Stale duplex i ich rodzaje

Opis

Stal duplex

Należy zauważyć, że ta stal jest nazywana dwufazową, ponieważ ma fazy austenityczne i ferrytyczne.

Duplex stal nierdzewna jest dość popularna. Ostatnio zyskał jeszcze większą popularność. W jego produkcję zaangażowanych jest wielu producentów. Poprzedza to kilka powodów:

• zwiększony stopień wytrzymałości, który pozwala zmniejszyć wagę wytwarzanych produktów;
• odporność na procesy korozyjne, zwłaszcza pękanie.

Konferencje dwustronne odbywają się mniej więcej co dwa lub trzy lata. Przedstawiają ciekawe artykuły z głęboką zawartością techniczną. Obecnie stal duplex jest aktywnie promowana na rynku towarów i usług. Na rynku regularnie pojawiają się nowe marki wprowadzające ten produkt na rynek.

Pomimo dużego udziału optymizmu, według statystyk, ten produkt stanowi około jednego do trzech procent rynku.

Informacje ogólne

Pomysł stworzenia produktu pojawił się po raz pierwszy na początku ubiegłego wieku. Pierwsze topienie przeprowadzono w latach 30-tych. W ostatnich latach można było zauważyć wyraźny wzrost udziału wykorzystania materiałów. Wynika to z usprawnienia procesów produkcyjnych. Wcześniej regulowano zawartość azotu w produkcji.

Stal nierdzewna austenityczna (AISI 304), ferrytyczna (AISI 430) jest łatwa w produkcji. Łatwy w obsłudze. Składają się z jednej fazy — austenitu lub ferrytu. Są szeroko stosowane w różnych dziedzinach. Każdy typ ma swoje wady techniczne:

1. Austenityczne. Charakteryzują się niskimi właściwościami wytrzymałościowymi. Przybliżona granica plastyczności wynosi 0,2% bezpośrednio po austenityzacji 200 MPa. Produkt ma niską odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe.
2. Ferrytyczne. Takie wady są charakterystyczne: minimalna wytrzymałość, która jest nieco wyższa niż w przypadku poprzedniego typu. Przybliżona granica plastyczności — 0,2% to 250 MPa. Produkt nie zgrzewa się dobrze przy dużych grubościach. Różni się kruchością, gdy temperatura spada.

Ze względu na wysoką zawartość niklu w składzie austenityczna stal nierdzewna jest droga. To sprawia, że produkt jest mniej poszukiwany.

Ideą stworzenia rozważanego produktu jest dobranie odpowiedniego składu chemicznego, który daje podobną objętość ferrytu, czyli austenitu. Skład fazowy daje takie pozytywne cechy:

1. Cechy wytrzymałościowe. Przybliżona granica plastyczności wynosi 0,2%. Producenci oferują wyrób po austenityzacji — 400−450 MPa. Minimalizuje to przekrój poprzeczny elementów. Waga produktu zmniejsza się. Ma sens w takich obszarach jak:

• zbiorniki ciśnieniowe, zbiorniki stalowe;
• mosty.

2. Możliwość spawania dużych grubości.
3. Wysoki stopień udarności. Wyższe niż ferrytyczna stal nierdzewna. Szczególnie wyraźnie widać to w niskich temperaturach: — 50 stopni Celsjusza. Może wytrzymać do — 80 stopni Celsjusza.
4. Odporność na korozję naprężeniową. Na to zjawisko podatna jest austenityczna stal nierdzewna. Nowoczesne materiały pozwalają oprzeć się temu procesowi. Zaleta jest ważna przy produkcji takich konstrukcji:

• zbiorniki przeznaczone do podgrzewania ciepłej wody;
• zbiorniki do warzenia;
• rośliny koncentracyjne;
• ramy basenowe.

W jaki sposób uzyskuje się równowagę stali nierdzewnych typu duplex?

Można zrozumieć, w jaki sposób uzyskuje się taki produkt, porównując skład dwóch typów: austenitycznej — AISI 304 i ferrytycznej — nierdzewnej AISI 430.

Główne składniki materiałów można podzielić na ferrytyczne, austenityzujące. Każdy z nich pomaga stworzyć określoną strukturę.

Pierwiastki ferrytyczne to Cr (chrom), Si (krzem), Mo (molibden), W (wolfram), Ti (tytan), Nb (niob).

Składniki austenityzujące: C (węgiel), Ni (nikiel), Mn (mangan), N (azot), Cu (miedź).

Marka AISI 430 posiada elementy ferrytyczne. Jego struktura jest ferrytyczna. Gatunek AISI 304 wyróżnia się austenityczną strukturą dzięki obecności w składzie ośmioprocentowej zawartości niklu. Aby otrzymać dupleks z obecnością około pięćdziesięciu procent każdej fazy, potrzebna jest równowaga składników austenityzujących i ferrytycznych. Jest to główny powód, dla którego stężenie niklu w takiej stali nierdzewnej jest znacznie niższe niż w stali austenitycznej.

Niektóre marki, które niedawno pojawiły się na nowoczesnym rynku, wykorzystują związek manganu, azotu, aby znacznie zminimalizować obecność niklu. Ma to korzystny wpływ na kształtowanie się kosztów produkcji.

Do dziś technologia produkcji takiej stali nierdzewnej stopniowo nabiera tempa. Każdy producent oferuje własną markę. Istnieje wiele marek zajmujących się produkcją i sprzedażą stali duplex. Nieco później będzie można zobaczyć, jak czołowi producenci wchodzą na rynek.

Duplex odporność na korozję

Ze względu na różnorodność materiałów, identyfikując odporność na korozję, łączy się je z gatunkami austenitycznymi, ferrytycznymi. Odporność na korozję to nie to samo. Równoważnik odporności na wżery (PREN) można wykorzystać do klasyfikacji producentów.

Wybierając rodzaj stali, należy zwrócić uwagę na to, jak nadaje się ona do pracy w określonym środowisku korozyjnym.

Pękanie korozyjne naprężeniowe

SCC to rodzaj korozji, który pojawia się pod wpływem całego szeregu czynników zewnętrznych:

• środowisko korozyjne;
• naprężenie rozciągające;
• warunki wysokotemperaturowe do +50 stopni Celsjusza.

Stale duplex, takie jak stale austenityczne, takie jak AISI 304 i AISI 316, są podatne na pękanie korozyjne naprężeniowe. Następujące materiały są bardziej odporne na pękanie:

• ferrytyczny;
• stale duplex;
• stale austenityczne charakteryzujące się wysokim stężeniem niklu w składzie.

Odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe umożliwia zastosowanie dupleksu w wielu typach procesów prowadzonych w warunkach wysokiej temperatury:

• stosowany do produkcji konstrukcji do podgrzewania wody;
• używany do produkcji zbiorników do warzenia piwa;
• używany do produkcji instalacji do odsalania.

Konstrukcje stalowych ram basenów są również znane ze swojej tendencji do naprężeń korozyjnych. Stosowanie prostych austenitycznych stali nierdzewnych do spawania jest surowo zabronione. Odpowiednie do tej procedury są stale austenityczne znane z wysokiej zawartości niklu. Stal Super Duplex jest doskonałą alternatywą dla tego materiału.

Przyczyny powolnej wszechobecności stali duplex

Wysoka wytrzymałość, szeroki zakres wartości odporności na zjawiska korozyjne, średni stopień spawalności — to wszystko powinno podnieść poziom produkcji tego materiału. Ale musisz zrozumieć, że takie stale mają pewne wady. Zapobiegają one pełnemu pokryciu rynku przez stal duplex.

Zwiększony stopień wytrzymałości jest uważany za jedną z wad, jeśli chodzi o produktywność przetwarzania surowców pod ciśnieniem. Wskazuje to na mniejszą zdolność do odkształcania niż stale austenityczne. Z tego powodu materiał nie nadaje się do wytwarzania wyrobów wymagających dużej plastyczności. Gdy zdolność do tego rodzaju odkształcenia jest na akceptowalnym poziomie, wymagana jest wystarczająca siła, aby nadać surowi odpowiedni kształt, na przykład podczas gięcia rur. Jest jeden wyjątek od reguły dotyczącej niezadowalającej skrawalności skrawania: LDX 2101 firmy Outokumpu.

Proces topienia stali duplex jest dość skomplikowany i pracochłonny. Jeśli technologia produkcji zostanie naruszona, mogą pojawić się bardziej niepożądane fazy.

Tworzenie się fazy sigma odnotowuje się, gdy występuje niedobór szybkości chłodzenia podczas produkcji i spawania. Jeśli w stali przeważa duża liczba pierwiastków stopowych, zwiększa się prawdopodobieństwo powstania tej fazy. W tym przypadku najbardziej narażone są stale super duplex.

Zazwyczaj kruchość 475 stopni jest notowana podczas tworzenia fazy zwanej α '(słupek alfa). Ten reżim temperaturowy jest niebezpieczny. Należy zauważyć, że kruchość może pojawić się nawet w temperaturze 300 stopni Celsjusza. Powoduje to pojawienie się pewnych ograniczeń dotyczących maksymalnej temperatury stosowania tego surowca. Często to ograniczenie dodatkowo zawęża zakres możliwych zastosowań.

Należy zauważyć, że nawet przy minimalnym dopuszczalnym reżimie temperaturowym przy stosowaniu takiego materiału istnieją pewne ograniczenia. Stale duplex mają krucho-udarną fazę przejściową podczas testów odporności na uderzenia. Dopuszczalny reżim temperaturowy do testowania produktów używanych do produkcji konstrukcji do wydobycia ropy naftowej i gazu na morzu wynosi 46 stopni Celsjusza.

Przegląd głównych właściwości dupleksu

Są one następujące:

1. Wytrzymałość materiału jest kilkakrotnie większa niż w przypadku innych typów.
2. Posiada imponujący zakres wartości odporności na korozję. Dzięki temu można dobrać odpowiednią markę w zależności od celu.
3. Wysoka udarność do -80 stopni Celsjusza. Ogranicza to znacznie zakres stosowania w środowiskach kriogenicznych.
4. Wysoki stopień odporności na korozję naprężeniową.
5. Doskonała spawalność dużych przekrojów.
6. Pojawienie się trudności w obróbce skrawaniem, tłoczeniu.
7. Maksymalna temperatura nakładania przedmiotowego materiału jest ograniczona do 300 stopni Celsjusza.

Cena tego materiału jest przystępna, więc można go kupić w naszym kraju w dobrej cenie. Ma wiele zalet. Na przykład koszt surowców dwufazowych jest znacznie niższy niż cena innych metali nierdzewnych. Charakterystyki wytrzymałościowe są znacznie wyższe niż w przypadku produktu klasy AISI 300. Dzięki temu możliwe jest użycie znacznie mniejszej ilości surowców do tego samego typu sprzętu.

Stal duplex jest aktywnie wykorzystywana w przemyśle motoryzacyjnym. Wiele firm korzysta z tego materiału. Pozwala to stworzyć model transportu spełniający podstawowe wymagania ochrony, bez zwiększania wagi produktu. Przy zastosowaniu nowoczesnych technologii i materiałów z reguły waga samochodu jest o około jedną trzecią większa. Dlatego warto stosować stale dwufazowe, aby znacznie zmniejszyć masę pojazdu. Jednocześnie rozwiązywany jest problem bezpieczeństwa. Duplex pozwala na produkcję pojazdów spełniających wszystkie podstawowe normy bezpieczeństwa. Jednocześnie nie następuje wzrost kosztu produktu finalnego ze względu na zastosowanie tego typu surowca.