Дуплексная нержавеющая сталь - это особый вид стали, получивший свое название благодаря уникальному двухфазная микроструктура: он содержит оба Аустенитные и Ферритные фаз, причем каждая кристаллическая фаза составляет примерно 50%. Такая точная микроструктура является основой высоких эксплуатационных характеристик дуплексной нержавеющей стали. Ферритная фаза обеспечивает высокую прочность и устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением, а аустенитная фаза - превосходную вязкость и пластичность. Это идеальное сочетание позволяет дуплексной нержавеющей стали преодолеть ограничения однофазных сталей, делая ее материалом, обеспечивающим одновременно прочность и коррозионную стойкость.
В этой статье представлен полный обзор свойств, типов и областей применения дуплексной нержавеющей стали, а также рассмотрены часто задаваемые вопросы.
Историческое развитие
Истоки дуплексной нержавеющей стали восходят к 1930-м годам в Швеции, где она была впервые разработана для использования в сульфитной бумажной промышленности, чтобы противостоять хлоридной коррозии. Однако ее применение оставалось ограниченным из-за тогдашних технологий выплавки. Только в 1970-х годах, с развитием Аргонокислородное обезуглероживание (АОД) Благодаря технологии выплавки исследователи смогли точно контролировать содержание углерода и азота в стали. Этот прорыв позволил стабилизировать соотношение аустенита и феррита, что привело к широкомасштабному производству и применению 2205Это второе поколение дуплексных нержавеющих сталей. В дальнейшем были разработаны усиленные азотом супердуплексные нержавеющие стали (такие как 2507) в 1980-х годах расширили их применение в еще более суровых условиях, сделав их незаменимым высокопроизводительным материалом в современной промышленности.
Микроструктура
Она состоит из аустенитной и ферритной кристаллических фаз, которые обычно расположены в виде чередующихся полос или островков. Аустенитная фаза имеет гранецентрированную кубическую структуру (FCC), а ферритная фаза - гранецентрированную кубическую структуру (BCC). Эта двойная структура сочетает в себе преимущества обеих кристаллических фаз: границы зерен ферритной фазы могут эффективно останавливать распространение трещин, обеспечивая высокую прочность и устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением. В то же время вязкость и пластичность аустенитной фазы обеспечивают надежность материала при обработке и использовании.
Состав
В следующей таблице приведен типичный диапазон содержания основных легирующих элементов для распространенных марок дуплексной стали.
| Легирующий элемент | 2205 (стандарт) | 2507 (Супер) | 2101 (Lean) | 32760 (Супер) |
| Хром (Cr) | 22% – 23% | 24% – 26% | 21% – 22% | 24% – 26% |
| Никель (Ni) | 4.5% – 6.5% | 6% – 8% | 1.5% – 2.5% | 6% – 8% |
| Молибден (Mo) | 3% – 3.5% | 3% – 5% | 0.1% – 0.8% | 3% – 4% |
| Азот (N) | 0.14% – 0.20% | 0.24% – 0.32% | 0.20% – 0.25% | 0.20% – 0.30% |
| Углерод (C) | ≤0.030% | ≤0.030% | ≤0.030% | ≤0.030% |
| Марганец (Mn) | ≤2% | ≤1.2% | 4% – 6% | – |
| Кремний (Si) | ≤1% | ≤0,8% | – | – |
| Фосфор (P) | ≤0.03% | ≤0.035% | – | – |
| Медь (Cu) | – | – | 0.1% – 0.8% | 0.5% – 1.0% |
| Вольфрам (W) | – | – | – | 0.5% – 1.0% |
Производительность
Уникальная структура дуплексной нержавеющей стали обеспечивает ей превосходные эксплуатационные характеристики, что делает ее востребованным материалом для ответственных применений. В следующей таблице приведены конкретные свойства распространенных марок дуплексной нержавеющей стали.
| Недвижимость | 2205 (стандартный дуплекс) | 2507 (супердуплекс) | 2101 (бережливый дуплекс) | 32760 (супердуплекс) |
| Прочность на разрыв | 620 - 880 МПа | 800 - 1000 МПа | 600 - 850 МПа | 780 - 950 МПа |
| Предел текучести | 450 МПа минимум | 550 МПа минимум | 400 МПа минимум | 550 МПа минимум |
| Устойчивость к коррозии | Превосходная стойкость к точечному, щелевому и коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридной среде. | Чрезвычайно высокая стойкость к точечному, щелевому и коррозионному растрескиванию под напряжением. Превосходит 2205. | Сравнима с 304L во многих средах, обладает превосходной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением. | Исключительная устойчивость к коррозии и эрозии. Используется в самых агрессивных средах. |
| Прочность | Хорошо подходит, особенно при низких температурах до -50°C. | Хорошая устойчивость к охрупчиванию. | Хорошо. | Превосходно. |
Виды дуплексной нержавеющей стали
Дуплексная нержавеющая сталь - это не единый материал, а семейство марок, которые подразделяются на различные типы в зависимости от содержания легирующих элементов и эксплуатационных характеристик.
- Тощая дуплексная сталь: В этих сортах снижено содержание дорогостоящего никеля, а для поддержания эксплуатационных характеристик увеличено содержание марганца и азота. Ярким примером является 2101Это экономичное решение с хорошей коррозионной стойкостью, которое часто используется в архитектурных и конструкционных решениях.
- Стандартная дуплексная сталь: Представлен 2205Это наиболее широко используемая и хорошо сбалансированная марка, обеспечивающая превосходное сочетание прочности и коррозионной стойкости. Это оптимальный выбор для большинства вариантов применения.
- Супердуплексная сталь: Такие оценки, как 2507 и 32760 содержат повышенное количество хрома, молибдена и азота. Это делает их чрезвычайно прочными и устойчивыми к коррозии. Они специально разработаны для работы в самых агрессивных средах, таких как опреснение морской воды и сильнокислотные среды.
Классы
Дуплексные нержавеющие стали выпускаются различных марок в зависимости от их коррозионной стойкости и уровня прочности. Вот некоторые распространенные марки дуплексной нержавеющей стали и области их применения:
| Класс | Общее название | Основные свойства | Типовые применения |
| 2205 | Стандартная дуплексная сталь | Сбалансированная прочность и коррозионная стойкость | Нефть и газ, химическое машиностроение, морская техника |
| 2507 | Супердуплексная сталь | Чрезвычайно высокий коррозионная стойкость | Опреснение морской воды, агрессивные кислотные среды |
| 2101 | Тощая дуплексная сталь | Экономичность, хорошая коррозионная стойкость | Строительство, легкая промышленность |
| 32760 | Супердуплексная сталь | Чрезвычайно высокая прочность и коррозионная стойкость | Глубоководное оборудование, теплообменники |
Вопросы сварки
Сварка дуплексной нержавеющей стали сложнее, чем сварка однофазных нержавеющих сталей. Основная сложность заключается в поддержании баланса аустенитной и ферритной фаз в сварном шве. Если сварочный тепловой цикл не контролируется должным образом, могут возникнуть следующие проблемы:
- Фазовый дисбаланс: Тепло, выделяемое при сварке, может повлиять на фазовый баланс в сварном шве и зоне термического влияния. Чрезмерное количество тепла или быстрая скорость охлаждения могут привести к чрезмерно высокому содержанию ферритов, в результате чего вязкость и коррозионная стойкость материала снижаются.
- Образование неблагоприятных фаз: Длительное воздействие определенных температурных диапазонов (например, от 800 до 950 °C) может привести к образованию хрупких интерметаллических фаз, таких как сигма-фаза (σ-фаза). Эти вредные фазы могут сильно снизить вязкость, пластичность и коррозионную стойкость материала.
Поэтому сварка дуплексной нержавеющей стали требует строгого контроля над подачей тепла, температурой промежуточного слоя и скоростью охлаждения. Использование специализированных присадочных материалов, которые точно соответствуют составу основного металла, также необходимо для обеспечения сохранения превосходных механических и антикоррозионных свойств сварного соединения.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между дуплексной и 316 нержавеющей сталью?
- нержавеющая сталь 316 Аустенитная нержавеющая сталь, обладающая умеренной прочностью и коррозионной стойкостью, но плохо сопротивляющаяся коррозионному растрескиванию под напряжением.
- Дуплексная нержавеющая сталь (например, 2205) вдвое превосходит 316 по прочности и обладает гораздо большей устойчивостью к точечному растрескиванию и коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридной среде.
Что является эквивалентом дуплексной нержавеющей стали 2205?
В международном масштабе стандартным сортом ASTM для 2205 является S32205. Эквивалентные марки в других странах включают в себя китайские 022Cr22Ni5Mo3N и ЕС 1.4462.
Является ли 304 дуплексной нержавеющей сталью?
Нет, 304 нержавеющая сталь Это классическая аустенитная нержавеющая сталь, микроструктура которой почти полностью состоит из аустенитной фазы.
Какова цена за килограмм для дуплексной нержавеющей стали?
Цена дуплексной нержавеющей стали обычно выше чем обычные нержавеющие стали (такие как 304 и 316), поскольку в состав сплава входят более дорогие элементы, такие как хром, молибден и никель. Конкретная цена зависит от марки, спроса и предложения на рынке, формы изделия (листы, трубы и т. д.) и поставщика.
Резюме
Обладая превосходным сочетанием свойств, дуплексная нержавеющая сталь обеспечивает беспрецедентные преимущества при решении сложных и ответственных промышленных задач. Это не просто материал, а свидетельство прогресса современных инженерных технологий. Если вы ищете материал, обладающий одновременно высокой прочностью и отличной коррозионной стойкостью, или идеальный баланс между экономичностью и производительностью, дуплексная нержавеющая сталь - это идеальный выбор, который стоит рассмотреть.
Если у вас есть какие-либо потребности в применении дуплексной нержавеющей стали или вам требуются индивидуальные решения, не стесняйтесь обращаться к нам для профессиональной поддержки и обслуживания!
