.
Kuitenkin, Verrattuna "super duplex" ja "hyper duplex" ruostumattomat teräkset, joilla on vielä suurempi seospitoisuus, 2205 on kustannustehokkaampi ja tarjoaa silti erinomaisen suorituskyvyn monissa sovelluksissa.
2. Kemiallinen koostumus 2205 Duplex ruostumaton teräs
2.1 Kemiallinen koostumus
Kemiallinen koostumus 2205 Duplex -ruostumaton teräs on suunniteltu huolellisesti sen ainutlaatuisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.
Alla olevassa taulukossa hahmotellaan sen tyypillinen koostumus:
| Elementti | Sisältö (%) | Tarkoitus |
|---|---|---|
| Kromi (Cr) | 21.0–23.0 | Parantaa korroosionkestävyyttä |
| Nikkeli (sisään) | 4.5–6.5 | Stabiloi austeniittisen vaiheen |
| Molybdeini (Mo) | 2.5–3.5 | Parantaa pistämistä ja raon korroosionkestävyyttä |
| Typpi (N) | 0.08–0.20 | Lisää lujuutta ja korroosionkestävyyttä |
| Mangaani (Mn) | ≤2,0 | Parantaa kuumatyötä |
| Pii (Ja) | ≤1,0 | Parantaa hapettumiskestävyyttä |
| Hiili (C) | ≤0,03 | Minimoi karbidin sademäärä |
| Fosfori (P) | ≤0,03 | Vähentää haurautta |
| Rikki (S) | ≤0,02 | Parantaa konettavuutta |
2.2 Elementtien vaikutus suorituskykyyn
- Kromi ja molybdeeni: Molemmat elementit lisäävät merkittävästi vastustuskyvyn ja raon korroosiota, etenkin kloridirikkaissa ympäristöissä.
- Typpi: Parantaa vetolujuutta ja vastustuskykyä paikalliselle korroosiolle stabiloimalla duplex -mikrorakenne.
- Nikkeli: Tasapainottaa ferriitisiä ja austeniittisia vaiheita, estäminen ja parantavat sitkeyttä.
- Hiili: Lähenhiilipitoisuus minimoi rabidin sademäärän aiheuttaman rakeiden välisen korroosion riskin.
3. Mikrorakenne ja ominaisuudet
Johdatus dupleksirakenteeseen
2205 Duplex-ruostumaton teräs johtaa sen poikkeukselliset ominaisuudet kaksikaupan mikrorakenteesta, joka koostuu suunnilleen 50% ferriitti ja 50% Austeniitti.
Tämä ainutlaatuinen tasapaino yhdistää molempien vaiheiden parhaat ominaisuudet:
- Ferriitti: Tarjoaa voimaa, Stressikorroosiohalkeilunkestävyys, ja lämmönjohtavuus.
- Austeniitti: Myötävaikuttaa taipuisuuteen, sitkeys, ja parantunut korroosionkestävyys.
Mikrorakenteen vaikutus suorituskykyyn
Duplex -mikrorakenne tarjoaa selkeät edut, mukaan lukien:
- Korkean tuottolujuus, suunnilleen kahdesti austeniittisten ruostumattomien teräksien.
- Resistenssi kloridin aiheuttamaan stressikorroosiohalkeiluun.
- Parempi vastus pisteytys- ja rakokorroosiolle, etenkin korkean kloridi-ympäristöissä.
- Parannettu väsymyslujuus.
4. Suorituskykyanalyysi 2205 Duplex ruostumaton teräs
Fyysiset ominaisuudet
| Omaisuus | Arvo |
|---|---|
| Tiheys | 7.8 g/cm³ |
| Sulamisalue | 1370–1420 ° C |
| Lämmönjohtavuus (20 °C) | 15 W/m·K |
| Lämpölaajenemiskerroin (20–100 ° C) | 13 × 10⁻⁶ /K |
| Sähkövastus (20 °C) | 0.55 µω · m |
Mekaaniset ominaisuudet
Vetolujuus:
2205 Duplex -ruostumattomasta teräksestä on suuri vetolujuus, tyypillisesti alkaen 620-890 MPa.
Tämä suuri lujuus antaa materiaalille kestää merkittäviä mekaanisia kuormia rikkomatta, Tekee siitä ihanteellisen rakennesovelluksiin.
Tuottovoima:
Satolujuus 2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs on yleensä ≥450 MPa, joka on noin kaksi kertaa tavanomaisia austeniittisia ruostumattomia teräksiä.
Tämä korkea satolujuus tarjoaa erinomaisen vastustuskyvyn muovisen muodonmuutoksen suhteen, varmistaa, että komponentit 2205 säilytä heidän muodonsa ja rehellisyytensä stressin alla.
Pidentymä:
Huolimatta suuresta lujuudestaan, 2205 Duplex -ruostumaton teräs tarjoaa myös hyvän taipuisuuden, pidentymisarvo on ≥25%.
Tämä taipuisuus mahdollistaa materiaalin muodostumisen erilaisiin muotoihin valmistusprosessien aikana, kuten taivutus, rullaa, ja leimaaminen, ilman halkeilua.
Kovuus:
Kovuus 2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs on tyypillisesti alueella 270-320 HB (Brinell -kovuus).
Tämä kohtalainen kovuus tarjoaa hyvän tasapainon kulumiskestävyyden ja kyvyn koneistettujen tai hitsauksen välillä.
Korroosionkestävyys
Pyöritys- ja raon korroosionkestävyys:
2205 Duplex -ruostumattomasta teräksestä on erinomainen vastus pisteen ja raon korroosiolle, jotka ovat paikallisen korroosion yleisiä muotoja kloridia sisältävässä ympäristössä.
Sen korkea kromisisältö, molybdeeni, ja typpi myötävaikuttaa vakaan passiivisen kalvon muodostumiseen, joka vastustaa kaivojen ja rakojen aloittamista ja leviämistä.
Pintakestävyyden ekvivalentti luku (Puu) / 2205 duplex ruostumaton teräs, laskettu käyttämällä kaava pren = cr + 3.3Mo + 16N, on tyypillisesti lähellä 35, osoittaa korkean vastustuskyvyn ja raon korroosion.
Stressikorroosion halkeamiskestävyys:
Yksi tärkeimmistä eduista 2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs on sen erinomainen vastus stressikorroosiohalkeiluun (SCC).
Kloridia sisältävässä ympäristössä, jotka ovat erittäin syövyttäviä ja voivat aiheuttaa SCC: tä monissa materiaaleissa, 2205 Duplex -ruostumaton teräs toimii huomattavasti paremmin kuin austeniittiset ruostumattomat teräkset.
Duplex -mikrorakenteen ja kemiallisen koostumuksen yhdistelmä antaa sille mahdollisuuden kestää suuria vetolujuuksia ilman halkeilua syövyttävissä olosuhteissa.
Yleinen korroosionkestävyys:
2205 Duplex -ruostumaton teräs tarjoaa hyvän yleisen korroosionkestävyyden monissa ympäristöissä, mukaan lukien ilmakehän, makea vesi, ja monia kemiallisia ratkaisuja.
Sen pinnalla muodostettu passiivinen oksidikalvo tarjoaa esteen korroosiota vastaan, suojaa alla olevaa metallia hapettumiselta ja liukenemiselta.
Lämpöominaisuudet
Lämpölaajenemiskerroin:
Lämmönlaajennuksen kerroin 2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs on noin 13,7 × 10⁻⁶/° C.
Tämä arvo on suhteellisen lähellä hiiliterästä, mikä helpottaa liittymistä 2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs hiiliteräskomponentit sovelluksissa, joissa lämpöpyöräily on mukana.
Korkean lämpötilan suorituskyky:
2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs ylläpitää hyviä mekaanisia ominaisuuksia kohonneissa lämpötiloissa.
Jopa noin 300 ° C, Se säilyttää merkittävän osan huoneenlämpötilastaan, tekemällä siitä sopivan sovelluksiin, kuten lämmönvaihtimiin, kattilat, ja uunikomponentit, jotka toimivat kohtalaisissa korkeissa lämpötiloissa.
Hitsausominaisuudet
2205 Kaksinkertainen ruostumaton teräs voidaan hitsata käyttämällä erilaisia hitsausprosesseja, mukaan lukien kaasun volframi kaarihitsaus (Gtaw), kaasumetallikielihitsaus (Juontaa), ja suojattu metallikaarihitsaus (Smaw)
Kuitenkin, Hitsauksen eheyden varmistamiseksi on noudatettava asianmukaisia hitsaustekniikoita ja -menetelmiä.
Hitsauksen aikana, Vaiheen epätasapainon riski lämpöä koskevalla vyöhykkeellä (HAZ), joka voi johtaa korroosionkestävyyden ja mekaanisten ominaisuuksien vähentymiseen
To mitigate this, it is essential to use appropriate filler metals, such as ER2209, which have a similar chemical composition to 2205 duplex ruostumaton teräs
Lisäksi, controlling the heat input during welding and maintaining a low interpass temperature (usually below 150°C) helps to minimize the formation of detrimental phases in the HAZ.
Käsittelyominaisuudet
Kuuma työ:
2205 duplex stainless steel can be hot worked at temperatures ranging from 950-1100°C
During hot working, the material is more ductile and can be shaped into various forms, such as forgings, rolled products, and extrusions
Kuitenkin, it is important to avoid working the material at temperatures below the recommended range, as this can lead to cracking and a decrease in mechanical properties.
Kylmästö:
2205 duplex stainless steel also has good cold working properties
It can be cold-rolled, cold-drawn, ja kylmämuodostunut tuottamaan komponentteja, joilla on tarkat mitat
Kylmä työ voi lisätä materiaalin vahvuutta työn kovettumisen kautta, Mutta se myös vähentää sen ulottuvuutta
Siksi, Keskitason hehkutus voidaan tarvita kylmätyöprosessien aikana materiaalin taipuvuuden palauttamiseksi ja halkeilun estämiseksi.
5. Valmistus- ja käsittelytekniikka
5.1 Sulatus- ja casting
Tuottajat sulaa romu ja seosilisäykset sähkökaariuunissa (Eaf), Siirrä sitten argon-hapityyppiin (Aod) muunnin dekarburoida ja hienosäätää koostumusta, erityisesti typpipitoisuus.
Investointi reitit esilämmittävät muotit (~ ~ 1100 °C), Sulaa 2205, ja jähmettyä kontrolloidussa jäähdytyksessä segregaation ja huokoisuuden minimoimiseksi.
5.2 Kuuma työ
Dupleksi 2205 hyväksyy kuuman muodonmuutoksen ~ 1230 ° C matalalla muodostuvilla kuormilla.
Pitäminen yläpuolella ~ 1050 ° C estää ferriittihalkeamisen ja sigmafaasin saostumisen; Postformatiivinen nopea sammutus säilyttää kaksipuolisen tasapainon.
| Käsitellä | Lämpötila -alue | Huomautuksia |
|---|---|---|
| Ratkaisu | 1020–1100 ° C | Jota seuraa veden sammutus sigmafaasin välttämiseksi |
| Kuuma liikkuva | 1050–1150 ° C | Vältä pitkittyneitä pitoisuuksia lähellä 475 ° C Surkotehuippu |
5.3 Kylmästö
2205 työvoimaa nopeammin kuin 316L. Taivutus tai piirtäminen yli ~ 20 % Vähennys vaatii välilaskujen hehkut ulottuvuuden ja tasapainotusvaiheiden palauttamiseksi.
Karbidiresistenttien jäähdytysnesteiden ja karbidityökalujen sitoutuminen parantaa konettavuutta.
5.4 Hitsaus
Yleiset menetelmät (Tig, MINULLE, Saha) toimi hyvin ilman esilämmitystä; ylläpitää interpass ≤ 150 ° C ja lämpölähtö 0,5–1,0 kJ/mm ferriitin ehtymisen välttämiseksi.
Postisivu (1040 °C) ja sammutus palauttaa vaiheen tasapaino ja poista metallien välinen.
5.5 Pintakäsittely
– Pintalingling & Passivointi Palauttaa passiivisen kalvon valmistuksen jälkeen.
– Sähkökiillotus saavuttaa RA < 0.4 µm, elintärkeä farmaseuttiselle hygienialle.
– Ammut lisää väsymystä; pinnoitteet (esim., Peto) entisestään vastustaa hankausta.
6. Ydinsovellukset 2205 Duplex ruostumaton teräs
6.1 Öljy- ja kaasuteollisuus
2205 Duplex -ruostumaton teräs on mullistanut öljy- ja kaasu Ala käsittelemällä kriittisiä haasteita korroosioalttiissa ympäristöissä.
Sen korkea vastus rikkivetylle (H₂s) Stressikorroosion halkeaminen tekee siitä välttämättömän merenpohjaputket, kaivopäälliköt, ja erottimet.
Esimerkiksi, Syvän veden hankkeissa, kuten Liza -kenttä Guyanassa, 2205 Saumattomia putkia käytetään merenpinnan tuotantojärjestelmissä, kestävät paineet ylittävät 10,000 PSI ja lämpötilat jopa 150 ° C.
Verrattuna perinteiseen 316L ruostumattomasta teräksestä, 2205 vähentää seinämän paksuutta 30% ylläpitäen samalla rakenteellista eheyttä, Tuloksena offshore -alustojen merkittäviä painonsäästöjä.
Avainsovellukset:
- Merenalaiset jakoputket: Vastusta kloridin indusoimaa rei'itystä merivedessä.
- Reikätyökalut: Kestävä H₂s ja co₂ -korroosio hapan kaasukaivoissa.
- Kelluvat tuotantojärjestelmät: Tarjoa kevyitä, mutta vankkoja materiaaleja nouseville ja kiristimille.
6.2 Suolanpoistolaitteet
Suolanpoistokasveissa, Duplex Ruostumattomasta teräksestä torjuu korkea-kloridi-suolaveden aggressiivisia vaikutuksia
Sen pren -arvo 35 varmistaa pistämiskestävyyden ympäristöissä, joiden kloridipitoisuudet ylittävät 20,000 ppm
Esimerkiksi, Arabiemiirikunnissa Jebel Ali -potilassa, 2205 lämmönvaihtimet ja käänteisosmoosi (Rouva) Kalvot toimivat tehokkaasti merivedessä 35,000 PPM -kloridi, Huoltokustannusten vähentäminen 50% verrattuna 316L.
Tekniset edut:
- Lämmönsiirtotehokkuus: Korkeampi lämmönjohtavuus (15 W/m·K) kuin austeniittiset teräkset parantavat energiatehokkuutta.
- Hitsattavuus: ER2209 Filler -metalli ylläpitää korroosionkestävyyttä hitsatuissa liitoksissa.
- Tapaustutkimus: Saudi -Arabian suolanpoistolaitos 2205 tubulaariset lämmönvaihtimet ilmoittivat käyttöiän 15 vuotta, kolminkertainen 316L.
6.3 Kemialliset reaktorit
Kemiallinen prosessointi vaatii materiaaleja, jotka kestävät äärimmäisen pH- ja lämpötilan vaihtelut.
2205 Evenee sovelluksissa, kuten:
- Happohuoansulatussäiliöt: Vastustaa rikkihappoa (20% pitoisuus 60 ° C: ssa) korroosionopeudella <0.1 mm/vuosi.
- Ammoniakkisynteesireaktorit: Ylläpitää lujuutta 300 ° C: ssa ja painostaa 200 baari.
- Farmaseuttiset reaktorit: Täyttää FDA -standardit hygienialle suunnittelulle, elektrofoloiduilla pinnoilla (RA ≤0,8 μm) bakteerien tarttumisen estämiseksi.
Innovaatio: A Basf kemiallinen kasvi, 2205 Reaktorit Hastelloy C-276 -vuorien kanssa saavutettiin a 40% seisokkien väheneminen korroosioon liittyvien vikojen vuoksi.
6.4 Ruoka- ja lääketeollisuus
2205 Duplex -ruostumattomasta teräksestä varmistaa tiukkojen hygieniastandardien noudattamisen samalla kun vastustaa orgaanisia happoja ja kaustisia puhdistusaineita.
- Meijeri: Maitohappo maitohappoa maidon pastörointijärjestelmissä.
- Biofarmaseuttiset reaktorit: Kestää toistuvia sterilointisyklejä (höyryä 121 ° C: ssa ja 0.2 MPa).
- Panimolaitteet: Välimerkkien etikkahapossa käyminen säiliöissä.
Sertifikaatit:
- FDA 21 CFR 175.300: Hyväksytty elintarvikkeiden yhteyshenkilö.
- Bpe: Bioprosessointistandardien mukainen pintapinta- ja hitsauslaadun suhteen.
6.5 Muut erikoistuneet sovellukset
- Meriarkkitehtuuri: Käytetty tuulen turbiinin perustamisperusteet sen kestävyyden puolesta vuorovesien korroosiolle.
- Ydinvoima: Valittu käytettyihin polttoaineen säilytystelineisiin sen gammasäteilykestävyyden vuoksi.
- Aurinkoenergia: Ihanteellinen aurinkosähkö (PV) paneelikehykset rannikkoalueilla, 25 vuoden takuu suolakorroosiolle.
7. Laadun tarkastus ja standardit
7.1 Kemikaali- & Mekaaninen testaus
Tuottajat tarkistavat koostumuksen optisen emissiospektroskopian ja Spark-OES: n avulla ASTM A479/A182 Specs -sovellukselle, varmistaa c ≤ 0.03 % ja n ≥ 0.14 %.
Mekaaniset testit (vetolujuus, Charpy-V-) Vahvista sato ≥ 450 MPA ja iskun sitkeys > 40 J at - 50 °C.
7.2 Metallifaasien välinen havaitseminen
ASTM A923 -menetelmä A/B/C ja ISO 17781 Määritä ferrikloridin upotus ja metallografia Sigman havaitsemiseksi, kita, ja nitridit; Kriittinen pitkäaikaiselle sitkeydelle ja korroosiokäyttäytymiselle.
7.3 Korroosiotestaus
– ASTM G48 (Ferrikloridi) Arvioi CPT: n ja raon korroosionkestävyyden.
– ASTM G5/G61 Polarisaatiotestit määrittävät potentiaalin pintapotentiaalin.
– NACE TM0177 H₂s Cracking -protokollat todistavat hapan palvelun valmiudet.
7.4 Pintakäsittely & Ulottuvuusohjaus
ASME BPE ja EN ISO 11607 Määritä Electropolish RA- ja mikrofinish -vaatimukset. NDT -menetelmät (Ut, Pt, Rt) Tarkasta hitsausedellytys paineen rajojen komponenteissa.
8. Vertailu muihin ruostumattomiin teräksiin
| Omaisuus | 2205 Dupleksi | 1.4301 Ruostumaton teräs | 316L -austeniittinen | 2507 Super -duplex |
|---|---|---|---|---|
| Tuottolujuus (MPa) | 450–620 | 205 | 205–250 | 550–700 |
| Puu (Pintakestävyys) | 35 | 18–20 | 25 | 40 |
| Maksaa (USD/TON) | $3,500- 4500 dollaria | $1,500- 2500 dollaria | $2,000- 3000 dollaria | $6,000- 8000 dollaria |
| Max -palvelun lämpötila (°C) | 300 | 870 (ajoittainen käyttö) | 400 | 300 |
| Kloridistressin korroosionkestävyys | Erinomainen (5x 316L) | Huono (alttiina SCC: lle alla 100 ppm cl⁻) | Kohtalainen (sopiva jhk <300 ppm cl⁻) | Poikkeuksellinen (puolesta >5,000 ppm cl⁻) |
| Tyypillisiä sovelluksia | Meriveden järjestelmät, kemiallinen käsittely | Yleiskäyttö (keittiövälineet, arkkitehtuuri-) | Elintarvikekäsittely, merilaitteisto | Syvänmeren öljyalustat, ydinlaitteet |
Strategiset oivallukset:
- Kustannus vs.. suorituskykyä: 2205 tarjoaa a 30% kustannussäästöt 2507 kohtalaisissa kloridiympäristöissä.
- Pitkäikäisyys: 2205 ylittää 316L kloridirasituskorroosiossa 5 x, pidentämällä palveluaikaa 5 to 25 vuotta.
9. Yhteenveto
2205 Duplex -ruostumaton teräs on todistus metallurgisesta innovaatiosta, Marrieraa austeniittisten ja ferriitisten terästen edut.
Se tarjoaa vertaansa vailla olevan voiman tasapainon, korroosionkestävyys, ja kustannustehokkuus.
2205 Duplex Ruostumattomasta teräksestä korkea lujuus, poikkeuksellinen korroosionkestävyys, ja hitsattavuus tekee siitä välttämättömän teollisuudenaloilla, jotka vaihtelevat offshore -öljynporauslautoista kemiallisiin kasveihin.