Труба из нержавеющей и дуплексной стали (ASTM A312, A790)
Нержавеющая стальная труба ASTM A312
Стандарт ASTM A312 охватывает бесшовные и сварные трубы из аустенитной нержавеющей стали, используемые для работы при высоких температурах и / или в коррозионно-активных средах (наиболее распространенные марки 304 / 304L и 316 / 316L). Стандарт A790 охватывает бесшовные дуплексные и супердуплексные трубы UNS S32205 / 31803 и UNS S32750 / 32760 (специальная марка нержавеющей стали со смешанной ферритной / аустенитной микроструктурой). В этой статье освещены химические и механические свойства стандартов A312 / A790.
Трубы из нержавеющей стали для работы при высоких температурах, где коррозия является ключевой проблемой.
Нержавеющая сталь была разработана в начале века, чтобы удовлетворить растущий спрос во многих отраслях промышленности на более долговечные стали, которые могли бы противостоять требовательным условиям эксплуатации. Нержавеющая сталь была задумана как доработка стандартной углеродистой стали и была получена путем добавления легирующих элементов к основному металлу, таких как никель и хром. Добавление таких легирующих элементов повышает устойчивость стали к коррозии в агрессивных условиях эксплуатации.
Прежде чем приступить к изучению различных марок, давайте рассмотрим доступные на рынке типы нержавеющих сталей и их классификацию.
Виды нержавеющей стали
Как правило, любой стальной сплав, содержащий не менее 10,5% хрома, может считаться нержавеющей сталью. Однако доступно множество классов в зависимости от состава легирующих элементов (никель, хром, молибден, титан, медь, азот и т.д.). Каждый сплав имеет специфическую структуру и химические и механические свойства.
Характерной чертой нержавеющих сталей является то, что они проявляют устойчивость к коррозии благодаря внешнему слою оксида хрома. Такой оксид действует как микроскопический защитный слой, который реагирует с кислородом и блокирует коррозию. Кроме того, сплавы из нержавеющей стали имеют большую вязкость в условиях низких температур, чем углеродистая сталь, лучшую прочность и твердость, улучшенную пластичность и низкие затраты на техническое обслуживание.
Нержавеющие стали подразделяются на несколько видов, обозначенных как «серия».
Аустенитная нержавеющая сталь (серия 300)
Это самые распространенные марки нержавеющей стали. Микроструктура аустенитных нержавеющих сталей получается путем добавления никеля, марганца и азота, которые придают сплаву свойства свариваемости и способности к деформации. Устойчивость к коррозии может быть дополнительно улучшена путем увеличения доли хрома, молибдена и азота в основном сплаве.
Тем не менее, основные аустенитные марки подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением (необходим более высокий процент никеля для усиления коррозионного растрескивания под напряжением). Аустенитная нержавеющая сталь не может быть закалена термической обработкой, но может работать закаленной до высоких уровней прочности при сохранении разумного уровня прочности и пластичности.
Даже если аустенитные стали, как правило, являются немагнитными, они могут проявлять некоторые магнитные свойства в зависимости от фактического состава сплава и упрочнения, полученного в процессе производства. Аустенитные нержавеющие стали делятся на серии 200 (хром-марганцево-никелевые сплавы) и 300 (хромоникелевые сплавы, такие как 304, 309, 316, 321, 347 и т. Д.). Марка 304 / 304L является наиболее распространенной аустенитной нержавеющей сталью, которая подходит для большинства агрессивных сред. Любой другой класс в серии 300 улучшает базовые характеристики нержавеющей стали 304.
Мартенситная нержавеющая сталь (серия 400)
Мартенситные нержавеющие стали аналогичны ферритным сталям, так как они оба имеют значительное содержание хрома, однако, мартенситные стали имеют более высокое содержание углерода до 1%. Высокое содержание углерода позволяет закаливать и отпускать мартенситные стали в качестве стандартных сталей из углеродистых и хромированных сплавов (но, как правило, имеют низкую свариваемость и пластичность).
Этот тип нержавеющей стали указывается в случае высокой прочности и умеренной коррозионной стойкости. В отличие от стандартных аустенитных нержавеющих сталей, мартенситные марки являются магнитными. 410, 420 и 440C это широко распространённые мартенситные марки.
Ферритная нержавеющая сталь (серия 430)
Ферритные нержавеющие стали имеют значительное содержание хрома, но низкое содержание углерода (как правило, ниже 0,1%). Название этого типа нержавеющих сталей происходит от того факта, что их микроструктура очень похожа на углеродистые и низколегированные стали.
Эти стали широко применяются, за исключением тонких поверхностей, поскольку они имеют низкое сопротивление сварке или применения, требующие формуемости (ферритные стали демонстрируют низкую формуемость и пластичность). Ферритные нержавеющие стали не могут быть закалены термической обработкой. Добавляя моли к ферритной марке, сталь может использоваться в очень агрессивной среде, такой как опреснительные установки и морская вода.
Эти стали показывают также удивительную устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Аналогично мартенситным сталям ферритные нержавеющие стали являются магнитными. Наиболее распространенными ферритными марками являются 430 (17% хрома) и 409 (11% хрома), широко используемые в автомобильном секторе.
Дуплексная и супердуплексная нержавеющая сталь (UNS S32205, S31803, S32750 / 760)
Нержавеющая сталь Duplex имеет микроструктуру, которая на 50% ферритна и на 50% аустенитна. Эта композиция дает им лучшую прочность, чем ферритные или аустенитные стали.
Дисперсионное твердение (PH 17-4)
РН стали обладать удивительной прочностью благодаря добавлению в сплав таких элементов, как медь, ниобий и алюминий.
Эти стали могут быть обработаны до очень специфических форм с высокими требованиями к допускам перед окончательной обработкой старением. Это отличается от обычного упрочнения и отпуска мартенситных сталей, которые подвергаются деформации во время обработки.
Стойкость к коррозии сталей, устойчивые к атмосферным осадкам, сопоставимы со стандартными аустенитными сталями, такими как нержавеющая сталь 304.
Наиболее распространенная нержавеющая сталь, устойчивая к атмосферным осадкам, - 17-4PH, которая содержит 17% хрома и 4% никеля.
Дуплексная труба
Дуплексная труба обладает свойствами ферритной трубы из нержавеющей стали (высокая стойкость к коррозионному растрескиванию и прочность на растяжение) и в то же время аустенитной трубы из нержавеющей стали (простота изготовления и хорошая устойчивость к коррозии и эрозии). Дуплексные трубы 2205 (UNS S31803 / UNS S32205) используются в условиях ниже 600 градусов (F).
Дуплексные и супердуплексные нержавеющие стали свариваемы и имеют умеренную формуемость. Эти типы нержавеющих сталей являются магнитными, но в меньшей степени, чем ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердеющие, благодаря содержанию аустенита 50%.
Часто встречающийся марки в этом виде:
- Дуплексные малолегированные: UNS S32101, S32202 (UR2202), S32304, и S32003.
- Дуплексные стандартные: UNS S31803/S32205
- Супер дуплексные: UNS S32760 (Zeron 100), S32750 (2507), и S32550 (Ferralium 255)
- Гипер дуплексные: UNS S32707 и S33207
Стандарт ASTM A790 охватывает бесшовные дуплексные и супердуплексные трубы для требовательных областей применений, с высокой коррозией, температурой и давлением. Сварные дуплексные и супер дуплексные сварные трубы, сваренные методом электросварки входят в стандарт ASTM A928.
Дуплекс и супер дуплекс могут рассматриваться как трубы из нержавеющей стали «более высокого качества» и доступны на рынке в том же диапазоне размеров, что и обычные трубы из нержавеющей стали A312 (диапазон размеров, указанный в стандарте ASME B36.19).
Между дуплексными / супердуплексными трубами и обычными трубами из нержавеющей стали есть несколько различий, которые описаны ниже.
Что такое дуплексная сталь?
Термин «дуплекс» относится к виду нержавеющих сталей, которые имеют двойную структуру, то есть они не являются ни полностью аустенитной структурой нержавеющей стали, такой как нержавеющая сталь 304, ни стандартным ферритным, таким как 430.
Дуплексная нержавеющая сталь ((UNS S31803/UNS S32205) была разработана для того, чтобы преодолеть проблемы нержавеющей стали 300 серии (коррозионное растрескивание под воздействием хлоридов, напряжение при растяжении в случаях, когда металл подвергается воздействию жидкостей, содержащих хлориды, или при воздействии высоких температурах на сталь.
Микроструктура дуплексных нержавеющих сталей состоит из смеси аустенита и феррита (примерно 40-50% феррита).
Поэтому дуплексные трубы сочетают в себе свойства ферритных и аустенитных материалов из нержавеющей стали.
Дуплексная сталь UNS 2205 применяется в морских проектах, в месторождениях нефти и газа, замкнутых водных системах, опреснительных установках, хранении и транспортировке углеводородов, первичной нефтепереработки, целлюлозе и бумаге.
Дуплекс устойчив к коррозионному растрескиванию под напряжением. В то время как стандартные дуплексные стали имеют коррозионную стойкость, сопоставимую со стандартными аустенитными сталями (но демонстрируют лучшую прочность и устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением), так называемые супердуплексные стали обладают повышенной прочностью и устойчивостью к любому типу коррозии по сравнению со стандартными аустенитными сталями.
Дуплексная коррозионная стойкость
Нержавеющая сталь Duplex демонстрирует превосходную коррозионную стойкость по сравнению с grade 316 для большинства применений (отличная стойкость к локальной коррозии, включая межзерновую, точечную и щелевую коррозию; CPT 2205 обычно составляет не менее 35ºC). Дуплекс также устойчив к коррозионному растрескиванию при температуре до 150ºC.
Grade 2205 часто хорошо работает в средах, которые вызывают преждевременный выход из строя стандартных аустенитных марок нержавеющей стали серии 300. Он также обладает более высокой устойчивостью к морской коррозии по сравнению с нержавеющей сталью 316.
Отметим, что, несмотря на то, что нержавеющая сталь Duplex демонстрирует хорошую стойкость к высокотемпературному окислению, 2205 страдает от хрупкости при хранении при температуре выше 300ºC в течение некоторого периода времени (ситуация, которая может быть исправлена только путем полного отжига раствора).
По этой причине нержавеющие стали Duplex никогда не используются при температурах выше 300ºC. Трубы Duplex соответствуют следующим материалам фитингов: ASTM A815 (фитинги для стыковой сварки) и ASTM A182 F51 / F53 / F55 (фланцы / фитинги для муфтовой сварки / резьбовые фитинги).
Купить трубы из нержавеющей стали по стандарту ASTM A53 с доставкой в Россию, Узбекистан, Казахстан можно в ЕМК. При заказе наши специалисты могут предложить вам европейские аналоги требуемых марок стали.
