Stal nierdzewna UNS S20910 vs S21800 – kluczowe różnice

1. Wstęp

NAS S20910 (powszechnie sprzedawany jako Nitronic 50 Lub XM-19) i UNS S21800 (powszechnie sprzedawany jako Nitronic 60 Lub Stop 218) są zaawansowanym austenitem stale nierdzewne zaprojektowane z myślą o wymagających usługach.

Obydwa zapewniają lepszą wydajność niż konwencjonalne gatunki serii 300, ale są zoptymalizowane pod kątem różnych priorytetów:

• S20910 (Nitronic 50) jest odporne na korozję, austenit wzmacniany azotem stal zoptymalizowana pod kątem wysokiej odporności na korozję (w tym kwaśna obsługa), dobra siła, Doskonała wytrzymałość (w tym kriogeniczne), i dobra spawalność.
  Często określa się, gdzie jest odporność na wżery, Wymagane są SCC i wytrzymałość w niskich temperaturach wraz z rozsądną wytrzymałością.
• S21800 (Nitronic 60) jest przeznaczony przede wszystkim dla odporność na zużycie i zatarcie zachowując przy tym odporność na korozję typową dla austenityków.
  Zawiera wysoką zawartość krzemu i manganu w celu zapewnienia wydajności trybologicznej i jest wybierany w przypadku kontaktu ślizgowego, irytujący, i duże zużycie to dominujące tryby awarii.

W tym artykule porównano skład, zachowanie mechaniczne i korozyjne, produkcja, oraz kompromisy w rzeczywistych zastosowaniach, dzięki czemu można wybrać odpowiedni stop dla konkretnego komponentu lub środowiska.

2. Co to jest UNS S20910 (Nitronic 50)

NAS S20910, powszechnie znany jako Nitronic 50 Lub XM-19, jest wysokowydajna austenityczna stal nierdzewna wzmacniana azotem.

Został zaprojektowany tak, aby zapewnić kombinację Doskonała odporność na korozję, Wysoka siła, plastyczność, i wytrzymałość, w tym w temperaturach kriogenicznych.

Te cechy sprawiają, że doskonale nadaje się do wymagających zastosowań przemysłowych, takich jak przetwarzanie chemiczne, środowiska morskie, i kwaśne warunki usługowe.

Kluczowe oznaczenia i specyfikacje materiałów włączać:

• ASTM A276 / A479 (jako XM-19)
• USA S20910
• Z 1.3964

Podstawowa charakterystyka UNS S20910 (Nitronic 50):

• Odporność na korozję: Wzmocniony zwiększoną zawartością chromu, molibden, i zawartość azotu; wysoce odporny na korozję wżerową i szczelinową w środowisku chlorkowym.
• Siła mechaniczna: Mocniejsze niż konwencjonalne stale nierdzewne serii 300, o doskonałej plastyczności i właściwościach rozciągających.
• Plastyczność i wytrzymałość: Utrzymuje wydajność zarówno w temperaturach podwyższonych, jak i kriogenicznych.
• Wykonanie i spawalność: Może być obrabiany, uformowane, i spawane konwencjonalnymi technikami; wyżarzanie rozpuszczające przywraca plastyczność po obróbce na zimno.
• Wzmocniony azotem: Dodatek azotu zwiększa granicę plastyczności i przyczynia się do odporności na wżery bez pogarszania plastyczności austenitu.
• Przydatność aplikacji: Wymienione w NACE MR0175 za kwaśną obsługę, nadaje się do sprzętu morskiego, Sprzęt procesowy chemiczny, składniki ciśnieniowe, oraz zastosowania konstrukcyjne wymagające odporności na korozję i parametrów mechanicznych.

3. Co to jest UNS S21800 (Nitronic 60)

NAS S21800, powszechnie nazywany Nitronic 60 Lub Stop 218, jest wysokowydajna austenityczna stal nierdzewna zaprojektowana przede wszystkim pod kątem odporności na zużycie i zatarcie, przy zachowaniu dobrych właściwości korozyjnych typowych dla austenityków.

Jego wyspecjalizowany skład sprawia, że ​​idealnie nadaje się do zastosowań, gdzie styk ślizgowy, zużycie kleju, i duże naprężenia powierzchniowe są głównymi obawami.

Kluczowe oznaczenia i specyfikacje materiałów obejmują:

• ASTM A276 / A479 (dla barów, pręty, i inne formy kute)
• Amerykański S21800

Podstawowa charakterystyka UNS S21800 (Nitronic 60):

• Odporność na zużycie i zatarcie: Podwyższona zawartość manganu i krzemu, w połączeniu z osnową austenityczną wzmocnioną azotem, zapewnia doskonałą odporność na irytujący, zużycie kleju, i zajęcie powierzchni.
• Odporność na korozję: Chociaż nie jest tak odporny na korozję jak Nitronic 50 w bardzo agresywnym środowisku chlorkowym, Oferuje Dobra ogólna odporność na korozję nadaje się do umiarkowanego narażenia chemicznego i morskiego.
• Siła mechaniczna: Wykazuje wysoką wytrzymałość zarówno w warunkach wyżarzanych, jak i obrabianych na zimno, o doskonałej twardości powierzchniowej po hartowaniu przez zgniot.
• Produkcja i spawanie: Można je spawać i wytwarzać standardowymi metodami, chociaż jego wyższa zawartość krzemu i manganu może wymagać dostosowania doboru wypełniacza spawalniczego i parametrów obróbki.
• Przydatność aplikacji: Powszechnie używane do Łodygi zaworu, łączniki, Wały pompowe, powierzchnie nośne, i inne elementy narażone na wielokrotny kontakt ślizgowy lub intensywnego zużycia.

4. Typowe składy chemiczne i różnice stopowe

Krytyczny czynnik wyróżniający UNS S20910 (Nitronic 50) i UNS S21800 (Nitronic 60) jest ich strategia stopowa, co bezpośrednio wpływa na odporność na korozję, Siła mechaniczna, zachowanie podczas noszenia, i właściwości produkcyjne.

Obie są austenityczną stalą nierdzewną wzmocnioną azotem, są zoptymalizowane pod kątem różnych priorytetów usług.

Reprezentatywne składy chemiczne (wt%) i rola wykonawcza

Interpretacja: podkreśla S20910 Cr + W + Mo + N (klasyczny austenityczny stop korozyjny ze wzmocnieniem azotem i Mo zapewniającym odporność na wżery).

S21800 sprzedaje trochę chromu i niklu podwyższony poziom krzemu i manganu, które poprawiają twardość, odporność na zużycie i zatarcie.

4. Właściwości mechaniczne i zachowanie w temperaturze

NAS S20910 (Nitronic 50) i UNS S21800 (Nitronic 60) wykazują odrębne profile mechaniczne odzwierciedlające ich strategie tworzenia stopów.

Kluczowe właściwości mechaniczne

Zachowanie temperaturowe

• Wydajność kriogeniczna:
  S20910 zachowuje ~90% energii uderzenia w temperaturach ciekłego helu, dzięki czemu nadaje się do przechowywania LNG, rurociągi kriogeniczne, i zastosowania lotnicze.
  S21800 zachowuje rozsądną wytrzymałość, ale nie jest zoptymalizowany pod kątem ekstremalnie niskich temperatur.
• Wydajna wydajność temperatury:
  Obydwa stopy zachowują stabilność wymiarową i wytrzymałość w umiarkowanie podwyższonych temperaturach.
  Zawartość Mo w Nitronic 50 zapewnia dodatkową odporność na korozję wysokotemperaturową, podczas gdy wysoka zawartość Si w Nitronic 60 poprawia odporność na utlenianie w zastosowaniach z kontaktem ślizgowym.
• Hartowanie pracy:
  Obydwa stopy są austenityczne i umocnione przez zgniot, co oznacza właściwości mechaniczne, zwłaszcza twardość i granica plastyczności, można zwiększyć poprzez obróbkę na zimno.
  S21800 przynosi największe korzyści ze względu na wysoką zawartość Mn i Si, poprawiając wydajność zużycia i zatarcia.

5. Odporność na korozję i odporność na wżery (Drewno)

Liczba równoważna oporności wżery (Drewno) jest użytecznym wskaźnikiem odporności na wżery chlorkowe; jest to obliczane z Cr, Zawartość Mo i N (uproszczona forma: WEŹ ≈ Kr + 3.3× MO + 16× n).

• Nitronic 50 (S20910) — wyższy Cr, Wydajność Mo i N Wartości PREN w latach 30. od niskich do średnich (typowa liczba inżynierska ≈ ~34).
  To plasuje go znacznie powyżej 316L (Drewno ≈ 20–25) i sprawia, że ​​nadaje się do wielu środowisk zawierających chlorki, w tym niektóre usługi morskie i kwaśne (jest to powszechnie akceptowane w przypadku kwalifikacji NACE MR0175 w wielu warunkach — sprawdź certyfikat).
• Nitronic 60 (S21800) — ponieważ Mo jest zwykle nieobecne, a Cr jest niższe, PREN jest niżej (typowe osoby w wieku około 20 lat lub mniej, w zależności od dokładnego składu chemicznego).
  Podczas gdy S21800 jest dość dobrze odporny na ogólną korozję, to jest nie wybrany przede wszystkim ze względu na odporność na wżery; Zamiast, jest używany gdzie zacieranie się i zużycie są głównymi obawami.

6. Nosić, zacieranie i wydajność tribologiczna

• Nitronic 60 (S21800) jest zaprojektowany dla odporność na zacieranie i zużycie ślizgowe.
  Wysoka zawartość krzemu i manganu, w połączeniu ze zdolnością do utwardzania, wytwarzają powierzchnię odporną na zużycie adhezyjne i zacieranie się metalu o metal.
  Typowe zastosowania obejmują trzpienie zaworów, miejsca, łączniki, oraz elementy pompy, w których występuje powtarzający się kontakt ślizgowy.
• Nitronic 50 (S20910) oferty Dobry odporność na zużycie, ale jego głównymi zaletami są raczej odporność na korozję i wytrzymałość niż zoptymalizowana odporność na zacieranie.
  Czasami stosuje się go w zastosowaniach związanych ze zużyciem, gdzie wymagana jest również kontrola korozji, ale w ekstremalnie zaciekających środowiskach S21800 zwykle radzi sobie z nim lepiej.

7. Produkcja, zagadnienia związane ze spawaniem i obróbką cieplną

Spawalność

• Obydwa stopy są Spawany za pomocą standardowych procesów (Tig, JA, Smaw).
• S20910 (wyższe N/N) jest wysoce spawalny i zachowuje odporność na korozję po spawaniu, jeśli zostaną zastosowane odpowiednie procedury i spoiwa.
  Praktyki niskoemisyjne i ustabilizowane mogą zminimalizować ryzyko uczulenia.
• S21800 wymaga zwrócenia uwagi na doprowadzone ciepło i wybór wypełniacza, ponieważ wysoka zawartość Si i Mn może wpływać na skład metalu spoiny; Praktyki obróbki cieplnej przed podgrzewaniem/po spawaniu zależą od wielkości elementu i wymagań normowych.

Formowanie i obróbka

• Obydwa są Harding pracy austenityka; Wyższa zawartość Si/Mn w S21800 może sprawić, że cięcie będzie trudniejsze – oprzyrządowanie i prędkości wymagają dostosowania.
  S20910 w stanie wyżarzonym jest ogólnie łatwiejszy w obróbce/formowaniu.

Obróbka cieplna

• To są stopy austentyczne— wytrzymałość wynika głównie z obróbki na zimno i tworzenia stopów; pełne hartowanie przez hartowanie/odpuszczanie nie ma zastosowania.
  Wyżarzanie rozpuszczające może przywrócić ciągliwość i odporność na korozję (typowe wyżarzanie ~1000–1100 °C, po którym następuje szybkie chłodzenie).

Usługa wodorowo-kwaśna

• Skład chemiczny S20910 i jego wykaz w niektórych wytycznych dotyczących usług kwaśnych sprawiają, że nadaje się on do środowisk H₂S (zweryfikować certyfikaty NACE/ISO).
  Do procesów spawania kwaśnego i ograniczeń twardości (Progi HRC) są zwykle egzekwowane.

8. Zastosowania austenitycznej stali nierdzewnej UNS S20910 i UNS S21800

Odrębne strategie tworzenia stopów, właściwości mechaniczne, oraz właściwości korozyjne/zużyciowe USA S20910 (Nitronic 50) I Amerykański S21800 (Nitronic 60) określić ich przydatność w różnych zastosowaniach przemysłowych.

Zastosowania UNS S20910 (Nitronic 50)

UNS S20910 został zaprojektowany dla Wysoka odporność na korozję, Doskonała wytrzymałość, i dobra spawalność, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla środowisk, w których występują oba te zjawiska korozję i właściwości mechaniczne są krytyczne.

Zastosowania UNS S21800 (Nitronic 60)

UNS S21800 jest zoptymalizowany pod kątem odporność na zacieranie i zużycie przy zachowaniu rozsądnej odporności na korozję.

Jest idealny dla elementy mechaniczne narażone na przesuwanie, kontakt klejowy, lub duże naprężenia powierzchniowe.

Wskazówki dotyczące stosowania

• Wybierz UNS S20910 gdy głównym zmartwieniem jest odporność na korozję w środowisku agresywnym lub kwaśnym, zwłaszcza gdy jest twarda, Spawalność, i wymagana jest wydajność w niskich temperaturach.
• Wybierz UNS S21800 Kiedy irytujący, nosić , i kontakt ślizgowy dominują tryby awarii, nawet jeśli odporność na korozję jest mniej krytyczna.
• W złożonych złożeniach, projekty hybrydowe można wykorzystać oba stopy — stosując S20910 do części narażonych na korozję i S21800 do współpracujących powierzchni o wysokim zużyciu.
  Inżynieria powierzchni, np powłoki, azotowanie, lub obróbkę PVD może dodatkowo wydłużyć żywotność w połączeniu z tymi stopami.

9. Bezpośrednia tabela porównawcza: UNS S20910 kontra UNS S21800

10. Wniosek

NAS S20910 vs. S21800 są stopami uzupełniającymi w rodzinie Nitronic.

Wybierz S20910 gdzie odporność na korozję (zwłaszcza wżery / szczeliny i kwaśna obsługa) a ponadto najważniejsza jest wytrzymałość i spawalność.

Wybierz S21800 gdzie dominuje zacieranie i zużycie, a korozja jest problemem drugorzędnym.

W wielu rzeczywistych zastosowaniach optymalnym rozwiązaniem jest kombinacja — zaprojektuj system tak, aby każda część widziała stop najlepiej dostosowany do jej dominującego trybu awarii, lub zastosuj inżynierię powierzchni, aby przedłużyć żywotność.

 

FAQ

Czy mogę spawać S21800 ze standardowymi wypełniaczami ze stali nierdzewnej??

Tak, ale wybierz wypełniacze i procedury, aby dostosować je do wysokiego składu chemicznego Si/Mn S21800 — zapoznaj się ze specyfikacjami procedur spawania i wytycznymi dostawcy wypełniaczy.

Który stop jest odporny na pękanie naprężeniowe siarczkowe (Ssc)?

S20910 jest powszechnie akceptowany w wielu środowiskach SSC i jest używany w zastosowaniach objętych NACE; zweryfikować określone certyfikaty NACE/ISO i limity twardości.

Czy Nitronic 60 (S21800) nadaje się do wody morskiej?

Ma rozsądną ogólną odporność na korozję w wodzie morskiej, ale brakuje mu odporności na wżery Nitronic 50 lub gatunki zawierające Mo; jeśli wżery wody morskiej są krytyczne, wybierz stop S20910 lub wyższy PREN.

Czy którykolwiek stop można poddać obróbce cieplnej w celu zwiększenia wytrzymałości?

Te stopy austenityczne zyskują wytrzymałość głównie poprzez zimna praca I stop; konwencjonalne metody hartowania/odpuszczania nie są stosowane w celu znacznego zwiększenia wytrzymałości. Wyżarzanie rozpuszczające przywraca ciągliwość/odporność na korozję.