Duplex stål: beskrivning, specifikationer och funktioner

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

I dag blir duplexstål mer och mer populärt. Praktiskt taget alla företag inom metallurgi är engagerade i produktionen av denna typ av rostfri legering. Du kan läsa mer om vad duplexstål är och vilka fördelar det har i den här artikeln.

Allmän information

Duplexstål är känt över hela världen. Vilka egenskaper har hon? För det första tillåter den höga hållfastheten hos detta material att minska den slutliga vikten av alla produkter. För det andra är det känt för sin enorma motståndskraft mot korrosion. Detta är särskilt märkbart när man överväger motståndskraft mot spänningskorrosion.

Det är värt att säga att för närvarande har råmaterialet ännu inte blivit bekant för tillverkarna, och därför hålls konferenser med några års mellanrum där tekniska artiklar övervägs om alla egenskaper hos duplexstål. Hittills, trots det ganska stora intresset för denna typ av produkter, är den globala marknadsandelen bara 1-3%.

Händelsehistorik

Det är värt att notera att tanken på att skapaduplexstål föddes redan 1920. Men det första materialet dök upp först 1930 i Sverige. Den breda distributionen och användningen av denna typ av råmaterial började först under det senaste decenniet. Den främsta anledningen till detta ligger i att produktionstekniken under dessa år har förbättrats avsevärt. Framför allt har producenterna kunnat kontrollera sin kväveh alt mer exakt.

För att förstå fördelarna och varför duplext rostfritt stål föddes måste du förstå de andra två huvudtyperna.

Austenitiska legeringar, som är AISI 304 eller 08X18H10, samt AISI 430 eller 12X17 ferritiska kvaliteter, är ganska lätta att tillverka. Som namnet antyder består de huvudsakligen av austenit eller ferrit. Även om de används ofta har de tekniska brister.

Nackdelar med traditionella stål

Om vi talar om austenitiska stål, så inkluderar nackdelarna låg hållfasthet, samt låg motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor. När det gäller det ferritiska materialet är dess styrka något högre, men "når fortfarande inte" idealet. Dessutom försämras svetsbarheten hos stål kraftigt med ökande materi altjocklek och blir ganska spröd vid låga temperaturer.

En annan liten nackdel med den austenitiska legeringen är nickelh alten i kompositionen. Detta leder till en högre kostnad för produkten, vilket naturligtvis ingen slutkonsument är nöjd med.

Duplex-förmåner

Idén att skapa duplext rostfritt stål kom från en önskan att likställa den ferritiska och austenitiska basen för att få ett nytt material av högre kvalitet. Ungefär samma mängd ferritiskt och austenitiskt stål resulterade i följande fördelar:

• Hög styrka. Sträckgränsintervallet vid 0,2 % kommer att vara 400 till 450 MPa, vilket är 150 till 200 MPa mer än vad som kan ses med austenitiska eller ferritiska legeringar. Detta ledde till att det är möjligt att minska tjockleken på produkten utan att förlora styrka. Och minskningen i tjocklek orsakade en minskning av den slutliga massan. Detta är mycket viktigt inom byggnadskonstruktioner, tankar och tryckkärl.
• Vilka är fördelarna med duplexstål förutom styrka? Metallens svetsbarhet är ganska bra även med stora tjocklekar.
• Hög slaghållfasthet. Mycket bättre än ferritiska legeringar. Detta gäller särskilt när den omgivande lufttemperaturen sjunker till -50, och ibland till -80 grader Celsius.
• Hög motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor. Austenitiska material är mycket benägna för denna defekt. Denna parameter spelar en viktig roll i industrier som bryggtankar, koncentratorer, poolramar.
• Duplex stålpannor är mycket mer pålitliga än austenitpannor.

Cracking

För närvarande regelbundetstål är föremål för en sådan defekt som korrosionssprickor eller SCC - Stress Corrosion Cracking. Denna typ av korrosion uppstår vanligtvis under vissa förhållanden. Orsaksmedlet kan vara en stark dragspänning, förhöjd temperatur (50 grader Celsius över noll). Och om vi pratar om simbassänger, så på grund av den konstanta exponeringen för vatten, kan denna typ av korrosion uppstå även vid 25 grader.

Austenitiska stålsorter är ganska påverkade av denna defekt. En ferritisk legering är mer pålitlig i detta avseende, liksom duplex rostfritt stål a890 3a enligt ASTM och andra kvaliteter. Den höga motståndskoefficienten gör att detta material kan användas vid produktion av vattenvärmare, bryggtankar, avs altningsanläggningar. Det vill säga där det finns en ökad temperatur och kontakt med vätskor.

Det är helt förbjudet att tillverka poolramar av vanliga austenitiska stål på grund av denna defekt. Tidigare var det nödvändigt att använda en legering med mycket hög nickelh alt, vilket ledde till en ökning av kostnaden för produkten. Idag kan duplex eller super duplex stål användas.

"Super" och "Hyper" duplexmaterial

Det är värt att säga att om man tillsätter nickel till det ferritiska kromstålet kan man få en blandad basstruktur. Det vill säga att den kommer att innehålla både austenit och ferrit. Som det redan har blivit klart var det just en sådan blandning som började kallas ett duplexmaterial. Prefixen "super" eller "hyper" duplexstål indikerar att råvaran innehåller en ökadmängden legeringskomponenter. Detta indikerar ännu större motståndskraft mot korrosion än konventionella material.

"Super" och "hyper" duplexstål används ganska aktivt i gasproduktionsutrustning. Dessutom används råvaror inom livsmedels-, kemi-, bygg- och till och med medicinsk industri.

Svetsmaterial

Trots den här produktens goda svetsbarhet måste vissa regler följas. Innan du börjar svetsa, var uppmärksam på följande:

• för att säkerställa en god inträngningskvalitet i materialet bör sp alten vid roten av fogen och vinkeln för att skära kanterna göras något större än för vanligt stål;
• fogen, liksom metallen runt denna plats, rekommenderas att rengöras noggrant från föroreningar;
• endast borstar gjorda av metalltråd med korrosionsbeständighet kan användas;
• svetselektroden måste vara torr.

Följ dessa regler när du svetsar duplexstål:

• Det är mycket viktigt att övervaka en sådan parameter som värmetillförsel. Den ska inte vara för låg eller omvänt för hög. För vanligt duplexstål bör ett område på 0,5-2,5 kJ/mm hållas vid svetsning. Dessutom bör interpasstemperaturen inte vara mer än 200 grader Celsius.
• Inget slagg ska förekomma på baksidan av svetsen. Här är det mycket viktigt att välja rätt gas som skyddar roten av sömmen. Den vanligaste gasblandningen för skyddsändamål är högrent argon och väte eller kväve.
• Svetsning bör endast utföras av en högt kvalificerad person. Detta beror på det faktum att metallen på platser med brännskador kommer att kraftigt öka tendensen till korrosion, och det finns också stor sannolikhet för sprickbildning.
• Under svetsning, gör inte breda tvärgående vibrationer av elektroden. Detta kan leda till för mycket värmetillförsel, vilket kommer att strida mot reglerna.

Arbete efter svetsning

Det finns vissa riktlinjer att följa efter svetsning.

• För att säkerställa ett högt korrosionsskydd av svetsmetallen måste den rengöras noggrant. Det är nödvändigt att helt ta bort oxidfilmen och ta bort alla rester av slagg.
• Borstningsarbeten utförs endast för hand och endast med en stålborste med korrosionsbeständighet. Om mekaniska anordningar används kan detta leda till mikrorevor i sömområdet, vilket minskar dess styrka.
• Oftast krävs ingen värmebehandling av sömmen efter svetsning.

Råvarubrister

Trots spridningen av materialet och dess till synes uppenbara och betydande fördelar, har det fortfarande inte fått allmänt erkännande och kommer troligen aldrig att ta ledningen på marknaden. Detta beror på flera nackdelar,som är värda att veta. På grund av dem kommer en sådan legering alltid att vara "nisch".

Omedelbart är det värt att börja med materialets höga hållfasthet. Det verkar vara en betydande fördel, men det blir en stor nackdel när det blir nödvändigt att bearbeta metall med mekaniska medel eller tryck. En annan nackdel med hög hållfasthet är en stark minskning av möjligheten till plastisk deformation. Av denna anledning är duplex-råmaterial faktiskt inte lämpliga för produktion av produkter som måste ha hög duktilitet.

Även när plasticiteten, verkar det som, är på en acceptabel nivå för arbete, måste du fortfarande göra stora ansträngningar. Av denna anledning används duplexstål och legeringar för olje- och gasbeslag inte i stor utsträckning.

Nästa nackdel är den stora tekniska komplexiteten med att smälta duplext rostfritt stål. Austenitiskt och ferritiskt material är mycket lättare att smälta. Om tillverkningstekniken kränks, särskilt under värmebehandlingsprocessen, kommer andra faser att bildas i materialet förutom austenit och ferrit, vilket är helt oönskat. Oftast förekommer sigma-fas eller 475-graders sprödhet.

Oönskade faser i råvaror

Sigma-fasen bildas i en sådan produkt vid 1000 grader Celsius och uppåt. Vanligtvis uppstår dessa temperaturer om kylningsprocessen efter svetsning eller under produktion inte är tillräckligt snabb. Dessutom kommer de mer legerande elementen att ingå isammansättning, desto högre är sannolikheten för uppkomsten av en sådan fas. Med andra ord är det extremt svårt att skapa superduplex eller hyperduplexstål.

När det gäller 475-graders sprödheten, visas den i fallet med bildandet av en fas som kallas alfaslag. Som namnet antyder är den farligaste temperaturen 475 grader Celsius, men problemet kan även dyka upp vid mycket lägre värden, ungefär 300 grader. På grund av detta åläggs en maximal temperaturbegränsning på användningen av produkter från denna typ av råvara. Naturligtvis, på grund av detta, begränsas stålets omfattning ännu mer.

Baserat på allt ovan kan vi dra en sådan slutsats. Duplex stålsorter är en bra lösning och ersättning för standardmaterial, men i en mycket snäv omfattning.

Resultat

Duplex legering används mycket mindre än andra typer av metaller. Det är dock populärt i vissa områden. Oftast används det inom det petrokemiska området, bilindustrin och vid tillverkning av simbassänger. Utmärkt svetsbarhet, korrosionsbeständighet och hög slitstyrka gör detta material till ett riktigt fynd för många.