ASTM A890/A995 Gjutning av rostfritt betyg

1. Introduktion

I krävande industriella miljöer - allt från offshore -plattformar till kemiska bearbetningsanläggningar - måste material kombinera hög styrka, Utmärkt korrosionsmotstånd, och pålitlig tillverkbarhet.

ASTM A890/A995 Betyg av gjutna duplex och superduplex rostfritt stål uppfyller dessa stränga krav.

Den här artikeln undersöker deras viktigaste skillnader, kemiska och mekaniska egenskaper, och typiska applikationer, Utrusta ingenjörer och upphandlingspersonal med de insikter som behövs för optimal val av legering.

2. Översikt över ASTM A890/A995 -specifikationen

ASTM A890: Baserad på [Engelska enheter] (ksi, ° F, i, etc.), den anger den kemiska sammansättningen, Mekaniska egenskaper och inspektionskrav för duplex och super-duplex rostfritt stålgjutningar.

ASTM A995: Det är metriken (OCH) version av A890, som översätter nästan alla klausuler från A890 verbatim, Men konverterar styrka, temperatur, storlek, etc. in i metriska enheter som MPA, ° C, mm, etc.

ASTM A890/A995 täcker gjutningar gjorda av austenitic-ferritiska rostfria stål. Det delas upp i sex "A" betyg, från 1En (duplex med lägre drag) till 6En (super-duplex med högsta lag).

• Omfattning och tillämpbarhet: Standarden gäller komponenter som pumphus, ventilkroppar, och rörbeslag som fungerar i frätande media.
• Duplex vs. Super-duplexklassificering:

• • Duplex stål (Betyg 1A - 3A) Funktion ~ 50/50 ferrit-austenitmikrostrukturer.
  • Superduplex stål (Betyg 4A -6A) innehålla förhöjd MO och N för att förbättra gropmotståndet.

• Casting vs. Smidda paralleller: Varje klass motsvarar smidesekvivalenter (TILL EXEMPEL., Grad 3A → UNS J92205 CAST ↔ UNS S32205 LEDA), förenklande materiell substitution.

3. Betygsnomenklatur & UNS -beteckningar

ASTM: s kryptiska "NA" -namn återspeglar stigande legeringsinnehåll och prestanda:

Kvalitet	Kasta oss	Utarbetad UNS	Vanlig namn
1En	J93370	S31500	Duplex 2101
2En	J92220	S31803	Duplex 2202
3En	J92205	S32205	Duplex 2205
4En	J93380	S32550	Superduplex 2509
5En	J93404	S32750	Superduplex 2507
6En	J93380*	S32760	Superduplex 2570

*6A delar en liknande UNS som 4A men kräver högre MO/N -nivåer.

När du flyttar från 1A till 6A, Elementella tillägg - särskilt Mo och N - är stadigt stadigt, Öka korrosionsbeständighet och styrka.

4. Jämförelse av kemisk sammansättning

En noggrann titt på legeringselementen i ASTM A890/A995 -betyg avslöjar hur inkrementella förändringar i krom, nickel, molybden, och kvävedrivningsprestanda.

Särskilt, betyg 3En (Duplex 2205 kasta) och 5En (Superduplex 2507 kasta) visa upp övergången från standard duplex till superduplexkemi.

Element	Roll	Grad 3A (J92205)	Grad 5a (J93404)
Cr	Primär korrosionsbarriär	24.0–26.0 WT %	24.0–26.0 WT %
I	Austenitstabilisator; seghet	4.5–6.5 WT %	6.0–8.0 WT %
Mo	Pitting/sprickmotståndsförbättrare	2.5–3.5 WT %	3.0–5.0 vikt %
N	Styrka och gropmotståndsförstärkare	0.10–0.20 WT %	0.24–0.32 WT %
Mn	Deoxidizer; kostnadsreducerande	≤. 1.5 wt %	≤. 1.5 wt %
Och	Deoxidation och fluiditetshjälpmedel	≤. 1.0 wt %	≤. 1.0 wt %
C	Styrka men karbidrisk	≤. 0.04 wt %	≤. 0.03 wt %
P, S	Orenhetsgränser	P < 0.04 wt %, S ≤ 0.03 wt %	P < 0.04 wt %, S ≤ 0.03 wt %

Notera: Alla siffror i viktprocent.

Kostnadseffekter av legeringselement

Slutligen, Medan molybden och kväve markant ökar prestanda, De höjer också råmaterialkostnader:

• Molybden säljer för $25–35/kg kontra- $5–8/kg för nickel. En 1 wt % Ökning i Mo -innehållet lägger till ungefär $0.25–0.35 per kilo legering.
• Kväve är mer ekonomisk i legeringsproduktionen men kräver högtrycksladdning, Ökande bearbetningskomplexitet.

5. Mekaniska egenskaper

Övergång från kemisk smink till prestanda i drift, Mekaniska egenskaper avgör hur A890/A995 gjutbetyg tål belastningar, effekter, och deformation.

Särskilt, Betyg 3En (Duplex 2205) och 5En (Superduplex 2507) Leverera betydande styrkaförbättringar över konventionella austenitiska rostfria stål, samtidigt som man upprätthåller tillräckligt seghet för dynamiska miljöer.

Egendom	Grad 3A (J92205)	Grad 5a (J93404)	300-Serie austenitisk (till exempel. 316L)
Dragstyrka	≥ 655 MPA (95 ksi)	≥ 795 MPA (115 ksi)	~ 485 MPA (70 ksi)
Avkastningsstyrka (0.2%)	≥ 450 MPA (65 ksi)	≥ 550 MPA (80 ksi)	~ 170 MPA (25 ksi)
Förlängning	≥ 25 %	≥ 15 %	≥ 40 %
Hårdhet (Hrc)	≤. 25	≤. 32	≤. 22
Charpy -påverkan (–50 ° C)	≥ 40 J	≥ 40 J	≥ 20 J

Styrka och stelhet

Första, Både duplex- och super-duplexkvaliteter skryter dragstyrkor åtminstone 1.3–1,6 × högre än 316L.

Följaktligen, Formgivare utnyttjar tunnare väggar eller lättare enheter utan att offra bärande kapacitet.

Dessutom, avkastningsstyrka- Stressen vid vilken permanent deformation börjar - riser från ~ 170 MPa i 316L till 450 MPA i klass 3A, och 550 MPA i klass 5A, Erbjuder robust motstånd mot kryp- och plastflöde.

Duktilitet och seghet

Trots deras höga styrka, Dessa duplexlegeringar behåller tillräckliga förlängning (≥ 15–25 %). Däremot, Många höghållfast stål drabbas av duktilitet nedan 10 %.

Dessutom, Charpy V-Notch-tester på –50 ° C Bekräfta påverkningsenergier ≥ 40 J, vilket indikerar att båda betyg motstår sprött fraktur även i underavsnittet.

Hårdhet och slitmotstånd

Nästa, en 25 Hrc mössa på klass 3A och 32 Hrc På grad 5A balansera hårdhet med bearbetbarhet och svetsbarhet.

Till jämförelse, Helt härdade verktygsstål körs ovanför 55 HRC men saknar korrosionsmotstånd. I praktiken, Dessa hårdhetsnivåer översätter till Förbättrad nötningsmotstånd, Minska slitnivåer med upp till 50 % kontra 316L i uppslamningstest.

6. Korrosionsmotstånd

Duplex och super-duplexstål överträffar austenitik i aggressiva medier:

Allmän korrosion:

I 3% Hcl på 50 ° C, Grad 3A korroderar vid < 0.05 mm/år, jämfört med ≈ 0.2 mm/år för 316 Ss (ASTM G31).

Grop & Sprickmotstånd:

• • Grad 3A (Trä ~ 32) motstår pitting i kloridnivåer upp till 1 M på 25 ° C.
  • Grad 5a (Trä >40) tål > 3 M klorid under liknande förhållanden (ASTM G48).

Stresskorrosionsprick:

Duplexmikrostrukturer - särskilt i 5A - erbjuder hög resistens mot klorid SCC, tillåter säker drift till 150 ° C.

7. Fördelar med ASTM A890/A995 gjutna duplex och super-duplexstål

ASTM A890/A995 gjutna betyg levererar en övertygande kombination av egenskaper som skiljer dem från konventionella rostfria stål.

Höghållfasthetsförhållande

• Dragstyrka klättra efter 795 MPA i klass 5A och 655 MPA i klass 3A - ungefär 1.6× av 316 L austenitisk rostfritt (≈ 485 MPA).
• Avkastningsstyrka når 550 MPA (5En) endast kontra 170 MPA för 316 L, vilket gör det möjligt för designers att minska väggtjocklekarna med upp till 30% samtidigt som den upprätthåller motsvarande belastningskapacitet.

I kraft av denna styrka ökar, Gjutna duplexkomponenter väger mindre men tål högre inre tryck - översättningar till lättare pumpar, ventiler, och beslag som inte äventyrar säkerheten.

Överlägsen korrosion och erosionsmotstånd

• Piting Resistance Equivalent Number (Trä) överskrida 40 i klass 5A och sitter runt 32 i klass 3A, jämfört med 20 för 316 L.
• I ASTM G48 tester, Super-duplexgjutningar motstår kloridnivåer ovan 3 M på 25 ° C utan penetration, däremot 316 L misslyckas kl 0.5 M.

Dessutom, Duplexmikrostrukturer ger förbättrad erosionskorrosionsmotstånd: Rekord för uppslamning-erosion 25–40% lägre massförlust kontra 316 L, Making A890/A995 Idealisk för hantering av slipprocessströmmar.

Utmärkt stress-korrosionsprickmotstånd

• Duplexlegeringar upprätthåller en balanserad 50/50 ferrit-austenitblandning som hindrar SCC-initiering och förökning.
• Fältupplevelse visar noll stress-korrosionssprickincidenter i offshore grenrörsblock (Grad 5a) över 10 år av service i H₂s-rika miljöer.

Denna tillförlitlighet under dragbelastning och frätande attack minskar drastiskt oplanerade avstängningar och underhållskostnader.

Tillverkning och svetsbarhet

• CAST A890/A995 Steels Acceptera standard duplexkvalitetsfyllmedel (ER2209, ER2594), framförande ≥ 90% gemensam effektivitet.
• Efter eftervetsning av lösning glödg 1 050 ° C, Svetszoner återvinner den perfekta duplexbalansen, säkerställa enhetliga egenskaper över gjutningen.

Deras gjutform tillåter komplexa geometrier - integrerade passager, tunna väggar, och filéerade hörn - det kräver omfattande bearbetning eller svetsning om den är gjord av smidesplatta.

Livscykelkostnadsfördelar

• Även om råmaterialkostnader körs 20–30% högre än 316 L, utökade serviceintervall (ofta 2–3 × längre) och reducerad ersättningsfrekvens levererar 10–20% lägre totala ägandekostnader över 20 år.
• Fallstudier i avsaltningsanläggningar indikerar 50% färre oplanerade avbrott vid uppgradering från 316 L till klass 3A -pumphus.

Följaktligen, Den ursprungliga premien för A890/A995 -gjutningar betalar ofta för sig själv genom minimerad driftstopp och underhåll.

Bred applikationens mångsidighet

• Från kemisk processventilkroppar och undervattensblock till omvänd osmoskärl, Dessa gjutstål presterar pålitligt över pH 0–14, temperatur –50 ° C till 300 ° C, och tryck upp till 35 MPA.
• Deras beprövade banrekord i olja & gas, marin, kraftproduktion, och industribehandling understryker sin status som go-to-legeringar för de hårdaste serviceförhållandena.

8. Applikationer och typiska komponenter

Kemisk bearbetning

• Ventilkroppar och motorhuv
• Pumphöljen och impeller
• Värmeväxlare skal och rörark

Olja & Gas (Undervattens och toppsidan)

• Undervattensblock och julträd ventilhus
• Välhuvudflänsar och adaptrar
• Kontrollventils trimmar och ställdonhöljen

Avsaltning & Marinsystem

• Membranhöljen omvänd osmos
• Havsvattenpumpens impeller och diffusorringar
• Kylvattenhuvuden och däckrör

Tryckinnehållande utrustning

• Högtrycksreaktorskal och huvuden
• Rörledningsarmbågar, tees, och svetshalsflänsar
• Kryogena tankfoder och munstyckesadaptrar

9. Slutsats

Sammanfattningsvis, ASTM A890/A995 betyg 3A och 5A Erbjud en övertygande kombination av mekanisk prestanda och korrosionsbeständighet.

Grad 3A (Duplex 2205 kasta) passar måttligt frätande miljöer till en måttlig kostnad,

medan Grad 5a (Superduplex 2507 kasta) Tål de hårdaste klorid- och högtemperaturförhållandena-om än vid en premium.

Rekommendationer:

1. Välj klass 3A När kloridnivåerna förblir under 1 M och temperatur < 100 ° C; utnyttja sin kostnadseffektivitet för pump- och ventilkroppar.
2. Välj klass 5A för undervattens- eller avsaltningstjänst där PREN > 40 är kritiskt; Dess överlägsna SCC -motstånd säkerställer långa serviceintervall.
3. Följ stränga svetskontroller och värmebehandlingar efter svetsen för att bevara duplexmikrostrukturer i gjutna komponenter.

Välja Langel För din precisionskonstruerade ASTM A890/A995 gjutna duplex och super-duplex rostfritt stål komponenter.

Våra avancerade gjuteriförmågor och rigorös kvalitetssäkring säkerställer optimal styrka, korrosionsmotstånd, och dimensionell noggrannhet för dina mest krävande applikationer.

Kontakta Langhe idag för att diskutera dina projektkrav och begära en personlig offert!