Duplex rozsdamentes acél részletek

A duplex rozsdamentes acél (DSS) olyan rozsdamentes acélt jelent, amelyben a ferrit és az ausztenit egyenként körülbelül 50%-ot tesz ki, és a mellékfázis tartalmának általában el kell érnie a 30%-ot. Alacsony C-tartalom esetén a Cr-tartalom 18%~28%, a Ni-tartalom 3%~10%. Egyes acélok ötvözőelemeket is tartalmaznak, mint például Mo, Cu, Nb, Ti és N.

Ez a fajta acél mind az ausztenites, mind a ferrites rozsdamentes acél jellemzőivel rendelkezik. A ferrithez képest nagyobb plaszticitása és szívóssága, nincs szobahőmérsékletű ridegsége, jelentősen javult a szemcseközi korrózióállósága és hegesztési teljesítménye, miközben megőrzi a ferrites rozsdamentes acél 475 fokos ridegségét és magas hővezető képességét, valamint szuperplaszticitást mutat. Az ausztenites rozsdamentes acélhoz képest nagy szilárdságú, és jelentősen megnövekedett a szemcseközi korrózióval és a kloridos feszültségkorrózióval szembeni ellenállása. A duplex rozsdamentes acél kiváló ütésállósággal rendelkezik, és egyben nikkeltakarékos rozsdamentes acél is.

Szerkezet és típus

A duplex rozsdamentes acél ausztenit + ferrit kétfázisú szerkezete miatt az ausztenit és a ferrit jellemzőivel is rendelkezik, és a két fázis tartalma alapvetően megegyezik. A folyáshatár elérheti a 400 MPa ~ 550 MPa értéket, ami kétszerese a hagyományos ausztenites rozsdamentes acélnak. A ferrites rozsdamentes acélhoz képest a duplex rozsdamentes acél nagy szívóssággal, alacsony rideg átmeneti hőmérséklettel, jelentősen javított szemcseközi korrózióállósággal és hegesztési teljesítménnyel rendelkezik; ugyanakkor megtartja a ferrites rozsdamentes acél néhány jellemzőjét, mint például a 475 fokos ridegség, a magas hővezető képesség, a kis lineáris tágulási együttható, a szuperplaszticitás és a mágnesesség. Az ausztenites rozsdamentes acélhoz képest a duplex rozsdamentes acél nagy szilárdsággal rendelkezik, különösen jelentősen javítja a folyáshatárt, és jelentősen javítja a lyukasztási ellenállást, a feszültség-korrózióállóságot, a korróziós fáradtságállóságot és egyéb tulajdonságokat.

A duplex rozsdamentes acél kémiai összetétele alapján négy típusba sorolható: Cr18 típusú, Cr23 (Mo kivételével), Cr22 típusú és Cr25 típusú. A Cr25 duplex rozsdamentes acél normál típusú és szuper duplex rozsdamentes acélra osztható, amelyek közül a Cr22 típusú és a Cr25 típus szélesebb körben használatos. A hazámban használt duplex rozsdamentes acél nagy részét Svédországban állítják elő, meghatározott minőségekkel: 3RE60 (Cr18 típus), SAF2304 (Cr23 típus), SAF2205 (Cr22 típus), SAF2507 (Cr25 típus).

 

A duplex rozsdamentes acél osztályozása

Az első kategória az alacsony ötvözetű típus, amelyet az UNS S32304 képvisel (23Cr-4Ni-0.1N), amely nem tartalmaz molibdént, és 24-25 PREN-értékkel rendelkezik. Feszültségkorrózióállósága szempontjából helyettesítheti az AISI304-et vagy a 316-ot.

A második kategória a közepes ötvözettípus, amelyet az UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) képvisel, 32-33 PREN értékkel. Korrózióállósága AISI 316L és 6%Mo+N ausztenites rozsdamentes acél között van.

 

A harmadik típus erősen ötvözött típus, amely általában 25% Cr-t, molibdént és nitrogént tartalmaz, néhány pedig rezet és volfrámot is tartalmaz. A szabványos fokozat az UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N), a PREN érték pedig 38-39. Az ilyen típusú acélok korrózióállósága magasabb, mint a 22%-os Cr duplex rozsdamentes acélé.

A negyedik típus a szuper duplex rozsdamentes acél, amely magas molibdén- és nitrogéntartalmú, a standard minőség az UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N), és néhány volfrámot is tartalmaz és réz. A PREN-érték nagyobb, mint 40, amely zord közegviszonyokra is alkalmazható, jó korrózióállósággal és átfogó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, és összehasonlítható a szuper ausztenites rozsdamentes acéllal.

 

Duplex rozsdamentes acél minőségek
Hazám új, GB/T 20878-2007 „Rozsdamentes acél és hőálló acélminőségek és kémiai összetétel” szabványa számos duplex rozsdamentes acélt tartalmaz. Például: 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N, 12Cr21Ni5Ti.
Ezen kívül: a híres 2205 duplex acél egyenértékű az én hazám 022Cr23Ni5Mo3N-ével.

 

Duplex rozsdamentes acél teljesítményjellemzők
A kétfázisú szerkezet jellemzőinek köszönhetően a kémiai összetétel és a hőkezelési folyamat helyes szabályozása révén a duplex rozsdamentes acél mind a ferrites rozsdamentes acél, mind az ausztenites rozsdamentes acél előnyeivel rendelkezik. Egyesíti az ausztenites rozsdamentes acél kiváló szívósságát és hegeszthetőségét a ferrites rozsdamentes acél nagyobb szilárdságával és kloridfeszültséggel szembeni korrózióállóságával. Ezek a kiváló tulajdonságok tették lehetővé, hogy a duplex rozsdamentes acél gyorsan hegeszthető szerkezeti anyaggá fejlődjön. Az 1980-as évektől a martenzites, ausztenites és ferrites rozsdamentes acéllal párhuzamos acéltípussá vált. A duplex rozsdamentes acél a következő teljesítményjellemzőkkel rendelkezik:
1) A molibdéntartalmú duplex rozsdamentes acél alacsony feszültség mellett jó kloridfeszültség-korrózióállósággal rendelkezik. Általában a 18-8 típusú ausztenites rozsdamentes acél hajlamos a feszültségkorróziós repedésekre 60 fok feletti semleges klorid oldatokban. Az ilyen típusú rozsdamentes acélból készült hőcserélők, elpárologtatók és egyéb berendezések klorid- és hidrogén-szulfid nyomokban ipari közegben hajlamosak feszültségkorróziós repedésekre, míg a duplex rozsdamentes acél jó ellenálló képességgel rendelkezik.

2) A molibdéntartalmú duplex rozsdamentes acél jó ütésállósággal rendelkezik. Ha azonos a pontozási ellenállás ekvivalens értékével (PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%), akkor a duplex rozsdamentes acél és az ausztenites rozsdamentes acél kritikus pontozási potenciálja hasonló. A duplex rozsdamentes acél és az ausztenites rozsdamentes acél pontozási ellenállása megfelel az AISI 316L-nek. A 25% Cr-t, különösen nitrogént tartalmazó, magas krómtartalmú duplex rozsdamentes acél lyuk- és réskorrózióállósága meghaladja az AISI 316L-ét.

3) Jó korróziós fáradtsággal és kopáskorrózióállósággal rendelkezik. Bizonyos korrozív közegviszonyok között alkalmas erősáramú berendezések, például szivattyúk és szelepek gyártására.

4) Jó átfogó mechanikai tulajdonságok. Nagy szilárdsággal és kifáradási szilárdsággal rendelkezik, a folyáshatár pedig kétszerese az 18-8 ausztenites rozsdamentes acélnak. A nyúlás szilárd oldatban eléri a 25%-ot, az AK szívóssági érték (V-bevágás) 100J felett van.

5) Jó hegeszthetőség, alacsony termikus repedési hajlam, általában nincs előmelegítés hegesztés előtt, nincs hőkezelés hegesztés után, és hegeszthető 18-8 ausztenites rozsdamentes acéllal vagy szénacéllal és más hasonló anyagokkal.

6) Az alacsony krómtartalmú (18% Cr) duplex rozsdamentes acél melegmegmunkálási hőmérséklet-tartománya szélesebb, mint az 18-8 ausztenites rozsdamentes acélé, és az ellenállás kicsi. Közvetlenül hengerelhető acéllemezek előállításához kovácsolás nélkül. A magas krómtartalmú (25% Cr) duplex rozsdamentes acél melegmegmunkálása valamivel nehezebb, mint az ausztenites rozsdamentes acélé, és olyan termékeket készíthet, mint például lemezek, csövek és huzalok.

7) A keményedési hatás nagyobb, mint az 18-8 ausztenites rozsdamentes acélé a hideg megmunkálás során. A csövek és lemezek deformációjának korai szakaszában nagy feszültséget kell alkalmazni a deformációhoz.

8) Az ausztenites rozsdamentes acélhoz képest nagy hővezető képességgel és kis lineáris tágulási együtthatóval rendelkezik, amely alkalmas berendezések bélésére és kompozit lemezek gyártására. Alkalmas hőcserélők magjának készítésére is, és a hőcsere hatásfoka magasabb, mint az ausztenites rozsdamentes acélé.

9) Még mindig a magas krómtartalmú ferrites rozsdamentes acél rideg hajlamai vannak, és nem alkalmas 300 fok feletti munkakörülményekre. Minél alacsonyabb a krómtartalom a duplex rozsdamentes acélban, annál kevésbé károsak a rideg fázisok, mint például a σ.