1. 介绍
在苛刻的工业环境中，从近海平台到化学加工厂，必须结合高强度, 优异的耐腐蚀性, 和可靠的织造性.
ASTM A890/A995 铸造双链体和超二净不锈钢的等级满足了这些严格的要求.
本文研究了他们的关键区别, 化学和机械性能, 和典型的应用, 为工程师和采购专业人员提供最佳合金选择所需的见解.
2. ASTM A890/A995规范的概述
ASTM A890: 基于 [英国单位] (KSI, °f, 在, ETC。), 它指定化学成分, 双链和超双链不锈钢铸件的机械性能和检查要求.
ASTM A995: 这是指标 (和) A890的版本, 这几乎翻译了逐字的A890的所有条款, 但是转换力量, 温度, 尺寸, ETC. 进入MPA等公制单元, °C, 毫米, ETC.
ASTM A890/A995 覆盖由奥氏度 - 铁质不锈钢制成的铸件. 它分为六个“ A”等级, 从 1一个 (低合金双工) 到 6一个 (最高合金超级双链).
- 范围和适用性: 该标准适用于泵外壳等组件, 阀体, 和在腐蚀介质中运行的管道配件.
- 双工与. 超支持分类:
-
- 双工 钢 (1A – 3A年级) 特征〜50/50铁液 - 奥斯特式微观结构.
- 超级助长 钢 (4A -6A年级) 含有高架的MO和N以增强抗性能力.
- 铸造与. 锻造的相似之处: 每个等级对应于锻炼等效物 (例如。, 3A级 →UNS J92205 Cast↔uns S32205), 简化材料替代.
3. 等级命名法 & 未指定
ASTM的神秘“ NA”命名反映了上升的合金内容和性能:
| 年级 | 抛弃我们 | 锻炼 | 通用名称 |
|---|---|---|---|
| 1一个 | J93370 | S31500 | 双工 2101 |
| 2一个 | J92220 | S31803 | 双工 2202 |
| 3一个 | J92205 | S32205 | 双工 2205 |
| 4一个 | J93380 | S32550 | 超级助长 2509 |
| 5一个 | J93404 | S32750 | 超级助长 2507 |
| 6一个 | J93380* | S32760 | 超级助长 2570 |
*6A具有类似于4A的UNS，但需要更高的mo/n级别.
当您从1A移至6a时, 元素添加（尤其是mo和n）稳定地分发, 增强耐腐蚀性和强度.
4. 化学组成比较
仔细观察ASTM A890/A995等级中的合金元素，揭示了铬的增量变化, 镍, 钼, 和氮驱动性能.
尤其, 等级 3一个 (双工 2205 投掷) 和 5一个 (超级助长 2507 投掷) 展示从标准双链体到超级双链化学的转变.
| 元素 | 角色 | 3A级 (J92205) | 5A级 (J93404) |
|---|---|---|---|
| Cr | 原发性腐蚀屏障 | 24.0–26.0 wt % | 24.0–26.0 wt % |
| 在 | 奥氏体稳定剂; 韧性 | 4.5–6.5 wt % | 6.0–8.0 wt % |
| 莫 | 点数/缝隙抗性增强子 | 2.5–3.5 wt % | 3.0–5.0 wt % |
| n | 强度和固定性助推器 | 0.10–0.20 wt % | 0.24–0.32 wt % |
| Mn | 脱氧剂; 降低成本 | ≤ 1.5 wt % | ≤ 1.5 wt % |
| 和 | 脱氧和流动辅助 | ≤ 1.0 wt % | ≤ 1.0 wt % |
| c | 强度，但碳化物风险 | ≤ 0.04 wt % | ≤ 0.03 wt % |
| p, s | 杂质限制 | p≤ 0.04 wt %, s≤ 0.03 wt % | p≤ 0.04 wt %, s≤ 0.03 wt % |
笔记: 所有体重百分比的数字.
合金元素的成本影响
最后, 而钼和氮显着提高了性能, 他们还提高了原料成本:
- 钼 出售 $25–35/kg 相对 $5–8/kg 对于镍. 一个 1 wt % MO含量增加大约增加 $0.25–0.35 每公斤合金.
- 氮 合金生产更经济，但需要高压充电, 增加处理复杂性.
5. 机械性能
从化学构成过渡到在服务中的性能, 机械性能决定了A890/A995铸造等级如何承受负载, 影响, 和变形.
尤其, 等级 3一个 (双工 2205) 和 5一个 (超级助长 2507) 与常规的奥氏体不锈钢相比，提供了明显的强度改善, 同时为动态环境保持足够的韧性.
| 财产 | 3A级 (J92205) | 5A级 (J93404) | 300-奥氏体系列 (例如. 316l) |
|---|---|---|---|
| 抗拉强度 | ≥ 655 MPA (95 KSI) | ≥ 795 MPA (115 KSI) | 〜 485 MPA (70 KSI) |
| 产生强度 (0.2%) | ≥ 450 MPA (65 KSI) | ≥ 550 MPA (80 KSI) | 〜 170 MPA (25 KSI) |
| 伸长 | ≥ 25 % | ≥ 15 % | ≥ 40 % |
| 硬度 (HRC) | ≤ 25 | ≤ 32 | ≤ 22 |
| 夏比的影响 (–50°C) | ≥ 40 j | ≥ 40 j | ≥ 20 j |
力量和僵硬
第一的, 双工和超级式级别都有 拉伸强度 至少 1.3–1.6× 高于316升.
最后, 设计师利用较薄的墙壁或较轻的组件，而无需牺牲承重能力.
而且, 产生强度 - 永久变形开始的压力从316L的〜170 MPa提升至 450 MPA 在3A级, 和 550 MPA 在5A级, 对蠕变和塑料流提供强大的阻力.
延展性和韧性
尽管他们的力量很高, 这些双工合金保留了足够的 伸长 (≥15–25 %). 相比之下, 许多高强度的钢质下方的延展性 10 %.
此外, Charpy V-Notch测试 –50°C 确认冲击能量≥ 40 j, 这表明两个等级都可以抵抗脆性骨折.
硬度和耐磨性
下一个, 一个 25 HRC 3A级上限 32 HRC 在5A级平衡硬度和可加工性和可焊性上.
相比之下, 完全硬化的工具钢在上方运行 55 HRC，但缺乏耐腐蚀性. 实践, 这些硬度级别转化为 改善了耐磨性, 最多降低磨损率 50 % 在浆液 - 渗入测试中对316L.
6. 耐腐蚀性
在激进媒体中:
一般腐蚀:
在 3% hcl at 50 °C, 3A级腐蚀 < 0.05 mm/年, 与≈ 0.2 毫米/年 316 SS (ASTM G31).
点缀 & 缝隙阻力:
-
- 3A级 (木头〜32) 抵抗将氯化物的位置降低到 1 m at 25 °C.
- 5A级 (木头 >40) 承受 > 3 在类似条件下氯化物 (ASTM G48).
应力腐蚀破裂:
双链微结构（尤其是5A中）具有对氯化物SCC的高抗性, 可以安全操作 150 °C.
7. ASTM A890/A995铸造双链钢的优点
ASTM A890/A995铸造等级提供了引人入胜的特性组合，使它们与传统不锈钢区分开.
高强度重量比
- 抗拉强度 爬到 795 MPA 在5A级和 655 MPA 在3a级中 - 非常适合 1.6× 那是 316 l无甲酸不锈钢 (≈ 485 MPA).
- 产生强度 到达 550 MPA (5一个) 仅与 170 MPA 为了 316 l, 使设计人员可以减少壁厚 30% 同时保持等效负载能力.
凭借这种力量提升, 铸造的双链分量重量较小，但承受更高的内部压力 - 将泵换成更轻的泵, 阀, 和不损害安全性的配件.
较高的腐蚀和耐腐蚀性
- 固定性等效数 (木头) 超过 40 在5A级，坐在周围 32 在3A级, 相比 20 为了 316 l.
- 在 ASTM G48 点测试, 超双链铸件抵抗上方的氯化物水平 3 m 在 25 °C 没有穿透, 然而 316 L失败 0.5 m.
而且, 双链微结构提供增强的侵蚀 - 腐蚀性抗性: 浆液渗透试验记录 25–40％ 较低的质量损失与 316 l, 使A890/A995理想处理磨料过程流.
出色的应力腐蚀抗抗性
- 双工合金保持平衡 50/50 铁矿 - 厄斯特式混合物，阻碍了SCC的启动和传播.
- 现场经验显示零应力腐蚀破裂事件在海上歧管块中 (5A级) 超过 10 年 富裕环境中的服务.
拉伸负荷和腐蚀攻击下的这种可靠性大大降低了计划外的关闭和维护成本.
制造和焊接性
- 铸造A890/A995钢接受标准双工级填充剂 (ER2209, ER2594), 实现 ≥ 90% 关节效率.
- 后焊后溶液退火 1 050 °C, 焊接区域恢复理想的双工平衡, 确保在整个铸件中均匀特性.
他们的铸造形式允许复杂的几何形状 - 整体通道, 薄壁, 和圆角 - 如果用锻造板制成，则需要大量的加工或焊接.
生命周期成本优势
- 尽管原材料成本运行 20–30％ 高于 316 l, 扩展服务间隔 (经常 2–3× 更长) 并降低替换频率传递 10–20％ 较低的总拥有成本超过 20 年.
- 淡化植物的案例研究表明 50% 从 316 l至3A级泵外壳.
最后, A890/A995铸件的最初溢价通常通过最小化的停机时间和维护为自己支付.
广泛的应用多功能性
- 从 化学过程阀体 和 海底歧管块 到 反向渗透血管, 这些铸造钢在pH 0–14上可靠地性能, 温度 –50°C 300 °C, 和压力 35 MPA.
- 他们在 油 & 气体, 海洋, 发电, 和 工业处理 在最恶劣的服务条件下，强调了其作为获得合金的地位.
8. 应用和典型组件
化学处理
- 阀体和引擎盖
- 泵壳和叶轮
- 热交换壳和管板
油 & 气体 (海底和顶部)
- 海底歧管块和圣诞节树阀壳体
- 井口法兰和适配器
- 控制阀装饰和执行器外壳
淡化 & 海洋系统
- 反向渗透膜外壳
- 海水泵叶轮和扩散器环
- 冷却水头和甲板管道
荷斯特设备
- 高压反应堆壳和头部
- 管道肘部, T恤, 和焊接颈法兰
- 低温罐和喷嘴适配器
9. 结论
总之, ASTM A890/A995年级3A和5A 提供机械性能和耐腐蚀性的令人信服的组合.
3A级 (双工 2205 投掷) 适度以适度的成本适度腐蚀环境,
尽管 5A级 (超级助长 2507 投掷) 承受最严重的氯化物和高温条件 - 尽管如此.
建议:
- 选择3A级 当氯化物水平保持在以下 1 M和温度 < 100 °C; 利用其在泵和阀体上的成本效益.
- 选择5A级 用于海底或淡化服务。 > 40 很关键; 其优越的SCC阻力可确保长时间的间隔.
- 遵循严格的焊接控件 和后焊接热处理以保存铸件中的双工微结构.
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