ASTM A790 UNS S32750, splošno znan kot Super Duplex 2507, je visoko{1}}feritno-avstenitno nerjavno jeklo z visoko zmogljivostjo, zasnovano za najzahtevnejša industrijska okolja. Ta kakovost super duplex združuje izjemno odpornost proti koroziji z zelo visoko mehansko trdnostjo, zaradi česar je prednosten material za uporabo v nafti in plinu, kemični obdelavi, pomorstvu in razsoljevanju. Edinstvena dvo-fazna mikrostruktura zlitine - približno enaka deleža avstenita in ferita - zagotavlja lastnosti, ki jih nobena faza ne bi mogla doseči sama.
Ta članek ponuja obsežen tehnični pregled cevi ASTM A790 UNS S32750, ki zajema njeno kemično sestavo, mehanske lastnosti, odpornost proti koroziji, proizvodne standarde, zahteve za testiranje in tipične aplikacije.
Kaj je ASTM A790?
ASTM A790 je standardna specifikacija Ameriškega združenja za testiranje in materiale za brezšivne in varjene cevi iz feritnega/avstenitnega (dupleksnega) nerjavnega jekla. Določa zahteve glede sestave in mehanskih lastnosti za brezšivne in-varjene cevi z ravnimi šivi ter zajema tudi toplotno obdelavo, proizvodni postopek, vzorčenje in testiranje ter označevanje izdelkov. Standard zajema tako standardne dupleksne razrede (kot sta S31803 in S32205) kot super dupleksne razrede (kot sta S32750 inS32760), zaradi česar je primarna specifikacija cevi za dupleksno nerjavno jeklo v naftni in plinski, kemični in pomorski industriji.
Vse cevi ASTM A790 morajo biti-žarjene v raztopini in kaljene, da se doseže ciljno ravnovesje avstenita-ferita, običajno 40–60 % ferita. Za S32750 je potrebno žarjenje v raztopini pri najmanj 1025 stopinjah, čemur sledi kaljenje z vodo ali hitro hlajenje z drugimi sredstvi.
Kemična sestava UNS S32750
| Element | Razpon sestave (%) |
|---|---|
| Ogljik (C), maks | 0.030 |
| Mangan (Mn), maks | 1.20 |
| Fosfor (P), maks | 0.035 |
| Žveplo (S), maks | 0.020 |
| Silicij (Si), maks | 0.80 |
| Krom (Cr) | 24.0 – 26.0 |
| Nikelj (Ni) | 6.0 – 8.0 |
| molibden (Mo) | 3.0 – 5.0 |
| Dušik (N) | 0.24 – 0.32 |
| Baker (Cu), maks | 0.50 |
Mehanske lastnosti
| Lastnina | Zahteva |
|---|---|
| Natezna trdnost, min | 116 ksi (800 MPa) |
| Meja tečenja (0,2 % offset), min | 80 ksi (550 MPa) |
| Raztezek, min | 15% |
| Trdota, max (HBW) | 300 |
| Trdota, max (HRC) | 32 |
Odpornost proti koroziji
Odpornost proti koroziji UNS S32750 je njegova najpomembnejša značilnost. S PREN približno 42 ta kakovost super duplex ponuja izjemno zmogljivost v agresivnih okoljih:
Jamična in špranjska korozija:Pri standardiziranem testiranju železovega klorida po ASTM G48 je 2205 običajno odporen proti luknjanju do 35 stopinj, medtem ko je 2507 odporen proti luknjanju do 65 stopinj. Ta 30-stopinjska meja določa, v katerih okoljih lahko posamezen razred varno deluje.
Stresno korozijsko razpokanje (SCC):S32750 izkazuje odlično odpornost na -napetostno korozijsko razpokanje, ki ga povzroči klorid, kar je kritična lastnost za operacije na morju, kisli zemeljski plin in razsoljevanje morske vode.
Splošna korozija:Zlitina je zelo odporna proti koroziji z organskimi kislinami. V 10 % mravljinčni kislini in 50 % ocetni kislini je stopnja korozije manjša od 0,05 mm/leto, medtem ko ASTM 316L kaže stopnjo korozije, višjo od 0,2 mm/leto pod enakimi pogoji.
Kritična temperatura pittinga:CPT za S32750 v 6 % FeCl₃ je približno 65 stopinj v primerjavi s ~35 stopinjami za 2205 duplex.
Toplotna obdelava in mikrostruktura
Pravilna toplotna obdelava je bistvenega pomena za doseganje optimalnega ravnovesja avstenitne in feritne faze v UNS S32750. Cevi morajo biti toplotno obdelane pri 1025-1125 stopinjah (1880-2060 stopinjah F) in ohlajene s hitrim ohlajanjem v vodi ali na drug način.
Raziskave so pokazale, da ko je temperatura obdelave raztopine 1050 stopinj, se razmerje / približa 1:1, kar daje odlične splošne lastnosti. Pri temperaturah pod 1000 stopinj σ faza (sigma faza) obstaja na / mejah zrn in v feritnih zrnih, kar močno poslabša žilavost in odpornost proti koroziji. Pri temperaturah nad 1050 stopinj se Cr₂N obori v feritu in postopoma raste in postane grob, kar prav tako zmanjšuje zmogljivost.
Uravnotežena kemična sestava 2507 povzroči mikrostrukturo, ki vsebuje približno enake količine ferita in avstenita po žarjenju pri približno 1050-1125 stopinjah. Vsebnost ferita, ki presega 70 %, zmanjša žilavost in odpornost proti luknjicam, medtem ko vsebnost pod 25 % zmanjša odpornost proti SCC.
Zahteve glede izdelave in testiranja
| Test | Zahteva |
|---|---|
| Natezni preskus | Ena na lot (prečno ali vzdolžno) |
| Test sploščenja | Potreben za varjene cevi |
| Test trdote | Obvezno |
| Hidrostatični preskus | Pri tlaku na formulo v standardu (lahko se nadomesti z NDE) |
| NDT | Preskus z vrtinčnim tokom ali ultrazvok (UT) za varjeni šiv |
| Test korozije | ASTM A923 (metoda A, B ali C) |
Uporaba ASTM A790 UNS S32750
Zaradi visoke trdnosti in odpornosti proti koroziji je UNS S32750 primeren za širok spekter težkih okolij, vključno s kloridnimi in sulfidnimi storitvami:
Nafta in plin:Priobalne zgornje in podmorske cevi, globokomorske dvižne cevi, storitve za kisle pline, raziskovanje nafte in plina ter ploščadi na morju
Morsko okolje:Razsoljevanje morske vode, pomorsko inženirstvo, ladjedelništvo
Kemična obdelava:Kemični procesni obrat, kemična predelava, transport in skladiščenje, oprema za nadzor onesnaževanja
Celuloza in papir:Proizvodnja celuloze in papirja
Druge industrije:Toplotni izmenjevalniki, oprema za pripravo vode, predelava hrane, farmacevtska industrija
Zlitina je še posebej pomembna za odpornost proti luknjičasti koroziji, razpokani koroziji in razpokanju zaradi napetostne korozije, ki jih povzročajo kloridi pri operacijah na morju, kislem zemeljskem plinu in aplikacijah za razsoljevanje morske vode.
Primerjava: 2205 proti 2507
| Lastnina | 2205 (S32205) | 2507 (S32750) |
|---|---|---|
| Razvrstitev | Standardni duplex | Super duplex |
| Chromium | 22.0-23.0% | 24.0-26.0% |
| Nikelj | 4.5-6.5% | 6.0-8.0% |
| molibden | 3.0-3.5% | 3.0-5.0% |
| Dušik | 0.14-0.20% | 0.24-0.32% |
| PREN (tipično) | 34-36 | 42-43 |
| Meja tečenja, min | 450 MPa | 550 MPa |
| Natezna trdnost, min | 620 MPa | 795 MPa |
| CPT v 6 % FeCl3 | ~35 stopinj | ~65 stopinj |
| Relativni stroški | Izhodišče | 30-50% premija |
Pogosto zastavljena vprašanja
Kakšna je razlika med ASTM A790 in ASTM A789?
ASTM A790 zajema brezšivne in varjene feritne/avstenitne (dupleksne) cevi iz nerjavečega jekla za splošno korozivno uporabo, medtem ko ASTM A789 pokriva varjene in brezšivne feritno/avstenitne cevi toplotnega izmenjevalnika iz nerjavečega jekla. Obe specifikaciji vključujeta UNS S32750.
Kakšna je najvišja delovna temperatura za UNS S32750?
Najvišja delovna temperatura je na splošno priporočena kot 315 stopinj (600 stopinj F). Vendar pa standard VdTÜV priporoča najvišjo delovno temperaturo 250 stopinj za 2507.
Ali je UNS S32750 mogoče variti?
Da, UNS S32750 ima dobro varljivost. Vendar pa varjenje zahteva nadzorovan vnos toplote (običajno 0,5-2,5 kJ/mm) in z dušikom-obogateni zaščitni plin (N₂ + Ar), da se ohrani pravilno ravnovesje avstenita in ferita. Stopnja 2507 je z višjo vsebnostjo zlitin bolj občutljiva na intermetalne precipitacije, če je vnos toplote pretiran ali temperature med prehodi presegajo 150 stopinj. Kvalifikacija varilnega postopka za 2507 zahteva strožji nadzor in obsežnejše testiranje.
Katere so enakovredne stopnje za UNS S32750?
UNS: S32750
Številka EN: 1.4410
EN Ime: X 2 CrNiMoN 25-7-4
SS: 2328
Splošno ime: Super Duplex 2507
Stopnja kovanja: ASTM A182 F53
Zaključek
ASTM A790 UNS S32750 Super Duplex cev iz nerjavečega jekla predstavlja najvišjo raven tehnologije duplex nerjavečega jekla. Njegova edinstvena kombinacija visoke vsebnosti kroma, molibdena in dušika zagotavlja PREN približno 42, kar zagotavlja izjemno odpornost proti luknjičasti koroziji, razpokani koroziji in razpokam zaradi napetostne korozije v okoljih, ki vsebujejo klorid-. Z minimalno mejo tečenja 550 MPa in natezno trdnostjo 800 MPa, S32750 ponuja znatne prihranke teže zaradi tanjših odsekov stene pri enakem konstrukcijskem tlaku. Za zahtevne aplikacije v nafti in plinu, kemični obdelavi, razsoljevanju in pomorskem inženiringu je ASTM A790 UNS S32750 material izbire za inženirje, ki zahtevajo brezkompromisno delovanje v najbolj agresivnih okoljih.
