1. Giới thiệu
Trong các môi trường công nghiệp đòi hỏi, từ các nền tảng ngoài khơi đến các nhà máy chế biến hóa học, vật liệu phải kết hợp sức mạnh cao, Kháng ăn mòn tuyệt vời, và tính linh hoạt đáng tin cậy.
ASTM A890/A995 Các loại thép không gỉ sao và siêu không gỉ siêu song công đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt này.
Bài viết này xem xét sự khác biệt chính của họ, tính chất hóa học và cơ học, và các ứng dụng điển hình, Trang bị các kỹ sư và chuyên gia mua sắm với những hiểu biết cần thiết cho lựa chọn hợp kim tối ưu.
2. Tổng quan về đặc tả ASTM A890/A995
ASTM A890: Dựa trên [Đơn vị tiếng Anh] (KSI, ° f, TRONG, vân vân.), nó chỉ định thành phần hóa học, Tính chất cơ học và yêu cầu kiểm tra của các vật đúc bằng thép không gỉ song công và siêu song công.
ASTM A995: Nó là số liệu (VÀ) Phiên bản A890, trong đó dịch gần như tất cả các mệnh đề của A890 Verbatim, Nhưng chuyển đổi sức mạnh, nhiệt độ, kích cỡ, vân vân. thành các đơn vị số liệu như MPA, ° C., mm, vân vân.
ASTM A890/A995 Bao gồm các vật đúc làm bằng thép không gỉ Austenitic-Ferritic. Nó chia thành sáu điểm ", từ 1MỘT (Hợp kim thấp hơn) ĐẾN 6MỘT (Siêu song công hợp kim cao nhất).
- Phạm vi và khả năng ứng dụng: Tiêu chuẩn áp dụng cho các thành phần như vỏ máy bơm, thân van, và phụ kiện đường ống hoạt động trong phương tiện ăn mòn.
- Song công vs. Phân loại siêu song công:
-
- Song công Thép (Lớp 1A Mạnh 3A) Tính năng ~ 50/50 cấu trúc vi mô Ferrite-Austenite.
- Siêu song công Thép (Lớp 4A -6A) chứa MO và N cao để tăng cường khả năng chống rỗ.
- Đúc vs. Sự tương đồng rèn: Mỗi lớp tương ứng với các tương đương rèn (VÍ DỤ., Lớp 3a → UNS J92205 Cast ↔ UNS S32205 rèn), đơn giản hóa sự thay thế vật liệu.
3. Danh pháp lớp & Không chỉ định
ASTM từ mật mã của NA NA NA -đặt tên phản ánh nội dung và hiệu suất hợp kim tăng dần:
| Cấp | Đúc chúng tôi | Rèn uns | Tên chung |
|---|---|---|---|
| 1MỘT | J93370 | S31500 | Song công 2101 |
| 2MỘT | J92220 | S31803 | Song công 2202 |
| 3MỘT | J92205 | S32205 | Song công 2205 |
| 4MỘT | J93380 | S32550 | Siêu song công 2509 |
| 5MỘT | J93404 | S32750 | Siêu song công 2507 |
| 6MỘT | J93380* | S32760 | Siêu song công 2570 |
*6Một cổ phiếu tương tự uns 4a nhưng yêu cầu mức mo/n cao hơn.
Khi bạn chuyển từ 1A sang 6A, bổ sung nguyên tố - đặc biệt là mo và n - cuộc sống đều đặn, tăng cường sức đề kháng và sức mạnh ăn mòn.
4. So sánh thành phần hóa học
Một cái nhìn cận cảnh về các yếu tố hợp kim trong các lớp ASTM A890/A995 cho thấy sự thay đổi gia tăng của crom, Niken, Molypden, và hiệu suất ổ nitơ.
Đặc biệt, điểm 3MỘT (Song công 2205 dàn diễn viên) Và 5MỘT (Siêu song công 2507 dàn diễn viên) Hiển thị sự thay đổi từ song công tiêu chuẩn sang hóa học siêu song công.
| Yếu tố | Vai trò | Lớp 3a (J92205) | Lớp 5A (J93404) |
|---|---|---|---|
| Cr | Rào cản ăn mòn chính | 24.0Mạnh26.0 wt % | 24.0Mạnh26.0 wt % |
| TRONG | Ổn định Austenite; độ dẻo dai | 4.5Mạnh6.5 wt % | 6.0Hàng8.0 wt % |
| MO | Nâng cao khả năng kháng thuốc/kẽ hở | 2.5Cấm3,5 wt % | 3.0Cap5.0 wt % |
| N | Sức mạnh và Nỗ lực Kháng chiến | 0.10Cấm0,20 wt % | 0.24Hàng0.32 wt % |
| Mn | Desoxidizer; Chi phí giảm giá | ≤ 1.5 WT % | ≤ 1.5 WT % |
| Và | Hỗ trợ khử oxy và lưu động | ≤ 1.0 WT % | ≤ 1.0 WT % |
| C | Sức mạnh nhưng rủi ro cacbua | ≤ 0.04 WT % | ≤ 0.03 WT % |
| P, S | Giới hạn tạp chất | P 0.04 WT %, S ≤ 0.03 WT % | P 0.04 WT %, S ≤ 0.03 WT % |
Ghi chú: Tất cả các số liệu về phần trăm trọng lượng.
Tác động chi phí của các yếu tố hợp kim
Cuối cùng, Trong khi molypden và nitơ tăng cường hiệu suất rõ rệt, Họ cũng nâng chi phí vật liệu thô:
- Molypden Bán cho $25Cấm35/kg so với $588/kg cho niken. MỘT 1 WT % Tăng nội dung MO thêm khoảng $0.25Cấm0,35 mỗi kg hợp kim.
- Nitơ kinh tế hơn trong sản xuất hợp kim nhưng đòi hỏi phải sạc cao, tăng độ phức tạp xử lý.
5. Tính chất cơ học
Chuyển từ trang điểm hóa học sang hiệu suất trong dịch vụ, Tính chất cơ học xác định cách các lớp đúc A890/A995 chịu được tải trọng, tác động, và biến dạng.
Đặc biệt, Điểm 3MỘT (Song công 2205) Và 5MỘT (Siêu song công 2507) Cung cấp những cải thiện sức mạnh đáng kể so với thép không gỉ austenitic thông thường, Trong khi duy trì độ dẻo dai đủ cho môi trường động.
| Tài sản | Lớp 3a (J92205) | Lớp 5A (J93404) | 300-Sê -ri Austenitic (ví dụ. 316L) |
|---|---|---|---|
| Độ bền kéo | ≥ 655 MPA (95 KSI) | ≥ 795 MPA (115 KSI) | ~ 485 MPA (70 KSI) |
| Sức mạnh năng suất (0.2%) | ≥ 450 MPA (65 KSI) | ≥ 550 MPA (80 KSI) | ~ 170 MPA (25 KSI) |
| Kéo dài | ≥ 25 % | ≥ 15 % | ≥ 40 % |
| Độ cứng (HRC) | ≤ 25 | ≤ 32 | ≤ 22 |
| Tác động Charpy (50 ° C.) | ≥ 40 J | ≥ 40 J | ≥ 20 J |
Sức mạnh và độ cứng
Đầu tiên, Cả hai lớp song công và siêu song công đều tự hào điểm mạnh kéo ít nhất 1.3Mạnh1.6 × cao hơn 316L.
Do đó, Các nhà thiết kế khai thác các bức tường mỏng hơn hoặc lắp ráp nhẹ hơn mà không phải hy sinh khả năng chịu tải.
Hơn thế nữa, Sức mạnh năng suấtỨng suất căng thẳng tại đó biến dạng vĩnh viễn bắt đầu các cuộc đua từ ~ 170 MPa trong 316L đến 450 MPA trong lớp 3a, Và 550 MPA trong lớp 5a, Cung cấp sức đề kháng mạnh mẽ với dòng chảy và dòng nhựa.
Độ dẻo và độ dẻo dai
Mặc dù sức mạnh cao của họ, Các hợp kim song công này giữ lại đủ kéo dài (≥ 15 trận25 %). Ngược lại, Nhiều loại thép cường độ cao bị dẻo dưới 10 %.
Hơn nữa, Charpy v-notch kiểm tra tại 50 ° C. xác nhận năng lượng tác động ≥ 40 J, trong đó chỉ ra rằng cả hai lớp đều chống lại gãy xương giòn ngay cả trong dịch vụ dưới 0.
Độ cứng và khả năng chống mài mòn
Kế tiếp, Một 25 HRC giới hạn trên lớp 3a và 32 HRC Về độ cứng cân bằng lớp 5A với khả năng vận động và khả năng hàn.
Bằng cách so sánh, Thép công cụ cứng hoàn toàn chạy ở trên 55 HRC nhưng thiếu khả năng chống ăn mòn. Trong thực tế, Các mức độ cứng này chuyển thành cải thiện khả năng chống mài mòn, giảm tỷ lệ hao mòn lên đến 50 % so với 316L trong các bài kiểm tra không phù hợp.
6. Kháng ăn mòn
Thép song công và siêu song công vượt trội so với Austenitic trong các phương tiện truyền thông tích cực:
Ăn mòn chung:
TRONG 3% HCl tại 50 ° C., Lớp 3A ăn mòn tại < 0.05 mm/năm, so với ≈ 0.2 mm/năm cho 316 Ss (ASTM G31).
Rỗ & Kháng thể kẽ hở:
-
- Lớp 3a (Gỗ ~ 32) Chống lại việc rỗ ở mức clorua lên đến 1 M tại 25 ° C..
- Lớp 5A (Gỗ >40) chịu đựng được > 3 M clorua trong điều kiện tương tự (ASTM G48).
Vết nứt căng thẳng căng thẳng:
Cấu trúc vi mô song công, đặc biệt là trong 5A, có khả năng chống lại cao clorua SCC, cho phép hoạt động an toàn cho đến 150 ° C..
7. Ưu điểm của ASTM A890/A995 Cast Duplex và Super DuPlex Steels
Các lớp đúc ASTM A890/A995 cung cấp một sự kết hợp hấp dẫn của các thuộc tính khiến chúng khác biệt với thép không gỉ thông thường.
Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao
- Độ bền kéo leo lên 795 MPA ở lớp 5a và 655 MPA trong lớp 3, một lần nữa 1.6× của 316 Tôi không gỉ austenitic (≈ 485 MPA).
- Sức mạnh năng suất vươn tới 550 MPA (5MỘT) chỉ là chỉ 170 MPA vì 316 L, cho phép các nhà thiết kế giảm độ dày của tường bằng 30% Trong khi duy trì khả năng tải tương đương.
Nhờ tăng sức mạnh này, Các thành phần song công đúc ít nặng hơn vẫn chịu được áp lực bên trong cao hơn., Van, và các phụ kiện không ảnh hưởng đến sự an toàn.
Sự ăn mòn và chống xói mòn vượt trội
- Số lượng kháng tương đương (Gỗ) vượt quá 40 ở lớp 5a và ngồi xung quanh 32 trong lớp 3a, so với 20 vì 316 L.
- TRONG ASTM G48 Kiểm tra rỗ, Phép đúc siêu song công chống lại mức clorua ở trên 3 M Tại 25 ° C. mà không thâm nhập, trong khi 316 Tôi thất bại tại 0.5 M.
Hơn thế nữa, Các cấu trúc song công cung cấp khả năng chống xói mòn tăng cường: Kỷ lục thử nghiệm không phù hợp 25–40% Mất khối lượng thấp hơn so với 316 L, Làm cho A890/A995 lý tưởng để xử lý các luồng quá trình mài mòn.
Khả năng chống bẻ khóa căng thẳng tuyệt vời
- Hợp kim song công duy trì cân bằng 50/50 Hỗn hợp ferrite-austenite cản trở sự khởi đầu và lan truyền SCC.
- Kinh nghiệm thực địa cho thấy các sự cố nứt corrosion không căng thẳng bằng không trong các khối đa dạng ngoài khơi (Lớp 5A) qua 10 năm dịch vụ trong môi trường giàu H₂s.
Độ tin cậy này dưới tải trọng kéo và tấn công ăn mòn làm giảm đáng kể sự tắt máy không có kế hoạch và chi phí bảo trì.
Chế tạo và hàn
- Thép A890/A995 Chấp nhận chất độn cấp tiêu chuẩn (ER2209, ER2594), đạt được ≥ 90% Hiệu quả chung.
- Sau khi giải pháp sau khi ủ tại 1 050 ° C., Vùng hàn phục hồi số dư song công lý tưởng, Đảm bảo các thuộc tính thống nhất trên đường đúc.
Hình thức diễn viên của họ cho phép hình học phức tạp của các đoạn tích phân, tường mỏng, và các góc fillet được.
Lợi ích chi phí vòng đời
- Mặc dù chi phí vật liệu thô chạy 20–30% cao hơn 316 L, Khoảng thời gian dịch vụ mở rộng (thường 2Mạnh3 × lâu hơn) và giảm tần số thay thế 10–20% tổng chi phí sở hữu thấp hơn 20 năm.
- Các nghiên cứu trường hợp trong các nhà máy khử muối cho thấy 50% Ăn mất ngày không có kế hoạch khi nâng cấp từ 316 Lỗ đặt máy bơm từ l đến lớp 3a.
Do đó, Phí bảo hiểm ban đầu cho các diễn viên A890/A995 thường tự trả cho mình thông qua thời gian chết và bảo trì giảm thiểu.
Tính linh hoạt ứng dụng rộng
- Từ Cơ thể van xử lý hóa học Và Các khối đa tạp dưới đất ĐẾN Tàu lượn osmosis, Những loại thép đúc này thực hiện đáng tin cậy trên pH 0 trận14, nhiệt độ 50 ° C đến 300 ° C., và áp lực lên đến 35 MPA.
- Hồ sơ theo dõi đã được chứng minh của họ trong dầu & khí, hàng hải, sản xuất điện, Và xử lý công nghiệp nhấn mạnh tình trạng của họ như là hợp kim cho các điều kiện dịch vụ khắc nghiệt nhất.
8. Các ứng dụng và các thành phần điển hình
Xử lý hóa học
- Thân van và đế
- Vỏ bơm và máy bơm
- Vỏ và tấm ống lưu thanh nhiệt
Dầu & Khí (Subsea và Topside)
- Các khối đa tạp của Subea và Valve Tree Valve
- Mặt bích đầu và bộ điều hợp
- Các bộ dụng cụ điều khiển-van điều khiển và các bộ truyền động
Khử muối & Hệ thống biển
- Vỏ màng lùi
- Máy bơm nước biển và vòng khuếch tán
- Tiêu đề nước làm mát và đường ống boong
Thiết bị chứa áp lực
- Vỏ lò phản ứng áp suất cao và đầu
- Khuỷu tay đường ống, tees, và mặt bích cổ hàn
- Lớp lót bể lạnh và bộ điều hợp vòi phun
9. Phần kết luận
Tóm lại, ASTM A890/A995 Lớp 3A và 5A Cung cấp sự kết hợp hấp dẫn giữa hiệu suất cơ học và khả năng chống ăn mòn.
Lớp 3a (Song công 2205 dàn diễn viên) phù hợp với môi trường ăn mòn vừa phải với chi phí vừa phải,
trong khi Lớp 5A (Siêu song công 2507 dàn diễn viên) chịu được các điều kiện clorua và nhiệt độ cao khắc nghiệt nhất, mặc dù ở mức phí bảo hiểm.
Khuyến nghị:
- Chọn Lớp 3A Khi mức clorua vẫn ở dưới 1 M và nhiệt độ < 100 ° C.; Tận dụng hiệu quả chi phí của nó cho các thân máy bơm và van.
- Chọn lớp 5A cho dịch vụ hạ cấp hoặc khử muối nơi pren > 40 là quan trọng; SCC SCC vượt trội của nó đảm bảo các khoảng thời gian dịch vụ dài.
- Thực hiện theo các điều khiển hàn nghiêm ngặt và các phương pháp điều trị nhiệt sau chiến tranh để bảo tồn các cấu trúc song công trong các thành phần đúc.
Chọn Langhe Đối với ASTM A890/A995 được thiết kế chính xác của bạn thép không gỉ các thành phần.
Khả năng đúc nâng cao của chúng tôi và đảm bảo chất lượng nghiêm ngặt đảm bảo sức mạnh tối ưu, kháng ăn mòn, và độ chính xác về chiều cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất của bạn.
Liên hệ với Langhe Hôm nay để thảo luận về các yêu cầu dự án của bạn và yêu cầu báo giá được cá nhân hóa!
