Duplex Aνοξείδωτοι Xάλυβες

Welder.Gr.0104

Οι διπλής όψης ανοξείδωτοι χάλυβες γίνονται όλο και πιο συνηθισμένοι. Προσφέρονται από όλα τα μεγάλα εργοστάσια για διάφορους λόγους:

  • Μεγαλύτερη δύναμη που οδηγεί σε εξοικονόμηση βάρους
  • Μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση, ιδίως ρωγμές διάβρωσης λόγω καταπονήσεων
  • Χαμηλότερη τιμή

Κάθε 2-3 χρόνια πραγματοποιείται ένα συνέδριο, όπου παρουσιάζονται δεκάδες εξαιρετικά τεχνικά έγγραφα. Υπάρχει πολλή δραστηριότητα μάρκετινγκ που περιβάλλει αυτούς τους βαθμούς και οι νέες ποιότητες αναγγέλλονται συχνά.

Ωστόσο, ακόμη και με όλο αυτό το ενδιαφέρον, οι καλύτερες εκτιμήσεις για το παγκόσμιο μερίδιο αγοράς για το duplex κυμαίνονται μεταξύ 1 και 3%. Ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να παρέχει έναν απλό οδηγό σε αυτόν τον τύπο χάλυβα και να περιγράφουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα.

Αρχή των διπλών ατσάλινων χαλύβων

Η ιδέα των διπλών ανοξείδωτων χαλύβων χρονολογείται από τη δεκαετία του 1920 με το πρώτο χυτό που κατασκευάστηκε το 1930. Ωστόσο, μόνο τα τελευταία 30 χρόνια οι χάλυβες duplex έχουν αρχίσει να «απογειώνονται» με σημαντικό τρόπο. Αυτό οφείλεται κυρίως στην πρόοδο των τεχνικών παραγωγής χάλυβα, ιδίως όσον αφορά τον έλεγχο της περιεκτικότητας σε άζωτο.

Οι τυπικοί ωστενιτικοί χάλυβες και οι φερριτικοί χάλυβες είναι σχετικά εύκολο να κατασκευαστούν και να κατεργαστούν. Όπως υποδηλώνουν τα ονόματά τους, αποτελούνται κυρίως από μία φάση, ωστενίτη ή φερρίτη. Παρόλο που αυτοί οι τύποι είναι κατάλληλοι για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, υπάρχουν μερικές σημαντικές τεχνικές αδυναμίες και στους δύο τύπους:

  1. Αυτενιτική – χαμηλή αντοχή (200 MPa 0,2% PS σε κατάσταση ανόπτησης με διάλυμα), χαμηλή αντίσταση στη διάβρωση διάβρωσης λόγω τάσης
  2. Φερριτική – χαμηλή αντοχή (λίγο υψηλότερη από την ωστενιτική, 250 MPa 0,2% PS), κακή συγκολλησιμότητα σε παχιά τμήματα, κακή σκληρότητα χαμηλής θερμοκρασίας

Επιπλέον, η υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο των ωστενιτικών τύπων οδηγεί σε μεταβλητότητα των τιμών που δεν είναι ευπρόσδεκτη σε πολλούς τελικούς χρήστες .

Η βασική ιδέα της διπλής όψης είναι η παραγωγή μιας χημικής σύνθεσης που οδηγεί σε ένα περίπου ίσο μείγμα φερρίτη και ωστενίτη. Αυτή η ισορροπία των φάσεων παρέχει τα εξής:

  • Υψηλότερη ισχύς – Το εύρος 0,2% PS για τις τρέχουσες ποιότητες διπλής όψης είναι από 400 έως 550 MPa. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένα πάχη των τμημάτων και κατά συνέπεια σε μειωμένο βάρος. Αυτό το πλεονέκτημα είναι ιδιαίτερα σημαντικό για εφαρμογές όπως:  Δοχεία πίεσης, Δεξαμενές αποθήκευσης, Δομικές εφαρμογές π.χ. γέφυρες
  • Καλή συγκολλησιμότητα σε παχιά τμήματα – Δεν είναι τόσο απλή όσο οι ωστενιτικές αλλά πολύ καλύτερες από τις φερριτικές.
  • Καλή ανθεκτικότητα – Πολύ καλύτερα από τα φερρίτικα ιδιαίτερα σε χαμηλή θερμοκρασία.
  • Αντοχή στη διάβρωση λόγω διάβρωσης. Οι τυπικοί ωστενιτικοί χάλυβες είναι ιδιαίτερα επιρρεπείς σε αυτόν τον τύπο διάβρωσης. Το είδος των εφαρμογών όπου αυτό το πλεονέκτημα είναι σημαντικό και περιλαμβάνει: Δεξαμενές ζεστού νερού, Εγκαταστάσεις επεξεργασίας, Δομές πισίνας

Πώς επιτυγχάνεται η ισορροπία ωστενίτη / φερρίτη

Τα σημαντικά στοιχεία σε ανοξείδωτους χάλυβες μπορούν να ταξινομηθούν σε ferritisers και austenitisers. Κάθε στοιχείο ευνοεί μια δομή:

Ferritisers – Cr (χρώμιο), Si (πυρίτιο), Mo (μολυβδαίνιο), W (βολφράμιο), Ti (τιτάνιο), Nb (νιόβιο) (Austenitisers – ), Το Mn (μαγγάνιο), το Ν (άζωτο), ο Cu (χαλκός)

Το φερριτικο έχει την υπεροχή των ferritisers και έτσι είναι φερριτικό σε δομή. Το ωστενιτικο γίνεται ωστενιτικός κυρίως με τη χρήση περίπου 8% νικελίου.

Για να φτάσουμε σε μια δομή διπλής όψης με περίπου το 50% της κάθε φάσης, πρέπει να υπάρχει ισορροπία μεταξύ των ωστενευτών και των ferritisers. Αυτό εξηγεί γιατί η περιεκτικότητα σε νικέλιο των διπλών χαλύβων είναι γενικά χαμηλότερη από ό,τι για τα ωστενιτικά.

Σε μερικές από τις πρόσφατα αναπτυχθείσες ποιότητες, το άζωτο και το μαγγάνιο χρησιμοποιούνται μαζί για να φέρουν την περιεκτικότητα σε νικέλιο σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Αυτό έχει θετική επίδραση στη σταθερότητα των τιμών.

Προς το παρόν, βρισκόμαστε ακόμη στη φάση ανάπτυξης των διπλών χαλύβων. Ως εκ τούτου, κάθε κατασκευαστής προωθεί τη δική του ιδιαίτερη μάρκα. Είναι γενικά αποδεκτό ότι υπάρχουν πάρα πολλοί τύποι. Ωστόσο, αυτό είναι πιθανό να συνεχιστεί μέχρι να εμφανιστούν οι «νικητές».

Αντοχή στη διάβρωση των χαλύβων διπλής όψης

Το εύρος των χαλύβων διπλής όψης τους επιτρέπει να ταιριάζουν για αντοχή στη διάβρωση με τους τύπους ωστενιτικού και φερριτικού χάλυβα. Δεν υπάρχει ενιαία μέτρηση αντοχής στη διάβρωση. Ωστόσο, είναι ευχερής η χρήση του αριθμού ισοδύναμης αντιστάσεως αντοχής (PEN) ως μέσου κατάταξης των βαθμών.

PREN =% Cr + 3,3 x% Mo + 16 x% N 

Διάβρωσης λόγω καταπόνησης (SCC)

Το SCC είναι μια μορφή διάβρωσης που εμφανίζεται με έναν συγκεκριμένο συνδυασμό παραγόντων:

  • Αντοχή σε εφελκυσμό
  • Διαβρωτικό περιβάλλον
  • Υψηλή θερμοκρασία. Κανονικά 50 βαθμούς C, αλλά μπορεί να συμβεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες γύρω στους 25 βαθμούς C σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα.

Η αντίσταση στην SCC καθιστά τους διπλούς χάλυβες κατάλληλα υλικά για πολλές διεργασίες που λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες, συγκεκριμένα:

  1. Λέβητες ζεστού νερού
  2. Δεξαμενές ζύμωσης
  3. Αφαλάτωση

Οι δομές από ανοξείδωτο χάλυβα στις δεξαμενές είναι γνωστό ότι είναι επιρρεπείς στην SCC. Η χρήση πρότυπων ωστενιτικών ανοξείδωτων χαλύβων απαγορεύεται σε αυτή την εφαρμογή. Οι καλύτεροι χάλυβες που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό είναι οι χάλυβες ωστενιτικού χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο, όπως οι βαθμοί 6% Mo.

Εμπόδια στη χρήση χαλύβων διπλής όψης

Ο ελκυστικός συνδυασμός υψηλής αντοχής, αντοχής στη διάβρωση, μέτρια συγκόλληση φαίνεται να προσφέρει μεγάλες δυνατότητες για την αύξηση του μεριδίου αγοράς των διπλών ανοξείδωτων χαλύβων.

Ωστόσο, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τους περιορισμούς των διπλών ανοξείδωτων χαλύβων, γιατί είναι «εξειδικευμένοι».

Το πλεονέκτημα της υψηλής αντοχής, γίνεται αμέσως μειονέκτημα όταν εξετάζεται η δυνατότητα μορφοποίησης και κατεργασίας. Η υψηλή αντοχή έρχεται επίσης με χαμηλότερη ολκιμότητα από τους ωστενιτικούς βαθμούς.

Επομένως, κάθε εφαρμογή που απαιτεί υψηλό βαθμό διαμόρφωσης, αποκλείεται για τις ποιότητες αυτές. Ακόμη και όταν η ολκιμότητα είναι επαρκής, απαιτούνται υψηλότερες δυνάμεις για το σχηματισμό του υλικού, για παράδειγμα σε κάμψη σωλήνων.

Η μεταλλουργία των διπλών ανοξείδωτων χαλύβων είναι πολύ πιο πολύπλοκη από ό, τι για τους ωστενιτικούς ή φερριτικούς χάλυβες. Αυτός ο παράγοντας σημαίνει ότι είναι πιο δύσκολο να παραχθούν στο μύλο και να κατασκευαστούν.

Εκτός από το φερρίτη και τον ωστενίτη, οι διπλοί χάλυβες μπορούν επίσης να σχηματίσουν έναν αριθμό ανεπιθύμητων φάσεων, εάν στο χάλυβα δεν έχει δοθεί η σωστή επεξεργασία, ιδίως η θερμική επεξεργασία.

Περίληψη των χαρακτηριστικών διπλής όψης

  • Διπλή αντοχή σχεδιασμού ωστενιτικών και φερριτικών ανοξείδωτων χαλύβων
  • Μεγάλη ποικιλία αντοχής στη διάβρωση για κάθε εφαρμογή
  • Καλή αντοχή κάτω των -80 ° C αλλά όχι γνήσιες κρυογονικές εφαρμογές
  • Ιδιαίτερη αντοχή στη διάβρωση λόγω διάβρωσης
  • Συγκολλήσιμο σε παχιά τμήματα, αλλά με μεγάλη προσοχή
  • Περιορίζεται σε μέγιστο 300 ° C άρθρο duplex

BRITISH STAINLESS STEEL

Facebook Profile photo
Περί Lampros Koukouzelis 3 Άρθρα
Σπουδαστής στο τμήμα ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. Γνώστης των εργαλειιμηχανών CNC, σχεδιαστικών προγραμμάτων (solidworks, autocad), ποιοτικού ελέγχου, σχεδιασμό καλουπιών κ.α. Ελπίζω στο μέλλον να εργαστώ σαν υποβρύχιος συγκολλητής και να ακολουθήσω το δρόμο της βιομηχανίας!

1 Comment

Υποβολή απάντησης