1. Pagrindinė superaustenitinių medžiagų, tokių kaip N08904 ir N08926, filosofija yra standartinio nerūdijančio plieno apribojimų įveikimas. Kokie yra šie apribojimai ir kaip juos išsprendžia pagrindinis šių klasių lydinio dizainas?
Standartiniai 300 serijos nerūdijantys plienai, tokie kaip 304 ir 316, yra darbiniai arkliai, tačiau katastrofiškai sugenda pagal du įprastus korozijos scenarijus:
Chloro-sukelta duobėjimo ir plyšių korozija: chlorido jonai (Cl⁻) atakuoja ir suardo apsauginį pasyvų chromo oksido (Cr₂O₃) sluoksnį ant standartinio nerūdijančio plieno, todėl susidaro labai lokalizuotas, prasiskverbiantis poveikis.
Įtempių korozijos įtrūkimai (SCC): chloridų, temperatūros ir tempimo įtempių (tiek taikomų, tiek likutinių) buvimas gali sukelti trapų, katastrofišką austenitinio nerūdijančio plieno gedimą.
Super austenitinis sprendimas: "PRen" numeris
Lydinio dizainas yra tiesioginis, kiekybinis atsakas į šiuos gedimus. Svarbiausia yra maksimaliai padidinti pasipriešinimo įbrėžimams ekvivalentinį skaičių (PRen). Dažniausia formulė yra:
PREn=%Cr + 3.3*(%Mo) + 16*(%N)
UNS N08904 (904L): Sudėtyje yra ~20 % Cr, ~4.5 % Mo ir ~0.1 % N. Dėl to PREn yra ~20 + 14.9 + 1.6=36.5. Tai buvo revoliucinis žingsnis nuo 316 nerūdijančio plieno (PRen ~26), siūlantis daug didesnį atsparumą chloridams.
UNS N08926 (dar žinomas kaip lydinys 926, 6Mo): sudėtyje yra ~21 % Cr, ~6,5 % Mo ir ~0,2 % N. Dėl to PREn yra ~21 + 21.5 + 3.2=45.7.
Žymiai padidindami molibdeno (Mo) ir azoto (N) kiekį, šie lydiniai sudaro daug stabilesnę ir elastingesnę pasyviąją plėvelę, kuri yra labai atspari chlorido poveikiui. Didelis nikelio (Ni) kiekis (~25% abiejuose) užtikrina stabilią austenitinę mikrostruktūrą ir drastiškai pagerina atsparumą chlorido įtempių korozijos įtrūkimams (CSCC).
2. UNS N08926 PREn yra žymiai didesnis nei N08904. Kokios konkrečios programos pateisina brangesnio N08926 naudojimą ir kokiais atvejais gali pakakti N08904?
Pasirinkimas tarp N08904 ir N08926 yra klasikinis kainos-prieš-našumo sprendimas, kurį lemia aplinkos sunkumas.
UNS N08904 (904L) paprastai pakanka:
Atskiestos sieros rūgšties paslaugos: iš pradžių buvo sukurta sieros rūgščiai tvarkyti chemijos pramonėje. Didelis nikelio ir vario kiekis užtikrina puikų atsparumą įvairioms koncentracijoms ir temperatūroms.
Vidutinė chlorido aplinka: jūros vandens tvarkymas esant aplinkos temperatūrai, aušinimo vandens sistemos su mažesniu chlorido kiekiu ir įvairūs proceso srautai chemijos ir farmacijos pramonėje, kur chloridų yra, bet ne per daug.
Smulkių dujų desulfuravimo (FGD) sistemos: tam tikrose šių sistemų dalyse, kur yra rūgštingumo, chloridų ir erozijos derinys.
UNS N08926 (6 % Mo lydinio) yra pateisinamas sunkesnėms paslaugoms:
Koncentruotas jūros vanduo ir atviroje jūroje naudojami įrenginiai: jūros vandens įpurškimo sistemos, šilumokaičiai, aušinami žaliu jūros vandeniu, ir svarbūs komponentai atviroje jūroje esančiose platformose ir laivuose. Didesnis Mo ir N kiekis suteikia daug didesnę saugumo ribą nuo įdubimų, kai yra jūrinių bioplėvelių, kurios gali sukurti labai rūgštinę, chloro{1}}koncentruotą mikro{2} aplinką.
Hiperchloruotas vanduo: sistemos, kuriose naudojamas baliklis (natrio hipochloritas) arba kiti stiprūs oksidatoriai su chloridais.
Agresyvesnė cheminio proceso aplinka: kai proceso sąlygos yra susijusios su dideliu chlorido kiekiu, aukšta temperatūra ir žemu pH, norint išvengti duobių ir plyšių korozijos, būtinas didesnis N08926 PREn. Tai apima kai kuriuos rimtus nuotekų valymo ir celiuliozės bei balinimo įrenginius.
Sprendimas grindžiamas tokiais veiksniais kaip chlorido koncentracija, temperatūra, pH ir įtrūkimų buvimas. N08926 siūlo tvirtą saugos ribą svarbiausioms ir neprieinamoms įrangoms.
3. Suvirinimas yra svarbus gamybos etapas, galintis sumažinti medžiagos atsparumą korozijai. Kokie konkretūs iššūkiai kyla suvirinant N08904 ir N08926 ir kokia yra geriausia praktika norint išsaugoti jų „super“ savybes?
Šių lydinių suvirinimas reikalauja kruopštaus procedūros kontrolės, kad būtų išvengta dviejų pagrindinių problemų: chromo karbido nusodinimo ir antrinių fazių susidarymo.
Iššūkiai:
Jautrinimas: Nors didelis Cr kiekis juose padeda, jei suvirinimo šilumos paveikta zona (HAZ) laikosi ~550–950 laipsnių temperatūroje, chromo karbidai (Cr₂3C₆) gali nusodinti grūdelių ribose. Tai išeikvoja aplinkinę chromo matricą, sukurdama kelią pirmenybei korozijai (tarpkristalinei atakai).
Intermetalinių fazių susidarymas: N08926 dėl didelio Mo kiekio susidaro trapios, korozijai-jautrios intermetalinės fazės, tokios kaip Chi (χ) ir Sigma (σ), jei aušinimo greitis kritiniame temperatūros diapazone yra per lėtas. Šios fazės taip pat išeikvoja Mo ir Cr iš matricos, drastiškai sumažindamos atsparumą duobėms.
Geriausia šios rizikos mažinimo praktika:
Per{0}}legiruotų metalų užpildų naudojimas: norint kompensuoti bet kokį galimą atsiskyrimą ar praradimą, naudojamas metalo užpildas, kurio lydinio kiekis yra didesnis nei netauriųjų metalų.
N08904 atveju dažniausiai pasirenkamas Ni-Cr-Mo lydinys, pvz., ER385 (UNS N06845), kurio Mo kiekis didesnis nei 904L.
Naudojant N08926, pageidaujamas užpildas paprastai yra ERNiCrMo-3 (lydinys 625) arba ERNiCrMo-4 (lydinys C276). Šie nikelio pagrindu pagaminti užpildai yra „per daug suderinti“ su Cr, Mo ir N, todėl suvirinimo metalas turi didesnį atsparumą korozijai nei pagrindinė medžiaga, net esant tam tikram mikrosegregacijai.
Šilumos įvesties valdymas: naudokite mažo šilumos tiekimo suvirinimo būdus, tokius kaip lankinis suvirinimas dujomis (GTAW/TIG) arba impulsinis metalo lankinis suvirinimas dujomis (GMAW/MIG). Mažas šilumos tiekimas sumažina laiką, kurį HAZ praleidžia kritinėje temperatūros diapazone, užkertant kelią žalingų fazių susidarymui.
Išlaikyti tarpinio praėjimo temperatūrą: užtikrinama griežta maksimali perėjimo temperatūra (dažnai žemesnė nei 100 laipsnių / 212 laipsnių F), kad suvirinimo vieta nesikauptų per daug šilumos.
Atgalinis valymas: norint visiškai -siskverbti suvirinimo siūles, būtina naudoti inertines atramines dujas (argoną), kad būtų išvengta oksidacijos ir cukraus susidarymo šaknies pusėje, nes tai būtų rimta korozijos pradžios vieta.
4. Be taškinės ir plyšinės korozijos, kokioms kitoms korozijos formoms šie lydiniai yra sukurti ir kaip jas veikia jų sudėtis?
Subalansuota N08904 ir N08926 sudėtis užtikrina puikų atsparumą daugeliui korozijos tipų:
Įtempių korozijos įtrūkimai (SCC): tai yra pagrindinis standartinio austenitinio nerūdijančio plieno trūkumas. Didelis nikelio kiekis (~25 %) tiek N08904, tiek N08926 yra pagrindinis elementas, smarkiai padidinantis jų atsparumą chlorido -sukeltam SCC. Nikelis keičia austenito fazės elektrocheminį elgesį ir slydimo charakteristikas, todėl jis yra daug mažiau jautrus šiam trapiam gedimo režimui.
Bendra (vienoda) korozija: didelis chromo kiekis užtikrina stabilios, tvirtos pasyvios plėvelės susidarymą, atsparią bendram retėjimui įvairiose rūgštinėse ir šarminėse aplinkose. Vario pridėjimas (Cu ~1,5 % abiejuose) yra ypač naudingas, nes padidina atsparumą ne-oksiduojančioms rūgštims, tokioms kaip sieros ir fosforo rūgštis.
Erozija{0}}Korozija: didelio stiprumo (suteikiamas stiprinant azotu) ir puikaus atsparumo bendrai / taškinei korozijai derinys, todėl šie lydiniai tinka naudoti su tekančiais, abrazyviniais skysčiais. Tvirta pasyvioji plėvelė gali greitai susiformuoti, jei ji yra mechaniškai pažeista, taip išvengiant greitesnio metalo praradimo.
Tarpgranulinė korozija: kaip minėta suvirinimo kontekste, N08904 (0,02 % C max) "L" klasė (mažas anglies kiekis) ir standartinis mažo anglies kiekio N08926 kiekis sumažina chromo karbido susidarymo riziką. Siekiant užtikrinti aukščiausią garantiją, šie lydiniai gali būti tiekiami tirpalu-atkaitinti ir atkaitinti, kad ištirptų bet kokie karbidai ir būtų užtikrinta vienalytė struktūra.
5. Kaip N08904 ir N08926 galima palyginti su dvipusiais nerūdijančiais plienais, tokiais kaip UNS S32205 (2205) ir UNS S32750 (2507)?
Tai yra esminis atviroje jūroje ir jūrų inžinerijos klausimas. Tiek superaustenitas, tiek dvipusis nerūdijantis plienas yra aukščiausios kokybės pasirinkimas, tačiau jie turi skirtingą stiprumą ir kompromisus.
Palyginimas su UNS S32205 (2205, PRRen ~35):
Stiprumas: Duplex 2205 yra maždaug dvigubai didesnis už N08904 ir N08926 takumo ribą. Tai gali leisti plonesnes sieneles ir sutaupyti slėginių indų bei vamzdynų svorį.
Atsparumas korozijai: N08904 PREn yra šiek tiek didesnis nei 2205, bet N08926 (PRen ~46) yra žymiai pranašesnis, ypač svarbioms jūros vandens paslaugoms . 2205 paprastai tinka daugeliui jūros vandens įrenginių, tačiau gali kilti pavojus sunkesnėmis sąlygomis (pvz., karšta, stovi).
Tvirtumas ir gamyba: Super austenitinės medžiagos pasižymi puikiu atsparumu iki kriogeninės temperatūros ir paprastai yra lengviau suvirinamos nei dvipusis plienas, kuriam reikalingas tikslus šilumos reguliavimas, kad nesusidarytų trapios fazės. Austenitinė struktūra taip pat nėra-magnetinė.
Palyginimas su UNS S32750 (2507, PRRen ~43):
Stiprumas: Super Duplex 2507 taip pat turi maždaug dvigubai didesnę takumo ribą nei superaustenitinė medžiaga.
Atsparumas korozijai: N08926 (~46) PREn yra šiek tiek didesnis nei 2507 (~43), todėl juos galima iš esmės palyginti pagal atsparumą duobėms jūros vandenyje. Abu jie puikiai tinka esant stipriausiam chlorido poveikiui.
Kaina ir gamyba: pagrindinis 2507 pranašumas yra didelis stiprumo-ir-svorio santykis. Tačiau sudėtingiausia jį suvirinti ir apdoroti nepabloginant jo savybių. Superaustenitinės medžiagos, tokios kaip N08926, dažnai pasirenkamos dėl puikios gamybos, ypač sudėtingų komponentų, ir garantuotų ne{6}}magnetinių savybių, kurios gali būti labai svarbios tam tikrose povandeninėse elektroninėse sistemose.
Išvada: pasirinkimas dažnai apsiriboja{0}}dvipleksinio plieno didelio stiprumo ir aukščiausios kokybės apdirbamumo, tvirtumo ir įrodytų sudėtingų superaustenito geometrijų pasiekimų kompromisu. Labai korozijai, svoriui -jautriai struktūrai galima pasirinkti 2507. Sudėtingam, stipriai suvirintam jūros vandens vamzdynui, kur svarbiausia yra patikimumas ir gamybos paprastumas, N08926 dažnai yra tinkamiausias kandidatas.
