Duplex stål: beskrivelse, specifikationer og funktioner

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

I dag bliver dupleksstål mere og mere populært. Næsten alle virksomheder inden for metallurgi er engageret i produktionen af denne type rustfri legering. Du kan læse mere om, hvad duplex stål er, og hvilke fordele det har i denne artikel.

Generelle oplysninger

Duplex stål er anerkendt over hele verden. Hvilke egenskaber har hun? For det første giver den høje styrke af dette materiale mulighed for at reducere den endelige vægt af ethvert produkt. For det andet er den berømt for sin enorme modstandsdygtighed over for korrosion. Dette er især bemærkelsesværdigt, når man overvejer modstand mod spændingskorrosion.

Det er værd at sige, at i øjeblikket er råmaterialet endnu ikke blevet kendt for producenterne, og derfor afholdes der hvert par år konferencer, hvor tekniske artikler overvejes om alle funktionerne ved dupleksstål. Indtil videre er den globale markedsandel på trods af den ret høje interesse for denne type produkter kun 1-3%.

Forekomsthistorie

Det er værd at bemærke, at ideen om at skabeduplex stål blev født tilbage i 1920. Men det første materiale dukkede først op i 1930 i Sverige. Den brede distribution og brug af denne type råmateriale begyndte først i det sidste årti. Hovedårsagen til dette ligger i, at produktionsteknologien i disse år er blevet væsentligt forbedret. Især producenter har været i stand til at kontrollere deres nitrogenindhold mere præcist.

For at forstå fordelene og hvorfor duplex rustfrit stål blev født, skal du forstå de to andre hovedtyper.

Austenitiske legeringer, som er AISI 304 eller 08X18H10, samt AISI 430 eller 12X17 ferritiske kvaliteter, er ret nemme at fremstille. Som deres navn antyder, består de hovedsageligt af austenit eller ferrit. Selvom de er meget brugte, har de tekniske mangler.

Ulemper ved traditionelle ståltyper

Hvis vi taler om austenitiske stål, så omfatter ulemperne lav styrke samt lav modstand mod spændingskorrosionsrevner. Hvad angår det ferritiske materiale, er dets styrke lidt højere, men "når stadig ikke" idealet. Derudover forringes stålets svejsbarhed meget med stigende materialetykkelse og bliver ret skørt ved lave temperaturer.

En anden lille ulempe ved den austenitiske legering er nikkelindholdet i sammensætningen. Dette fører til en højere pris på produktet, hvilket selvfølgelig ingen slutforbruger er tilfreds med.

Duplex-fordele

Idéen om at skabe duplex rustfrit stål kom fra et ønske om at sidestille den ferritiske og austenitiske base for at få et nyt materiale af højere kvalitet. Omtrent den samme mængde ferritisk og austenitisk stål resulterede i følgende fordele:

• Høj styrke. Flydespændingsområdet ved 0,2% vil være 400 til 450 MPa, hvilket er 150 til 200 MPa mere, end det kan ses med austenitiske eller ferritiske legeringer. Dette førte til det faktum, at det er muligt at reducere tykkelsen af produktet, uden at miste styrke. Og faldet i tykkelse forårsagede et fald i den endelige masse. Dette er meget vigtigt inden for bygningskonstruktioner, tanke og trykbeholdere.
• Hvad er fordelene ved dupleksstål udover styrke? Metallets svejsbarhed er ret god selv med store tykkelser.
• Høj slagstyrke. Meget bedre end ferritiske legeringer. Dette gælder især, når den omgivende lufttemperatur falder til -50 og nogle gange til -80 grader Celsius.
• Høj modstand mod spændingskorrosion. Austenitiske materialer er meget tilbøjelige til denne defekt. Denne parameter spiller en vigtig rolle i industrier som bryggetanke, koncentratorer, poolrammer.
• Duplex stålkedler er meget mere pålidelige end austenitkedler.

Cracking

I øjeblikket almindeligstål er udsat for en sådan defekt som korrosionsrevner eller SCC - Stress Corrosion Cracking. Denne type korrosion opstår norm alt under visse forhold. Det forårsagende middel kan være en stærk trækspænding, forhøjet temperatur (50 grader Celsius over nul). Og hvis vi taler om svømmebassiner, så på grund af den konstante eksponering for vand, kan denne type korrosion forekomme selv ved 25 grader.

Austenitiske stålkvaliteter er ret påvirket af denne defekt. En ferritisk legering er mere pålidelig i denne henseende, såvel som duplex rustfrit stål a890 3a ifølge ASTM og andre kvaliteter. Den høje modstandskoefficient gør det muligt at bruge dette materiale til produktion af vandvarmere, bryggetanke, afs altningsanlæg. Det vil sige, hvor der er en øget temperatur og kontakt med væsker.

Det er fuldstændig forbudt at lave poolrammer af almindeligt austenitisk stål på grund af denne defekt. Tidligere var det nødvendigt at bruge en legering med et meget højt nikkelindhold, hvilket førte til en stigning i prisen på produktet. I dag kan duplex eller super duplex stål bruges.

"Super" og "Hyper" duplexmateriale

Det er værd at sige, at hvis du tilføjer nikkel til det ferritiske kromstål, kan du få en blandet basisstruktur. Det vil sige, at den vil indeholde både austenit og ferrit. Som det allerede er blevet klart, var det netop en sådan blanding, der begyndte at blive kaldt et dupleksmateriale. Præfikserne "super" eller "hyper" duplexstål angiver, at råmaterialet indeholder en øgetmængden af legeringskomponenter. Dette indikerer endnu større modstand mod korrosion end konventionelle materialer.

"Super" og "hyper" dupleksstål bruges ret aktivt i gasproduktionsudstyr. Derudover bruges råvarer i fødevare-, kemi-, bygge- og endda medicinsk industri.

Svejsemateriale

På trods af dette produkts gode svejsbarhed skal visse regler overholdes. Før du begynder at svejse, skal du være opmærksom på følgende:

• for at sikre en god gennemtrængningskvalitet af materialet, bør sp alten ved roden af samlingen og vinklen til at skære kanterne gøres lidt større end for almindeligt stål;
• samlingen, såvel som metallet omkring dette sted, anbefales at renses grundigt for enhver forurening;
• kun børster lavet af met altråd med korrosionsbestandighed kan bruges;
• svejseelektrode skal være tør.

Når du svejser dupleksstål, skal du følge disse regler:

• Det er meget vigtigt at overvåge en sådan parameter som varmetilførsel. Den bør ikke være for lav eller omvendt for høj. For almindeligt dupleksstål bør et område på 0,5-2,5 kJ/mm overholdes under svejsning. Derudover bør interpass-temperaturen ikke være mere end 200 grader Celsius.
• Der må ikke forekomme slagg på bagsiden af svejsningen. Her er det meget vigtigt at vælge den rigtige gas, der vil beskytte roden af sømmen. Den mest almindeligt anvendte gasblanding til beskyttelsesformål er højrent argon og brint eller nitrogen.
• Svejsning bør kun udføres af en højt kvalificeret person. Dette skyldes, at metallet på steder med forbrændinger i høj grad vil øge tendensen til korrosion, og der er også stor sandsynlighed for revner.
• Under svejsning må du ikke lave brede tværgående vibrationer af elektroden. Dette kan føre til for meget varmetilførsel, hvilket vil være imod reglerne.

Arbejde efter svejsning

Der er visse retningslinjer at følge efter svejsning.

• For at sikre høj korrosionsbeskyttelse af svejsemetallet skal det rengøres grundigt. Det er nødvendigt at fjerne oxidfilmen fuldstændigt og fjerne alle rester af slagger.
• Børstearbejde udføres kun i hånden og kun med en stålbørste med korrosionsbestandige egenskaber. Hvis der bruges mekaniske anordninger, kan dette føre til mikrorevner i sømområdet, hvilket vil reducere dets styrke.
• Ofte kræves ingen varmebehandling af sømmen efter svejsning.

Råvaremangler

På trods af spredningen af materialet og dets tilsyneladende åbenlyse og væsentlige fordele, har det stadig ikke modtaget universel anerkendelse og vil højst sandsynligt aldrig tage føringen på markedet. Dette skyldes flere ulemper,som er værd at kende. På grund af dem vil en sådan legering altid være "niche".

Umiddelbart er det værd at starte med materialets høje styrke. Det ser ud til at være en væsentlig fordel, men det bliver en kæmpe ulempe, når det bliver nødvendigt at bearbejde metal med mekaniske midler eller tryk. En anden ulempe ved høj styrke er en stærk reduktion i muligheden for plastisk deformation. Af denne grund er duplex-råmaterialer faktisk ikke egnede til produktion af produkter, der skal have høj duktilitet.

Selv når plasticiteten, ser det ud til, er på et acceptabelt niveau for arbejde, skal du stadig gøre en stor indsats. Af denne grund er duplex stål og legeringer til olie- og gasfittings ikke meget brugt.

Den næste ulempe er den store teknologiske kompleksitet ved at smelte duplex rustfrit stål. Austenitisk og ferritisk materiale er meget lettere at smelte. Hvis fremstillingsteknologien krænkes, især under varmebehandlingsprocessen, vil der udover austenit og ferrit dannes andre faser i materialet, hvilket er helt uønsket. Oftest forekommer sigmafase eller 475-graders skørhed.

Uønskede faser i råmaterialer

Sigma-fasen dannes i et sådant produkt ved 1000 grader Celsius og derover. Typisk opstår disse temperaturer, hvis afkølingsprocessen efter svejsning eller under produktion ikke er hurtig nok. Derudover vil de mere legerende elementer være indeholdt isammensætning, jo højere er sandsynligheden for udseendet af en sådan fase. Med andre ord er det ekstremt svært at skabe super duplex eller hyper duplex stål.

Hvad angår 475-graders skørhed, vises den i tilfælde af dannelsen af en fase kaldet alfa-slag. Som navnet antyder, er den farligste temperatur 475 grader Celsius, men problemet kan også opstå ved meget lavere værdier, cirka 300 grader. På grund af dette er der pålagt en maksimal temperaturbegrænsning på brugen af produkter fra denne type råmateriale. På grund af dette er omfanget af stål naturligvis indsnævret endnu mere.

Baseret på alt ovenstående kan vi drage en sådan konklusion. Duplex stålkvaliteter er en god løsning og erstatning for standardmaterialer, men i et meget snævert omfang.

Resultater

Duplex-legering er meget mindre udbredt end andre typer metaller. Det er dog populært i visse områder. Oftest bruges det i det petrokemiske område, bilindustrien og i produktionen af svømmebassiner. Fremragende svejsbarhed, korrosionsbestandighed og høj slidstyrke gør dette materiale til et rigtigt fund for mange.