무엇인가요 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸

1. 소개

정의의 정의 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸

2205 이중 스테인리스 스틸, 통합 번호 시스템으로 공식적으로 알려져 있습니다 (우리를) 지정 S32205 및 S31803, 야금 공학에서 놀라운 성과를 나타냅니다.

이 유형의 스테인레스 스틸 50% 오스테 나이트와 50% 페라이트 단계, "듀플렉스"라는 이름을 부여합니다.

이 이중 위상 구조는 부여됩니다 2205 우수한 기계적 특성과 우수한 부식 저항의 조합이있는 이중 스테인리스 스틸, 다양한 산업에서 인기있는 자료로 만들었습니다.

개발 배경 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸

이중 스테인리스 스틸의 개발은 20 세기 초에 시작되었습니다., 1970 년대와 1980 년대에 크게 발전하고 있습니다.

이 진화는 고 클로라이드 환경에서 국소 부식에 대한 내성이 향상된 재료에 대한 수요에 의해 주도되었습니다., 해외 석유 및 가스 부문과 같은.

2205 최적의 비용 균형으로 인해 가장 널리 사용되는 이중 등급으로 등장했습니다., 성능, 그리고 다양성.

이름 지정 원산지 및 일반적인 별칭

"2205"라는 이름은 대략적인 화학적 조성을 나타냅니다: 22% 크롬 및 5% 니켈.

"듀플렉스"라는 용어는 순수한 오스테 나이트 또는 페라이트 스테인레스 강과 구별되는 이중 상 미세 구조를 강조합니다..

• 미국 S32205 (우리를. 지정)
• 안에 1.4462 (유럽 ​​표준)
• SAF 2205 (Sandvik 상표)

2205 이중 스테인리스 스틸 패밀리 상태

2205 이중 스테인레스 스틸은 이중 스테인레스 스틸 패밀리에 속합니다., 여기에는 다른 화학 성분 및 성능 특성이있는 다른 변형도 포함.

그 중, 2205 "표준"또는 "중간 합금"이중 스테인리스 스틸로 간주됩니다.

하위 합금 듀플렉스 강과 비교합니다, 향상된 부식 저항 및 기계적 특성을 제공합니다.

하지만, "슈퍼 듀플렉스"및 "하이퍼 듀플렉스"스테인리스 강과 비교할 때, 합금 함량이 더 높습니다, 2205 광범위한 응용 프로그램에서 여전히 탁월한 성능을 제공하면서 비용 효율적입니다..

2. 화학적 구성 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸

2.1 화학 성분

의 화학적 조성 2205 이중 스테인레스 스틸은 고유 한 특성을 달성하도록 신중하게 설계되었습니다..

아래 표는 일반적인 구성을 간략하게 설명합니다:

2.2 성능에 대한 요소의 영향

• 크롬 및 몰리브덴: 두 요소 모두 피팅 및 틈새 부식에 대한 저항을 크게 향상시킵니다., 특히 염화물이 풍부한 환경에서.
• 질소: 이중 미세 구조를 안정화하면서 국소 부식에 대한 인장 강도와 저항성을 향상시킵니다..
• 니켈: 페라이트 및 오스테 나이트 단계의 균형을 유지합니다, 브라이언스 방지 및 강인성 향상.
• 탄소: 저탄소 함량은 카바이드 침전으로 인한 입자 간 부식의 위험을 최소화합니다..

3. 미세 구조 및 특성

이중 구조 소개

2205 이중 스테인레스 스틸, 이는 대략으로 구성됩니다 50% 페라이트와 50% 오스테 나이트.

이 독특한 균형은 두 단계의 최고의 기능을 결합합니다.:

• 페라이트: 힘을 제공합니다, 응력 부식 균열에 대한 저항, 열전도도.
• 오스테 나이트: 연성에 기여합니다, 인성, 및 강화 된 부식 저항.

성능에 미세 구조의 영향

이중 미세 구조는 뚜렷한 장점을 제공합니다, 포함:

• 높은 항복 강도, 오스테 나이트 스테인레스 강의 약 두 배.
• 염화물 유발 응력 부식 균열에 대한 저항.
• 구덩이와 틈새 부식에 대한 우수한 저항, 특히 높은 클로라이드 환경에서.
• 피로 강도 향상.

4. 성능 분석 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸

물리적 특성

기계적 특성

인장강도:

2205 이중 스테인레스 스틸은 인장 강도가 높습니다, 일반적으로 범위는 620-890 MPa.

이 높은 강도는 재료가 깨지지 않고 상당한 기계적 부하를 견딜 수있게합니다., 구조 적용에 이상적입니다.

항복 강도:

의 항복 강도 2205 이중 스테인레스 스틸은 일반적으로 ≥450 MPa입니다, 기존의 오스테 나이트 스테인레스 강의 두 배입니다..

이 높은 항복 강도는 플라스틱 변형에 대한 탁월한 저항을 제공합니다., 구성 요소가 만들어 지도록 보장합니다 2205 스트레스 하에서 그들의 모양과 무결성을 유지하십시오.

연장:

높은 강도에도 불구하고, 2205 이중 스테인레스 스틸은 또한 좋은 연성을 제공합니다, 신장 값이 ≥25%.

이 연성은 제조 공정 동안 재료를 다양한 모양으로 형성 할 수 있도록합니다., 굽힘과 같은, 구르는, 그리고 스탬핑, 크래킹없이.

경도:

의 경도 2205 이중 스테인레스 스틸은 일반적으로 범위에 있습니다 270-320 HB (브리넬 경도).

이 적당한 경도는 내마모성과 가공 또는 용접 능력 사이의 균형을 잘 제공합니다..

부식 저항

구덩이 및 틈새 부식 저항:

2205 이중 스테인레스 스틸은 구덩이와 틈새 부식에 대한 저항력이 뛰어납니다, 클로라이드 함유 환경에서 일반적인 형태의 국소 부식.

크롬의 높은 함량, 몰리브덴, 그리고 질소는 구덩이와 틈새의 시작과 전파에 저항하는 안정적인 수동 필름의 형성에 기여합니다..

구덩이 저항 등가 숫자 (목재) ~의 2205 이중 스테인리스 스틸, 공식 pren = cr을 사용하여 계산됩니다 + 3.3모 + 16N, 일반적으로 주변에 있습니다 35, 구덩이와 틈새 부식에 대한 높은 저항을 나타냅니다.

응력 부식 균열 저항:

주요 장점 중 하나입니다 2205 이중 스테인레스 스틸은 응력 부식에 대한 탁월한 저항입니다. (SCC).

클로라이드 함유 환경에서, 부식성이 높고 많은 재료에서 SCC를 유발할 수 있습니다., 2205 이중 스테인리스 스틸.

이중 미세 구조와 화학 조성의 조합은 부식성 조건에서 균열없이 높은 인장 응력을 견딜 수있게합니다..

일반적인 부식 저항:

2205 이중 스테인리스 스틸은 다양한 환경에서 우수한 일반적인 부식 저항을 제공합니다., 대기를 포함하여, 민물, 그리고 많은 화학 용액.

표면에 형성된 수동 산화물 필름은 부식에 대한 장벽을 제공합니다., 산화 및 용해로부터 기초 금속을 보호합니다.

열 특성

열팽창 계수:

열 팽창 계수 2205 이중 스테인레스 스틸은 약 13.7 × 10/° C입니다.

이 값은 탄소강과 비교적 가깝습니다., 가입하기가 더 쉬워집니다 2205 열 순환이 관련된 응용 분야에서 탄소강 성분이있는 이중 스테인레스 스틸.

고온 성능:

2205 이중 스테인리스 스틸은 높은 온도에서 우수한 기계적 특성을 유지합니다..

약 300 ° C까지, 그것은 실내 온도 강도의 상당 부분을 유지합니다, 열 교환기와 같은 응용 프로그램에 적합합니다, 보일러, 및 중간 정도의 고온에서 작동하는 용광로 구성 요소.

용접 특성

2205 이중 스테인레스 스틸은 다양한 용접 공정을 사용하여 용접 할 수 있습니다., 가스 텅스텐 아크 용접 포함 (gtaw), 가스 금속 아치 용접 (간이), 및 차폐 된 금속 아크 용접 (SMAW)

하지만, 용접의 무결성을 보장하기 위해 적절한 용접 기술과 절차를 따라야합니다..

용접 중, 열 영향 구역에서 위상 불균형의 위험이 있습니다. (위험요소), which can lead to a decrease in corrosion resistance and mechanical properties

To mitigate this, it is essential to use appropriate filler metals, such as ER2209, which have a similar chemical composition to 2205 이중 스테인리스 스틸

추가적으로, 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.

처리 속성

뜨거운 작업:

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

하지만, 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.

냉담한 일:

2205 이중 스테인레스 스틸에는 또한 냉간 작업 특성이 우수합니다

냉담 할 수 있습니다, 차가운, 정확한 크기의 구성 요소를 생성하기 위해 냉간 형성

차가운 작업은 작업 강화를 통해 재료의 강도를 높일 수 있습니다., 그러나 그것은 또한 연성을 줄입니다

그러므로, 냉 작업 공정 중에는 재료의 연성을 복원하고 균열을 방지하기 위해 중간 어닐링이 필요할 수 있습니다..

5. 제조 및 가공 기술

5.1 제련 및 캐스팅

생산자는 전기 아크로에서 스크랩 및 합금 첨가를 녹입니다. (EAF), 그런 다음 아르곤-산소 디카베이션으로 이동하십시오 (aod) 변환기로 변환하여 구성을 미세 조정합니다, 특히 질소 함량.

투자 주조 경로 예열 금형 (~ 1100 ℃), 용융 2205, 분리 및 다공성을 최소화하기 위해 제어 된 냉각 하에서 굳어집니다..

5.2 뜨거운 작업

이중 2205 최대 ~까지의 열 변형을 허용합니다 1230 낮은 형성 하중의 ° C.

위의 ~ 1050 ° C는 페라이트 균열과 시그마 상 침전을 방지합니다; 포스트 포스트 형성 급속 켄칭은 이중 균형을 유지합니다.

5.3 냉담한 일

2205 316L보다 더 빠른 작업장. 굽힘 또는 그리기를 넘어 ~ 20 % 감소는 연성 및 재조정 단계를 복원하기 위해 중간 솔루션 어닐링을 요구합니다..

탄화물 내성 냉각제와 탄화물 도구의 참여는 가공성을 향상시킵니다.

5.4 용접

일반적인 방법 (싸움, 나, 봤다) 예열없이 잘 작동합니다; 인터페이스 ≤ 유지 ≤ 150 페라이트 고갈을 피하기 위해 ° C 및 열 입력 0.5–1.0 kJ/mm.

웰드 포스트 솔루션 어닐링 (1040 ℃) 위상 균형을 다시 설정하고 금속 간을 제거하십시오.

5.5 표면 처리

– 산세 & 패시베이션 제조 후 수동 필름을 복원합니다.
– 전기 폴리싱 RA를 달성합니다 < 0.4 µm, 제약 위생에 필수.
– 샷 피닝 피로의 삶을 촉진합니다; 코팅 (예를 들어, PEO) 내마모성에 더욱 저항합니다.

6. 핵심 응용 프로그램 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸

6.1 석유 및 가스 산업

2205 이중 스테인리스 스틸이 혁명을 일으켰습니다 석유 및 가스 부식이 발생하기 쉬운 환경에서 중요한 과제를 해결함으로써 부문.

황화수소에 대한 높은 저항성 (h₂s) 응력 부식 균열은 해저 파이프 라인에 필수 불가결합니다, 우물, 그리고 분리기.

예를 들어, 가이아나의 Liza Field와 같은 심해 프로젝트에서, 2205 원활한 튜브는 해저 생산 시스템에 사용됩니다, 지속적인 압력이 초과됩니다 10,000 PSI 및 온도 최대 150 ° C.

전통적인 316L 스테인리스 스틸과 비교합니다, 2205 벽 두께를 줄입니다 30% 구조적 무결성을 유지하는 동안, 해외 플랫폼의 중량 절약이 크게 절약됩니다.

주요 응용 프로그램:

• 해저 매니 폴드: 해수에서 염화물로 인한 피팅에 저항하십시오.
• 다운 홀 도구: 사워 가스 우물에서의 hing 및 co₂ 부식을 견딜 수 있습니다.
• 플로팅 생산 시스템: 라이저와 텐셔너에게 가벼우면서도 강력한 재료를 제공하십시오.

6.2 담수화 장비

담수화 식물에서, 이중 스테인레스 스틸은 고 클로라이드 소금물의 공격적인 효과와 싸우고 있습니다.

그 pren 가치 35 염화물 농도를 초과하는 환경에서 구덩이에 대한 저항을 보장합니다. 20,000 ppm

예를 들어, 아랍 에미리트의 Jebel Ali Deforalination 공장에서, 2205 열교환 기 및 역삼 투 (로) 막은 해수에서 효율적으로 작동합니다 35,000 ppm 클로라이드, 유지 보수 비용 절감 50% 316L에 비해.

기술적 이점:

• 열 전달 효율: 더 높은 열전도율 (15 W/m·K) 오스테 나이트 강보다 에너지 효율을 향상시킵니다.
• 용접성: ER2209 필러 금속은 용접 조인트에서 부식성을 유지합니다.
• 사례 연구: 사우디 담수화 공장을 사용합니다 2205 관형 열교환 기는 서비스 수명을보고했습니다 15 연령, 316L의 트리플.

6.3 화학 반응기

화학 처리는 극심한 pH 및 온도 변화를 견딜 수있는 재료를 요구합니다..

2205 다음과 같은 응용 프로그램에서 탁월합니다:

• 산성 소화 탱크: 황산에 저항합니다 (20% 60 ° C에서의 농도) 부식 속도로 <0.1 mm/년.
• 암모니아 합성 반응기: 300 ° C에서 강도를 유지하고 최대 압력 을가합니다 200 술집.
• 제약 원자로: 위생 설계에 대한 FDA 표준을 충족합니다, 전기 표면으로 (Ra ≤0.8 μm) 박테리아 접착을 방지합니다.

혁신: a BASF 화학 공장, 2205 Hastelloy C-276 라이너를 갖는 원자로를 달성했습니다 40% 부식 관련 실패로 인한 다운 타임 감소.

6.4 식품 및 제약 산업

2205 이중 스테인리스 스틸.

• 유제품 가공: 우유 저온 살균 시스템에서 젖산에 저항합니다.
• 바이오 제약 반응기: 반복 된 멸균 사이클을 견딜 수 있습니다 (121 ° C에서 증기 0.2 MPa).
• 양조장 장비: 발효 탱크에 아세트산에 저항합니다.

인증:

• FDA 21 CFR 175.300: 음식 접촉 승인.
• ASME BPE: 표면 마감 및 용접 품질을위한 바이오 프로세싱 표준을 준수.

6.5 다른 특수 응용 프로그램

• 해양 건축: 사용 해외 풍력 터빈 기초 조력 부식에 대한 저항.
• 원자력: 감마 방사선 저항으로 인해 소비 된 연료 저장 랙으로 선정되었습니다..
• 태양 에너지: 이상적입니다 태양 광 (PV) 패널 프레임 해안 지역에서, 소금 안개 부식에 대한 25 년 보증.

7. 품질 검사 및 표준

7.1 화학적인 & 기계 테스트

생산자는 광학 방출 분광법을 통해 구성을 확인하고 ASTM A479/A182 사양에 대한 Spark-OES, C ≤ 보장 0.03 % 그리고 n ≥ 0.14 %.

기계 테스트 (인장, Charpy V-notch) 수율 ≥를 확인하십시오 450 MPA 및 충격 강인성 > 40 J at - 50 ℃.

7.2 금속 간 위상 감지

ASTM A923 방법 A/B/C 및 ISO 17781 시그마를 감지하기 위해 염화 제 2 철 침지 및 금속 조영술을 처방하십시오, 치, 그리고 질화물; 장기적인 강인함과 부식 행동에 중요합니다.

7.3 부식 테스트

– ASTM G48 (염화 제 2 철) CPT 및 틈새 부식 저항을 평가합니다.
– ASTM G5/G61 편광 테스트는 구덩이 잠재력을 정량화합니다.
– NACE TM0177 HATS 크래킹 프로토콜은 Sour Service Readiness를 인증합니다.

7.4 표면 마감 & 치수 제어

ASME BPE 및 EN ISO 11607 Elecretopolish RA 및 Microfinish 요구 사항을 정의하십시오. NDT 방법 (ut, Pt, Rt) 압력 부양 성분의 용접 무결성을 검사하십시오.

8. 다른 스테인레스 강과 비교

전략적 통찰력:

• 비용 대 비용. 성능: 2205 a 30% 비용 절감 2507 적당한 염화물 환경에서.
• 장수: 2205 염화물 스트레스 부식에서 316L보다 5x를 능가합니다, 서비스 수명 확장 5 에게 25 연령.

9. 요약

2205 이중 스테인레스 스틸은 야금 혁신의 증거로서, 오스테 나이트 및 페라이트 강의 이점을 결혼시킵니다.

비교할 수없는 힘의 균형을 제공합니다, 내식성, 비용 효율성.

2205 이중 스테인리스 스틸 고강도, 뛰어난 부식 저항, 그리고 용접성은 해외 석유 굴착 장치에서 화학 공장에 이르기까지 산업에서 필수 불가능합니다..