Thép không gỉ song công và siêu song công: Thành phần, tính chất và lựa chọn

Một dự án khử mặn nước biển ở vùng Vịnh ban đầu được chỉ định sử dụng các phụ kiện đường ống UNS S32205 (2205) cho đường ống dẫn nước vào. Khi dữ liệu quy trình cuối cùng được xem xét, nhiệt độ nước biển mùa hè cho thấy giá trị trong trường hợp xấu nhất là 36°C, đẩy nhiệt độ rỗ tới hạn cần thiết vượt quá mức 2205 có thể đảm bảo. Các phụ kiện đã được chỉ định lại theo UNS S32750 (2507) trước khi chế tạo, làm tăng thêm chi phí vật liệu nhưng tránh được việc trang bị thêm có rủi ro cao sau khi vận hành thử. Quyết định đó được lặp lại ở các dự án ngoài khơi, hóa chất và xử lý nước. Sự khác biệt giữa song công và siêu song công không phải là một điều chỉnh nhỏ về hợp kim; đó là sự thay đổi trong lớp vỏ chống ăn mòn và độ bền ảnh hưởng đến cách xác định, hàn và kiểm tra hệ thống đường ống.

Song công và siêu song công: Cùng một dòng, cấp độ hợp kim khác nhau

Tất cả các loại thép không gỉ song công đều có chung cấu trúc vi mô hai pha gồm ferit và austenite với tỷ lệ gần bằng nhau. Cấu trúc đó tách chúng ra khỏi các loại austenit như 304 và 316L: thép song công có cường độ chảy gần gấp đôi, khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất clorua (SCC) tốt hơn và hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn. Super duplex không phải là một gia đình không liên quan. Đây là nhánh hợp kim cao hơn của cùng một khái niệm song công, được phát triển cho các điều kiện sử dụng trong đó song công tiêu chuẩn không cung cấp đủ biên độ ăn mòn.

Ranh giới giữa hai nhóm được xác định bằng số tương đương khả năng chống rỗ (PREN), thường được tính là PREN = %Cr 3,3 x %Mo 16 x %N. PREN trên 40 được phân loại là siêu song công. Các đại diện được chỉ định nhiều nhất là UNS S32205 (2205) cho mặt song công và UNS S32750 (2507) cho mặt siêu song công.

Thành phần hóa học và ngưỡng PREN

Super duplex đạt hiệu suất ăn mòn cao hơn bằng cách tăng các yếu tố thúc đẩy khả năng chống rỗ: crom, molypden và nitơ. Phạm vi thành phần của hai điểm chuẩn cho thấy mô hình rõ ràng.

Hiệu quả thực tế rất đơn giản: mỗi phần trăm molypden cộng thêm khoảng 3,3 điểm vào PREN và mỗi phần trăm nitơ cộng thêm 16 điểm. Bởi vì 2507 mang hàm lượng nitơ gần gấp đôi và hàm lượng molypden cao hơn nên PREN của nó chuyển sang mức thấp nhất là 40. Sự thay đổi đó là điều cho phép siêu song công duy trì màng thụ động của nó trong dịch vụ clorua nơi 2205 sẽ bắt đầu hoạt động.

Đặc tính cơ học và lợi thế tiết kiệm trọng lượng

Sự chênh lệch cường độ đủ lớn để thay đổi tính toán độ dày thành ống. Siêu song công cung cấp cường độ năng suất tối thiểu là 550 MPa so với 450 MPa đối với song công tiêu chuẩn và độ bền kéo tối thiểu là 795 MPa so với 655 MPa.

Bởi vì ứng suất cho phép trong mã thiết kế đường ống là hàm số của năng suất và độ bền kéo, nên 2507 có thể được thiết kế ở mức ứng suất cao hơn 2205 ở cùng nhiệt độ sử dụng. Năng suất tối thiểu 550 MPa cao hơn khoảng 22% so với 450 MPa. Trên đường dẫn nước biển dài hoặc kết nối mặt bích áp suất cao như siêu song công mặt bích cổ hàn , lề đó có thể biện minh cho việc giảm độ dày thành. Trọng lượng tiết kiệm được sau đó sẽ được truyền đi thông qua việc hỗ trợ thép, vận chuyển và lắp đặt. Trên các bề mặt ngoài khơi, nơi mỗi tấn đều ảnh hưởng đến kế hoạch nâng, đây là một lợi ích kinh tế thực sự chứ không phải là sự tò mò về luyện kim.

Nhà cung cấp mặt bích cổ hàn, công ty tùy chỉnh Phụ kiện đường ống Gaoxin là nhà cung cấp mặt bích cổ hàn bằng thép không gỉ của Trung Quốc, Công ty mặt bích cổ hàn bằng thép hợp kim / carbon tùy chỉnh, Diamete... Xem sản phẩm →

Khả năng chống ăn mòn trong dịch vụ clorua

Cả song công và siêu song công đều chống ăn mòn tốt trong hầu hết các môi trường công nghiệp. Sự khác biệt có ý nghĩa xuất hiện ở hiện tượng ăn mòn cục bộ. Sự ăn mòn rỗ và kẽ hở bắt đầu ở những điểm không hoàn hảo trên bề mặt hoặc vùng ứ đọng và cả hai đều bị điều khiển bởi nồng độ clorua và nhiệt độ. Super duplex có nhiệt độ rỗ tới hạn cao hơn và nhiệt độ ăn mòn kẽ hở tới hạn cao hơn so với song công, khiến nó trở thành vật liệu được ưu tiên cho các dòng xử lý nước biển ấm, nước muối và giàu clorua.

Trong các hệ thống nước biển, 2205 có thành tích vững chắc ở vùng nước mát hơn, nhưng khi nhiệt độ nước tăng lên hoặc khi hệ thống bao gồm các chi tiết dễ có kẽ hở như mặt bích và vùng tiếp xúc của miếng đệm, 2507 trở thành thông số kỹ thuật chung. Để khử mặn nước biển, phụ kiện đường ống song công 2205 được sử dụng rộng rãi ở các phần có nhiệt độ thấp hơn, trong khi các vòng lặp nóng hơn được gán cho chế độ siêu song công. Trong các nhà máy hóa chất xử lý môi trường clorua nóng, phụ kiện đường ống hóa chất siêu song công chống ăn mòn là câu trả lời tiêu chuẩn cho cùng một lý do. Trong sản xuất dầu và khí đốt, cả hai dòng đều phục vụ các thiết bị trên mặt và dưới biển, trong đó 2507 được ưu tiên khi clorua, carbon dioxide và hydrogen sulfide kết hợp để đẩy lớp vỏ dịch vụ chua.

Những cân nhắc về hàn và chế tạo

Cả hai loại song công và siêu song công đều có thể được hàn bằng GTAW, SMAW, SAW và các quy trình tiêu chuẩn khác, nhưng chúng có độ lệch ít hơn so với các thông số đủ tiêu chuẩn so với thép không gỉ austenit. Mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt phải duy trì cấu trúc cân bằng ferrite-austenite, phụ thuộc vào nhiệt đầu vào, nhiệt độ giữa các lớp và thành phần kim loại phụ. Đối với 2205, chất độn tiêu chuẩn là ER2209; đối với 2507, ER2594 thường được sử dụng.

Super duplex nhạy cảm hơn với hiện tượng quá nhiệt vì hàm lượng molypden và nitơ cao hơn sẽ thúc đẩy sự kết tủa của pha sigma, pha chi và austenite thứ cấp khi mối hàn nguội quá chậm hoặc nhiệt độ giữa các lớp tăng cao. Hậu quả thực tế là phạm vi hàn hẹp hơn và nhu cầu lớn hơn về các quy trình được ghi lại và thợ hàn có kinh nghiệm. Một cửa hàng hàn 316L mà không có trình độ chuyên môn về quy trình sẽ không được giao ống chỉ 2507 mà không được xem xét. Đây là vấn đề về chất lượng chế tạo cũng như vấn đề lựa chọn hợp kim.

Hướng dẫn lựa chọn và chi phí

Super duplex có giá tính trên mỗi kg cao hơn so với duplex vì hàm lượng niken và molypden cao hơn. Phí bảo hiểm có thể dễ dàng được biện minh khi giải pháp thay thế là hệ thống đường ống bị hỏng, nhưng điều đó là không cần thiết khi 2205 đáp ứng đầy đủ phạm vi dịch vụ. Quyết định nên dựa trên một số kiểm tra thực tế:

• Nồng độ clorua và phạm vi nhiệt độ hoạt động của chất lỏng là gì?
• Dự án yêu cầu biên độ PREN bao nhiêu sau khi hàn và sử dụng lâu dài?
• Ứng suất cho phép cao hơn có thể làm giảm độ dày thành ống và tổng trọng lượng của đường ống không?
• Nhà chế tạo có quy trình hàn đủ tiêu chuẩn cho loại đã chọn không?
• Các phụ kiện và mặt bích có thể theo dõi, được chứng nhận có sẵn ở cấp độ và kích cỡ yêu cầu không?

Nói chung, 2205 là lựa chọn phù hợp cho dịch vụ clorua vừa phải và 2507 là câu trả lời khi hàm lượng clorua, nhiệt độ hoặc điều kiện dịch vụ chua vượt quá giới hạn đó. Giá mua siêu song công cao hơn chỉ bằng một phần nhỏ so với chi phí ngừng hoạt động do rỗ ​​trong đường ống khó tiếp cận.

Phụ kiện đường ống và mặt bích dạng song công và siêu song công

Cả hai họ vật liệu đều được sản xuất ở tất cả các dạng sản phẩm đường ống áp lực thông thường. Các phụ kiện hàn đối đầu, bao gồm khuỷu tay, chữ T bằng và giảm, bộ giảm tốc, nắp và đường chéo, tuân theo các tiêu chuẩn về kích thước ASME B16.9. Mặt bích tuân theo ASME B16.5 dành cho kích thước ống danh nghĩa lên đến NPS 24. Các phụ kiện rèn như ổ cắm nhánh, khớp nối, phích cắm và khớp nối bao gồm các kết nối lỗ khoan nhỏ và áp suất cao theo ASME B16.11.

Tìm nguồn cung ứng cho nhóm dự án phụ kiện đường ống hàn song công và siêu song công phải xác nhận rằng quy trình sản xuất, bao gồm tạo hình, ủ dung dịch và thử nghiệm, phù hợp với thông số kỹ thuật của cấp độ, vì hiệu suất ăn mòn của vật liệu song công phụ thuộc vào việc xử lý nhiệt thích hợp. Các đường ống nhỏ, kết nối thiết bị đo đạc và các điểm cất cánh ở nhánh được phục vụ bởi phụ kiện rèn song công và siêu song công , và những thứ này cũng cần mức độ truy xuất nguồn gốc vật liệu tương tự như các bộ phận hàn đối đầu đường chính.

Hợp kim titan Nhà sản xuất phụ kiện rèn, Nhà máy sản xuất phụ kiện hợp kim Phụ kiện đường ống Gaoxin là Trung Quốc Bán buôn các nhà sản xuất phụ kiện hợp kim titan, Nhà máy sản xuất phụ kiện hợp kim, hỗ trợ Phụ kiện rèn với... Xem sản phẩm →

Nhà sản xuất phụ kiện ống hàn mông, Nhà máy sản xuất phụ kiện ống hàn Phụ kiện đường ống Gaoxin là Phụ kiện đường ống hàn mông bán buôn của Trung Quốc (có ASME B16.9, EN10253, GOST, DIN 2615, v.v.) Nhà sản xuất, Nhà máy và nhà cung cấp... Xem sản phẩm →

Điều quan trọng cuối cùng là truy xuất nguồn gốc. Các thành phần đường ống ở cấp độ song công và siêu song công phải có đầy đủ chứng chỉ nhà máy, hồ sơ xử lý nhiệt và nhận dạng vật liệu tích cực. Một nhà sản xuất đã sản xuất các phụ kiện song công và siêu song công trong nhiều thập kỷ, với thợ hàn có trình độ, khả năng kiểm tra không phá hủy bên trong và nguồn cung cấp vật liệu ổn định, có thể thu hẹp khoảng cách giữa hợp kim trên bản vẽ và phụ kiện trên giá ống. Yêu cầu chứng nhận trước khi phê duyệt đơn hàng, không phải khi lô hàng đến.