ASTM A790 UNS S32750, powszechnie znana jako Super Duplex 2507, to-ferrytyczna-austenityczna stal nierdzewna o wysokiej wydajności, zaprojektowana z myślą o najbardziej wymagających środowiskach przemysłowych. Ten gatunek super duplex łączy w sobie wyjątkową odporność na korozję z bardzo wysoką wytrzymałością mechaniczną, co czyni go preferowanym materiałem do zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym, przemyśle morskim i odsalaniu. Unikalna dwufazowa mikrostruktura-stopu -, w której austenit i ferryt są w przybliżeniu równe, - zapewnia właściwości, których żadna faza nie byłaby w stanie osiągnąć samodzielnie.
Artykuł ten zawiera kompleksowy przegląd techniczny rury ASTM A790 UNS S32750, obejmujący jej skład chemiczny, właściwości mechaniczne, odporność na korozję, standardy produkcyjne, wymagania testowe i typowe zastosowania.
Co to jest ASTM A790?
ASTM A790 to standardowa specyfikacja Amerykańskiego Towarzystwa Badań i Materiałów dotycząca bezszwowych i spawanych rur ze stali nierdzewnej ferrytyczno-austenitycznej (duplex). Definiuje wymagania dotyczące składu i właściwości mechanicznych rur spawanych bez szwu i-z prostym szwem, a także obejmuje obróbkę cieplną, proces produkcyjny, pobieranie próbek i testowanie oraz znakowanie produktu. Norma obejmuje zarówno standardowe gatunki duplex (takie jak S31803 i S32205), jak i gatunki superduplex (takie jak S32750 iS32760), co czyni ją podstawową specyfikacją rur ze stali nierdzewnej typu duplex w przemyśle naftowym i gazowym, chemicznym i morskim.
Wszystkie rury ASTM A790 muszą być wyżarzane-i hartowane w celu osiągnięcia docelowej równowagi austenitu-ferrytu, zwykle 40–60% ferrytu. W przypadku S32750 wymagane jest wyżarzanie rozpuszczające w temperaturze co najmniej 1025 stopni, a następnie hartowanie w wodzie lub szybkie chłodzenie innymi sposobami.
Skład chemiczny UNS S32750
| Element | Zakres składu (%) |
|---|---|
| Węgiel (C), maks | 0.030 |
| Mangan (Mn), maks | 1.20 |
| Fosfor (P), max | 0.035 |
| Siarka (S), max | 0.020 |
| Krzem (Si), max | 0.80 |
| Chrom (Cr) | 24.0 – 26.0 |
| Nikiel (Ni) | 6.0 – 8.0 |
| Molibden (Mo) | 3.0 – 5.0 |
| Azot (N) | 0.24 – 0.32 |
| Miedź (Cu), maks | 0.50 |
Właściwości mechaniczne
| Nieruchomość | Wymóg |
|---|---|
| Wytrzymałość na rozciąganie, min | 116 ksi (800 MPa) |
| Granica plastyczności (przesunięcie 0,2%), min | 80 ksi (550 MPa) |
| Wydłużenie, min | 15% |
| Twardość, maks. (HBW) | 300 |
| Twardość, maks. (HRC) | 32 |
Odporność na korozję
Odporność na korozję UNS S32750 jest jego najbardziej charakterystyczną cechą. Dzięki PREN wynoszącemu około 42, ten gatunek superduplex oferuje wyjątkową wydajność w agresywnych środowiskach:
Korozja wżerowa i szczelinowa:W standardowych testach chlorku żelaza według ASTM G48, 2205 zazwyczaj jest odporny na wżery do 35 stopni, podczas gdy 2507 jest odporny na wżery do 65 stopni. Ten 30-stopniowy margines określa, w jakich środowiskach każda klasa może bezpiecznie pracować.
Pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC):S32750 wykazuje doskonałą odporność na pękanie spowodowane korozją naprężeniową-, co jest kluczową właściwością w zastosowaniach na morzu, w zastosowaniach związanych z kwaśnym gazem ziemnym i odsalaniem wody morskiej.
Korozja ogólna:Stop jest wysoce odporny na korozję powodowaną przez kwasy organiczne. W 10% kwasie mrówkowym i 50% kwasie octowym szybkość korozji jest mniejsza niż 0,05 mm/rok, podczas gdy ASTM 316L wykazuje szybkość korozji wyższą niż 0,2 mm/rok w tych samych warunkach.
Krytyczna temperatura wżerów:CPT S32750 w 6% FeCl₃ wynosi około 65 stopni, w porównaniu do ~35 stopni dla 2205 duplex.
Obróbka cieplna i mikrostruktura
Właściwa obróbka cieplna jest niezbędna do osiągnięcia optymalnej równowagi faz austenitu i ferrytu w UNS S32750. Rury należy poddać obróbce cieplnej w temperaturze 1025–1125 stopni (1880–2060 stopni F) i hartować przez szybkie chłodzenie w wodzie lub w inny sposób.
Badania wykazały, że gdy temperatura obróbki roztworem wynosi 1050 stopni, stosunek / zbliża się do 1:1, co daje doskonałe ogólne właściwości. W temperaturach poniżej 1000 stopni faza σ (faza sigma) występuje na granicach ziaren i w ziarnach ferrytu, co poważnie pogarsza wytrzymałość i odporność na korozję. W temperaturach powyżej 1050 stopni Cr₂N wytrąca się w ferrycie i stopniowo rośnie i grubieje, co również zmniejsza wydajność.
Zrównoważony skład chemiczny 2507 daje mikrostrukturę zawierającą w przybliżeniu równe ilości ferrytu i austenitu po wyżarzaniu w temperaturze około 1050-1125 stopni. Zawartość ferrytu przekraczająca 70% zmniejsza udarność i odporność na wżery, natomiast zawartość poniżej 25% zmniejsza odporność na SCC.
Wymagania dotyczące produkcji i testowania
| Test | Wymóg |
|---|---|
| Próba rozciągania | Jedna sztuka na partię (poprzeczna lub wzdłużna) |
| Próba spłaszczania | Wymagane w przypadku rur spawanych |
| Próba twardości | Wymagany |
| Próba hydrostatyczna | Pod ciśnieniem zgodnie ze wzorem w normie (można zastąpić NDE) |
| Badania NDT | Badanie prądem wirowym lub ultradźwiękowe (UT) szwu spawanego |
| Test korozji | ASTM A923 (metoda A, B lub C) |
Zastosowania ASTM A790 UNS S32750
Wysoka wytrzymałość i odporność na korozję UNS S32750 sprawiają, że nadaje się on do szerokiego zakresu trudnych warunków, w tym do pracy w chlorkach i siarczkach:
Ropa naftowa i gaz:Morskie rurociągi na powierzchni i pod powierzchnią morza, rury głębinowe, zastosowania w instalacjach kwaśnych, poszukiwanie ropy i gazu oraz platformy wiertnicze na morzu
Środowiska morskie:Odsalanie wody morskiej, inżynieria morska, przemysł stoczniowy
Przetwarzanie chemiczne:Zakład procesów chemicznych, przetwarzanie chemiczne, transport i magazynowanie, sprzęt do kontroli zanieczyszczeń
Masa celulozowa i papier:Produkcja celulozy i papieru
Inne branże:Wymienniki ciepła, urządzenia do uzdatniania wody, przetwórstwo spożywcze, przemysł farmaceutyczny
Stop jest szczególnie istotny pod względem odporności na wżery, korozję szczelinową i pękanie korozyjne naprężeniowe spowodowane przez chlorki w operacjach na morzu, kwaśny gaz ziemny i zastosowania odsalania wody morskiej.
Porównanie: 2205 vs 2507
| Nieruchomość | 2205 (S32205) | 2507 (S32750) |
|---|---|---|
| Klasyfikacja | Standardowy dwupoziomowy | Super dwupoziomowy |
| Chrom | 22.0-23.0% | 24.0-26.0% |
| Nikiel | 4.5-6.5% | 6.0-8.0% |
| Molibden | 3.0-3.5% | 3.0-5.0% |
| Azot | 0.14-0.20% | 0.24-0.32% |
| PREN (typowy) | 34-36 | 42-43 |
| Granica plastyczności, min | 450 MPa | 550 MPa |
| Wytrzymałość na rozciąganie, min | 620 MPa | 795 MPa |
| CPT w 6% FeCl₃ | ~35 stopni | ~65 stopni |
| Koszt względny | Linia bazowa | 30-50% składki |
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między ASTM A790 a ASTM A789?
ASTM A790 obejmuje bezszwowe i spawane rury ze stali nierdzewnej ferrytyczno-austenitycznej (duplex) do ogólnych zastosowań korozyjnych, natomiast ASTM A789 obejmuje spawane i bezszwowe rury wymienników ciepła z ferrytyczno-austenitycznej stali nierdzewnej. Obie specyfikacje obejmują UNS S32750.
Jaka jest maksymalna temperatura pracy UNS S32750?
Maksymalna temperatura robocza jest ogólnie zalecana jako 315 stopni (600 stopni F). Jednakże norma VdTÜV zaleca maksymalną temperaturę pracy 250 stopni dla 2507.
Czy UNS S32750 można spawać?
Tak, UNS S32750 ma dobrą spawalność. Jednak spawanie wymaga kontrolowanego dopływu ciepła (zazwyczaj 0,5-2,5 kJ/mm) i gazu osłonowego-wzbogaconego azotem (N₂ + Ar), aby utrzymać właściwą równowagę austenitu i ferrytu. Klasa 2507, z wyższą zawartością stopu, jest bardziej wrażliwa na wytrącanie międzymetaliczne, jeśli dopływ ciepła jest nadmierny lub temperatury międzyściegowe przekraczają 150 stopni. Kwalifikacja procedury spawania dla 2507 wymaga bardziej rygorystycznych kontroli i bardziej rozbudowanych testów.
Jakie są równoważne gatunki UNS S32750?
UNS: S32750
Numer EN: 1.4410
EN Nazwa: X 2 CrNiMoN 25-7-4
SS: 2328
Nazwa zwyczajowa: Super Duplex 2507
Stopień kucia: ASTM A182 F53
Wniosek
Rura ze stali nierdzewnej ASTM A790 UNS S32750 Super Duplex reprezentuje najwyższy poziom technologii stali nierdzewnej duplex. Unikalna kombinacja wysokiej zawartości chromu, molibdenu i azotu zapewnia PREN wynoszący około 42, zapewniając wyjątkową odporność na wżery, korozję szczelinową i pękanie korozyjne naprężeniowe w środowiskach- zawierających chlorki. Przy minimalnej granicy plastyczności wynoszącej 550 MPa i wytrzymałości na rozciąganie 800 MPa, S32750 zapewnia znaczne oszczędności masy dzięki cieńszym przekrojom ścianek przy tym samym ciśnieniu projektowym. W przypadku wymagających zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym, odsalaniu i inżynierii morskiej, ASTM A790 UNS S32750 jest materiałem wybieranym przez inżynierów, którzy wymagają bezkompromisowej wydajności w najbardziej agresywnych środowiskach.
