1. Perkenalan
Dalam lingkungan industri yang menuntut - beralih dari platform lepas pantai ke pabrik pengolahan kimia - bahan -bahan harus menggabungkan kekuatan tinggi, Resistensi korosi yang sangat baik, dan kemampuan kain yang dapat diandalkan.
ASTM A890/A995 Nilai baja stainless cor duplex dan super-duplex memenuhi persyaratan ketat ini.
Artikel ini membahas perbedaan utama mereka, sifat kimia dan mekanik, dan aplikasi khas, melengkapi insinyur dan profesional pengadaan dengan wawasan yang diperlukan untuk pemilihan paduan yang optimal.
2. Gambaran Umum Spesifikasi ASTM A890/A995
ASTM A890: Berdasarkan [Unit bahasa Inggris] (ksi, ° f, di dalam, dll.), itu menentukan komposisi kimia, Sifat Mekanik dan Persyaratan Inspeksi Coran Stainless Steel Duplex dan Super-Duplex.
ASTM A995: Itu adalah metrik (DAN) Versi A890, yang menerjemahkan hampir semua klausa A890 Verbatim, tetapi mengubah kekuatan, suhu, ukuran, dll.. menjadi unit metrik seperti MPA, ° C., mm, dll..
ASTM A890/A995 mencakup coran yang terbuat dari baja tahan karat feritik austenitik. Itu terbagi menjadi enam nilai "A", dari 1A (dupleks alloy rendah) ke 6A (Super-dupleks ALLOY tertinggi).
- Ruang lingkup dan penerapan: Standar ini berlaku untuk komponen seperti rumah pompa, tubuh katup, dan alat kelengkapan pipa yang beroperasi di media korosif.
- Dupleks vs.. Klasifikasi super-dupleks:
-
- Rangkap baja (Kelas 1A - 3A) Fitur ~ 50/50 Mikrostruktur Ferit-Austenite.
- Super-dupleks baja (Kelas 4A -6A) mengandung MO dan N yang ditinggikan untuk meningkatkan resistensi pitting.
- Casting vs.. Paralel yang tempa: Setiap kelas sesuai dengan padanan tempa (MISALNYA., Kelas 3A → UNS J92205 CAST ↔ UNS S32205 Tempa), Menyederhanakan substitusi material.
3. Nomenklatur kelas & Penunjukan PBB
Penamaan "NA" yang samar -samar ASTM mencerminkan konten dan kinerja paduan yang naik:
| Nilai | Melemparkan kami | Tempa uns | Nama umum |
|---|---|---|---|
| 1A | J93370 | S31500 | Rangkap 2101 |
| 2A | J92220 | S31803 | Rangkap 2202 |
| 3A | J92205 | S32205 | Rangkap 2205 |
| 4A | J93380 | S32550 | Super-dupleks 2509 |
| 5A | J93404 | S32750 | Super-dupleks 2507 |
| 6A | J93380* | S32760 | Super-dupleks 2570 |
*6A berbagi uns serupa dengan 4a tetapi membutuhkan level MO/N yang lebih tinggi.
Saat Anda pindah dari 1a ke 6a, penambahan unsur - terutama mo dan n - senyum mantap, Meningkatkan ketahanan dan kekuatan korosi.
4. Perbandingan Komposisi Kimia
Pandangan dekat pada elemen paduan di nilai ASTM A890/A995 mengungkapkan bagaimana perubahan bertahap dalam kromium, nikel, Molybdenum, dan kinerja drive nitrogen.
Secara khusus, nilai 3A (Rangkap 2205 pemeran) Dan 5A (Super-dupleks 2507 pemeran) Pamerkan pergeseran dari dupleks standar ke kimia super-dupleks.
| Elemen | Peran | Kelas 3A (J92205) | Kelas 5A (J93404) |
|---|---|---|---|
| Cr | Penghalang korosi primer | 24.0–26.0 wt % | 24.0–26.0 wt % |
| Di dalam | Austenite Stabilizer; kekerasan | 4.5–6.5 wt % | 6.0–8.0 wt % |
| Mo | Penambah resistensi pitting/celah | 2.5–3.5 wt % | 3.0–5.0 wt % |
| N | Booster kekuatan dan pitting resistance | 0.10–0.20 wt % | 0.24–0.32 wt % |
| M N | Deoxidizer; Pengurangan Biaya | ≤ 1.5 wt % | ≤ 1.5 wt % |
| Dan | Bantuan deoksidasi dan fluiditas | ≤ 1.0 wt % | ≤ 1.0 wt % |
| C | Kekuatan tapi risiko karbida | ≤ 0.04 wt % | ≤ 0.03 wt % |
| P, S | Batas pengotor | P ≤ 0.04 wt %, S ≤ 0.03 wt % | P ≤ 0.04 wt %, S ≤ 0.03 wt % |
Catatan: Semua angka dalam persen berat badan.
Dampak Biaya Elemen Paduan
Akhirnya, sementara molibdenum dan nitrogen secara nyata meningkatkan kinerja, Mereka juga menaikkan biaya bahan baku:
- Molybdenum dijual untuk $25–35/kg melawan $5–8/kg untuk nikel. A 1 wt % Peningkatan Konten MO menambahkan kira -kira $0.25–0.35 per kilogram paduan.
- Nitrogen lebih ekonomis dalam produksi paduan tetapi membutuhkan pengisian daya tinggi, meningkatkan kompleksitas pemrosesan.
5. Sifat mekanik
Transisi dari makeup kimia ke kinerja dalam layanan, sifat mekanik menentukan bagaimana nilai cast A890/A995 menahan beban, dampak, dan deformasi.
Secara khusus, Nilai 3A (Rangkap 2205) Dan 5A (Super-dupleks 2507) memberikan peningkatan kekuatan yang signifikan dibandingkan baja tahan karat austenitik konvensional, sambil mempertahankan ketangguhan yang cukup untuk lingkungan yang dinamis.
| Milik | Kelas 3A (J92205) | Kelas 5A (J93404) | 300-Seri austenitic (misalnya. 316L) |
|---|---|---|---|
| Kekuatan tarik | ≥ 655 MPa (95 ksi) | ≥ 795 MPa (115 ksi) | ~ 485 MPa (70 ksi) |
| Kekuatan luluh (0.2%) | ≥ 450 MPa (65 ksi) | ≥ 550 MPa (80 ksi) | ~ 170 MPa (25 ksi) |
| Pemanjangan | ≥ 25 % | ≥ 15 % | ≥ 40 % |
| Kekerasan (HRC) | ≤ 25 | ≤ 32 | ≤ 22 |
| Dampak charpy (–50 ° C.) | ≥ 40 J | ≥ 40 J | ≥ 20 J |
Kekuatan dan kekakuan
Pertama, Kelas dupleks dan super-dupleks membanggakan kekuatan tarik setidaknya 1.3–1.6 × lebih tinggi dari 316L.
Akibatnya, Desainer mengeksploitasi dinding yang lebih tipis atau rakitan yang lebih ringan tanpa mengorbankan kapasitas penahan beban.
Lebih-lebih lagi, kekuatan luluh—Sepresaan di mana deformasi permanen dimulai - berulang kali dari ~ 170 MPa di 316L 450 MPa di kelas 3a, Dan 550 MPa di kelas 5a, menawarkan ketahanan yang kuat terhadap aliran creep dan plastik.
Keuletan dan ketangguhan
Meskipun kekuatannya tinggi, Paduan dupleks ini tetap memadai pemanjangan (≥ 15–25 %). Sebaliknya, Banyak baja berkekuatan tinggi menderita keuletan di bawah ini 10 %.
Lebih-lebih lagi, Tes charpy v-notch di –50 ° C. Konfirmasikan energi dampak ≥ 40 J, yang menunjukkan bahwa kedua nilai menahan fraktur rapuh bahkan dalam layanan di bawah nol.
Kekerasan dan ketahanan aus
Berikutnya, A 25 HRC tutup pada grade 3A dan 32 HRC pada kekerasan keseimbangan kelas 5A dengan kemampuan mesin dan kelas.
Dengan perbandingan, Baja alat yang dikeraskan sepenuhnya berjalan di atas 55 Hrc tetapi tidak memiliki resistensi korosi. Dalam praktiknya, Tingkat kekerasan ini diterjemahkan menjadi Peningkatan resistensi abrasi, mengurangi tingkat keausan hingga 50 % versus 316L dalam tes erosi bubur.
6. Resistensi korosi
Baja dupleks dan super-dupleks mengungguli austenitics di media yang agresif:
Korosi Umum:
Di dalam 3% Hcl at 50 ° C., Grade 3A berkorban di < 0.05 mm/tahun, dibandingkan dengan ≈ 0.2 mm/tahun untuk 316 SS (ASTM G31).
Pitting & Resistensi celah:
-
- Kelas 3A (Kayu ~ 32) menahan lubang di kadar klorida hingga 1 M at 25 ° C..
- Kelas 5A (Kayu >40) tahan > 3 M klorida dalam kondisi yang sama (ASTM G48).
Retak korosi stres:
Struktur Mikro Dupleks - Terutama di 5A - menawarkan resistensi tinggi terhadap SCC klorida, memungkinkan operasi yang aman hingga 150 ° C..
7. Keuntungan ASTM A890/A995 Cast Duplex dan Super-Duplex Steels
ASTM A890/A995 Nilai Cast memberikan kombinasi properti yang membedakannya dari baja tahan karat konvensional.
Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi
- Kekuatan tarik naik ke 795 MPa di kelas 5A dan 655 MPa di kelas 3a - sekitar 1.6× itu 316 L austenitic stainless (≈ 485 MPa).
- Kekuatan luluh jangkauan 550 MPa (5A) versus saja 170 MPa untuk 316 L, memungkinkan desainer untuk mengurangi ketebalan dinding hingga 30% sambil mempertahankan kapasitas beban yang setara.
Berdasarkan peningkatan kekuatan ini, Komponen dupleks cor beratnya lebih sedikit namun tahan terhadap tekanan internal yang lebih tinggi - mentranslating ke dalam pompa yang lebih ringan, katup, dan perlengkapan yang tidak membahayakan keselamatan.
Korosi superior dan resistensi erosi
- Jumlah setara resistansi pitting (Kayu) melebihi 40 di kelas 5a dan duduk di sekitar 32 di kelas 3a, dibandingkan dengan 20 untuk 316 L.
- Di dalam ASTM G48 tes pitting, Coran super-dupleks menahan kadar klorida di atas 3 M pada 25 ° C. tanpa penetrasi, sedangkan 316 L gagal di 0.5 M.
Lebih-lebih lagi, Struktur mikro dupleks memberikan resistensi korosi erosi yang ditingkatkan: Catatan Uji Coba Slurry-Erosion 25–40% Kehilangan massa yang lebih rendah versus 316 L, Membuat A890/A995 Ideal untuk menangani aliran proses abrasif.
Resistensi retak korosi stres yang sangat baik
- Paduan dupleks mempertahankan seimbang 50/50 campuran ferit-austenit yang menghambat inisiasi dan propagasi SCC.
- Pengalaman lapangan menunjukkan nol insiden retak korosi stres di blok manifold lepas pantai (Kelas 5A) lebih 10 bertahun-tahun layanan di lingkungan yang kaya H..
Keandalan ini di bawah beban tarik dan serangan korosif secara drastis mengurangi shutdown yang tidak direncanakan dan biaya pemeliharaan.
Fabrikasi dan las
- Cast A890/A995 Baja menerima pengisi dupleks standar (ER2209, ER2594), pencapaian ≥ 90% efisiensi bersama.
- Setelah anil solusi pasca-weld di 1 050 ° C., zona las memulihkan keseimbangan dupleks yang ideal, memastikan sifat seragam di seluruh casting.
Bentuk gips mereka memungkinkan geometri yang kompleks - bagian integral, dinding tipis, dan sudut fillet - yang akan membutuhkan pemesinan atau pengelasan yang luas jika terbuat dari piring tempa.
Manfaat Biaya Siklus Hidup
- Meskipun biaya bahan baku berjalan 20–30% lebih tinggi dari 316 L, Interval layanan yang diperluas (sering 2–3 × lebih lama) dan mengurangi frekuensi pengganti 10–20% Total biaya kepemilikan lebih rendah 20 bertahun-tahun.
- Studi kasus pada tanaman desalinasi menunjukkan 50% lebih sedikit pemadaman yang tidak direncanakan saat meningkatkan dari 316 L ke rumah pompa grade 3a.
Akibatnya, Premi awal untuk coran A890/A995 sering membayar sendiri melalui downtime dan pemeliharaan yang diminimalkan.
Fleksibilitas aplikasi yang luas
- Dari Badan Katup Proses Kimia Dan Blok manifold bawah laut ke Pembuluh Reverse-Osmosis, Baja cor ini berkinerja andal di seluruh pH 0–14, suhu –50 ° C ke 300 ° C., dan menekan hingga 35 MPa.
- Rekam jejak mereka yang terbukti minyak & gas, laut, pembangkit listrik, Dan Pemrosesan Industri menggarisbawahi status mereka sebagai paduan untuk kondisi layanan paling keras.
8. Aplikasi dan komponen khas
Pemrosesan Kimia
- Tubuh katup dan topi
- Selongsong pompa dan impeler
- Peluru dan lembaran tabung yang menukar panas
Minyak & Gas (Subsea dan Topside)
- Blok berlipat ganda dan perumahan katup pohon Natal
- Flensa dan adaptor kepala
- Trim kontrol-katup dan kandang aktuator
Desalinasi & Sistem Laut
- Perumahan membran terbalik-osmosis
- Impeler pompa air laut dan cincin diffuser
- Header air pendingin dan perpipaan dek
Peralatan yang mengandung tekanan
- Kerang dan kepala reaktor tekanan tinggi
- Siku pipa, tee, dan mengelas leher flensa
- Liner tangki kriogenik dan adaptor nozzle
9. Kesimpulan
Singkatnya, ASTM A890/A995 Kelas 3A dan 5A Tawarkan kombinasi yang meyakinkan dari kinerja mekanik dan resistensi korosi.
Kelas 3A (Rangkap 2205 pemeran) Setelan lingkungan yang cukup korosif dengan biaya sedang,
ketika Kelas 5A (Super-dupleks 2507 pemeran) menahan kondisi klorida paling keras dan suhu tinggi-meskipun dengan premi.
Rekomendasi:
- Pilih Grade 3A Saat kadar klorida tetap di bawah 1 M dan suhu < 100 ° C.; memanfaatkan efektivitas biaya untuk pompa dan badan katup.
- Pilih Grade 5A untuk layanan bawah laut atau desalinasi di mana pren > 40 sangat penting; Resistensi SCC yang unggul memastikan interval layanan yang panjang.
- Ikuti kontrol pengelasan yang ketat dan perlakuan panas pasca-keluhan untuk melestarikan struktur mikro dupleks dalam komponen cor.
Memilih Langhe Untuk ASTM A890/A995 Cast Duplex dan Super-Duplex Anda baja tahan karat komponen.
Kemampuan pengecoran lanjutan kami dan jaminan kualitas yang ketat memastikan kekuatan yang optimal, resistensi korosi, dan akurasi dimensi untuk aplikasi Anda yang paling menuntut.
Hubungi Langhe hari ini untuk membahas persyaratan proyek Anda dan meminta penawaran yang dipersonalisasi!
