Duplex S31803 vs S32205: Kemiallisen koostumuksen erot ja miksi niillä on merkitystä hitsauksessa

S31803ja S32205 myydään markkinoilla nimellä "duplex 2205", ja nämä kaksi nimitystä ovat koostumukseltaan riittävän lähellä toisiaan, joten niitä käsitellään usein vaihdettavina -, mutta ne eivät ole identtisiä, ja erolla, joka erottaa ne, pääasiassa typpipitoisuus, on todellinen, dokumentoitu vaikutus hitsattavuuden ja korroosion suorituskykyyn. Tässä oppaassa kerrotaan tarkalleen, mikä erottaa S31803:n S32205:stä, miksi S32205 kehitettiin tiukennettuna versiona alkuperäisestä spesifikaatiosta ja miksi niiden välinen typen ero on tärkein yhdestä paikasta, jossa duplex ruostumaton teräs on haavoittuvimmin: hitsin lämmön{7}}vaikutusalue.

Mitä eroa on S31803:n ja S32205 Duplex Stainless Steelin välillä?

S32205on koostumuksellisesti tiukennettu versio S31803:sta, joka kaventaa kromin, molybdeenin ja - merkittävimmin - typen sallittuja alueita, jotta jokainen S32205-merkinnällä tuotettu lämpö täyttää korkeamman taatun vähimmäisseospitoisuuden kuin S31803:n laajempi spesifikaatio vaatii.

Molemmat nimitykset kuvaavat samaa perusduplex-ruostumatonta terästä, joka tunnetaan yleisesti kauppanimellä "2205", ja molempia säätelee ASTM A240 ja siihen liittyvät spesifikaatiot. S31803 oli alkuperäinen UNS-nimitys tälle lejeeringille, ja sen koostumus oli suhteellisen laaja. S32205 esiteltiin myöhemmin nimenomaan kaventaakseen tätä vaihteluväliä alapäässä poistamalla koostumuksen "kulma", jossa täysin yhteensopiva S31803-lämpö voisi kuljettaa merkittävästi vähemmän kromia, molybdeeniä ja typpeä kuin seoksen tyypillinen, paremmin tunnettu suorituskykyprofiili antaa ymmärtää. Käytännössä useimmat nykyiset tehtaan tuotanto- ja nykyaikaiset projektitiedot viittaavat S32205:een juuri tästä syystä - se tarjoaa tiukemman ja luotettavamman suoritustakuun kuin S31803 yksinään.

Yhdistelmävertailu-vierestä-:

Taulukko 1. Edustavat nimelliskoostumusalueet S31803:lle ja S32205:lle ASTM A240:n mukaan. Arvot ovat havainnollistavia ja pyöristettyjä; vahvistaa tarkat rajat sovellettavan eritelmän nykyiseen painokseen nähden ennen käyttöä hankinta- tai suunnitteluasiakirjoissa.

Miksi S32205 kehitettiin S31803:n tiukennettuna versiona?

S32205 kehitettiin, koska S31803:n laaja koostumus mahdollisti täysin vaatimustenmukaisten lämpötilojen tuottamisen kromi-, molybdeeni- ja typpipitoisuuden alimmalla tasolla, eikä tuosta alemmasta materiaalista saatu luotettavasti korroosionkestävyyttä ja hitsin suorituskykyä, jota markkinat olivat tottuneet odottamaan "2205"-ruostumattomalta duplex-teräkseltä.

Teräksentuotannon normaalivaihteluiden huomioon ottamiseksi on olemassa eritelmäalue, mutta samalla taataan, että materiaali täyttää aiotun suorituskyvyn, mutta liian laaja alue luo todellisen käytännön ongelman: kaksi lämpöä voidaan laillisesti sertifioida samaan nimitykseen, mutta ne toimivat merkittävästi eri tavalla käytössä. Juuri näin tapahtui S31803 -:n dokumentoidussa alan kokemuksessa, joka osoitti, että alhaiset-typpilämpöt lähellä S31803-sarjan alaosaa voivat osoittaa heikentynyttä pistesyöpymiskestävyyttä ja mikä vielä tärkeämpää valmistettujen laitteiden osalta, hitsaus- ja lämpö{4}}vyöhykkeen suorituskyky on heikompi kuin seoksen maine antaa ymmärtää.

S32205 korjaa tämän suoraan nostamalla typen, kromin ja molybdeenin vähimmäispitoisuutta, eliminoimalla tehokkaasti alkuperäisen alueen alemman -suorituskykyisen kulman jättäen S31803-alueen ylemmän pään oleellisesti ennalleen -, minkä vuoksi S32205-materiaalia kuvataan usein sanalla S32205, pikemminkin kuin "perustavanlaatuinen 8 erilainen loppu" metalliseos.

Kuinka typpipitoisuus vaikuttaa ruostumattoman duplex-teräksen hitsattavyyteen?

Typpi on tärkein yksittäinen elementti, joka säätelee, kuinka hyvin austeniitti uudistuu lämmön-vaikutusvyöhykkeellä ruostumattoman duplex-teräksen hitsauksen aikana, koska se edistää voimakkaasti ferriitin muuttumista takaisin austeniitiksi hitsin jäähtyessä, ja riittämätön typpi voi poistua lämpö-vaatimuksena olevasta mikrotasapainotetusta duplex-alueesta, jossa on enemmän rakennetta.

Duplex-ruostumattoman teräksen arvokas lujuuden ja korroosionkestävyyden yhdistelmä riippuu austeniitti- ja ferriittifaasien likimäärin tasapainoisen sekoituksen ylläpitämisestä kaikkialla materiaalissa, myös lämpö{0}}vyöhykkeellä minkä tahansa hitsin vieressä. Kun dupleksiterästä hitsataan, heti hitsin vieressä oleva perusmetalli kuumennetaan lämpötila-alueelle, jossa se muuttuu lähes kokonaan ferriitiksi; kun tämä alue jäähtyy, osan ferriitistä on muunnettava takaisin austeniitiksi palauttaakseen aiotun faasitasapainon, ja typpi on ensisijainen seosaine, joka ohjaa tätä muutosta, laajentaen lämpötila-aluetta ja parantaen austeniitin reformaation kinetiikkaa jäähdytyksen aikana.

Epäjalometallilämpö, ​​jossa on korkeampi typpipitoisuus - kuten S32205:n tiukennettu minimitakuu - uudistaa austeniitin luotettavammin ja täydellisemmin lämmön-vaikutusalueella kuin alhaisempi-typpilämpö samoissa hitsausolosuhteissa, mikä on suora, käytännöllinen syy, että teräksen vaihtelevaa typpipitoisuutta käsitellään sellaisena.

Kuinka S31803 ja S32205 vertaavat PREN- ja korroosionkestävyyttä?

S32205:n tiukennettu koostumus tuottaa luotettavasti noin 35:n tai suuremman pisteresistenssin vastaavan määrän (PREN) sen koko määritysalueella, kun taas S31803:n laajempi valikoima mahdollistaa lämmityksiä huomattavasti alhaisemmalla PREN-arvolla alemmassa päässä -, mikä on välitöntä pistekorroosion ja halkeaman kloridikorroosion kestävyyden kannalta.

Käyttämällä standardia PREN-kaavaa (PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N) näiden kahden merkinnän väliset koostumuserot muuttuvat suoraan laskettaviksi eroiksi odotetussa korroosiokyvyssä: alhainen -pään S31803-lämpö, jossa on kromia, molybdeeniä ja typpeä, voi laskea kaikki sallitut vaihteluvälit PREN:n korkeimmillaan 2 pohjalla. alhainen 30 sekuntia, kun taas S32205:n korotetut vähimmäisarvot takaavat PREN:n mukavasti noin 35:ssä tai sen yläpuolella kaikessa yhteensopivassa lämmössä.

Tämä ei ole marginaalinen tai teoreettinen ero -, se on erityinen, määrällisesti ilmaistava syy S32205:tä pidetään yleensä luotettavampana valinnana aina, kun projektin korroosiovastuu on laskettu olettaen 2205-luokan standardisuorituskykyä, koska S31803:n määrittäminen ilman ylimääräisiä koostumusvaatimuksia jättää avoimeksi mahdollisuuden vastaanottaa materiaalia alhaisemmalla tavalla.

Mitä tapahtuu lämpö{0}}vaikutusalueella, kun hitsataan vähän-typpeä sisältävää duplex-terästä?

Hitsaus alhaisella-typpipitoisella S31803-lämmöllä voi tuottaa lämpö-vyöhykkeen, jossa on ylimääräistä ferriittiä ja vastaavasti alentunut austeniittipitoisuus, mikä alentaa sekä sitkeyttä että paikallista korroosionkestävyyttä kyseisellä alueella suhteessa ympäröivään perusmetalliin ja oikein tasapainotettuun hitsausmetalliin.

Liian ferriittisen lämmön{0}}vaikutusalue on todellinen, dokumentoitu riski duplex-ruostumattoman teräksen valmistuksessa, ja sillä on kaksi erillistä käytännön seurausta. Ensinnäkin ferriitti on yleensä vähemmän sitkeä kuin austeniitti tietyssä lämpötilassa, joten lämpö-vyöhykkeellä, jossa on suunniteltua enemmän ferriittiä, voi olla pienempi iskunkestävyys, mikä on erityisen huolestuttavaa alhaisessa-lämpötilassa tai iskukuormitetussa{4}}käytössä.

Toiseksi, koska ruostumattoman duplex-teräksen pistekuormituskestävyys riippuu siitä, että molemmat faasit sisältävät sopivan osuuden seoksen kromista, molybdeenistä ja typestä, epätasapainoinen faasisuhde lämpö{0}}vaikutusvyöhykkeellä voi paikallisesti vähentää korroosionkestävyyttä alle sen, mitä bulkki-PREN-laskelma ehdottaisi -, mikä tarkoittaa jopa lämpöä{2}. on usein heikoin lenkki duplex-ruostumattoman teräksen valmistuksen korroosiokyvyssä. Juuri tätä vikatilaa S32205:n tiukennettu typen minimimäärä on suunniteltu estämään varmistamalla, että jokainen yhteensopiva lämpö kuljettaa riittävästi typpeä tukemaan luotettavaa austeniitin uudelleenmuodostusta jopa realistisissa tuotantohitsausolosuhteissa.

Ovatko S31803 ja S32205 keskenään vaihdettavissa käytännössä?

S31803 ja S32205 ovat riittävän samankaltaisia, jotta niitä pidetään usein vaihdettavina satunnaisessa teollisuuden käytössä, mutta ne eivät ole muodollisesti identtisiä määrityksiä, ja korroosio-kriittisissä tai hitsaus-kriittisissä sovelluksissa S32205:n määrittäminen sisältää nimenomaisesti - koostumusvaatimuksia tai lisätilauksen S {7}0}3. merkittävästi luotettavampi suoritustakuu.

Suora vertailu hitsauksen ja korroosion{0}}kriittisen palvelun käytännön vaikutuksista:

Taulukko 2. S31803:n ja S32205:n käytännön vertailu hitsaus- ja korroosio{3}}kriittisissä sovelluksissa.

Monissa yleisissä rakenteellisissa tai ei-{0}}kriittisissä sovelluksissa näiden kahden nimityksen välinen käytännön ero ei ehkä koskaan tule ilmi, koska monet kaupallisesti saatavilla olevat materiaalit ovat jo suuntaamassa kohti S31803-sarjan korkeampaa luokkaa tavallisessa tuotannossa. Riski on nimenomaan S31803-sarjan alhaalla, joka on lain mukainen, mutta ei taatusti sulkea pois tietystä ostotilauksesta -, minkä vuoksi pelkkä nimitykseen luottaminen ilman lisävaatimuksia on todellinen aukko korroosio-kriittisissä tai voimakkaasti hitsatuissa valmistusprojekteissa.

Mitkä täytemetalli- ja hitsauskäytännöt koskevat molempia laatuja?

Sekä S31803 että S32205 hitsataan tyypillisesti yli-sopivalla täytemetallilla, joka sisältää korkeamman nikkelipitoisuuden kuin perusmetalli - tavallisesti 2209--tyyppisellä kulutusaineella - erityisesti edistämään austeniitin muodostumista itse hitsausmetallissa, vaikka tämä täyteaine lämpövaikutusalue.

Duplex-hitsauksen täyteainemetallit on suunniteltu tarkoituksella korkeammalle nikkelipitoisuudelle kuin perusmetalli, koska nikkeli, kuten typpi, edistää austeniitin muodostumista, ja nikkelin lisääminen täyteaineessa on käytännöllinen tapa varmistaa, että kerrostettu hitsausmetalli saavuttaa hyvän faasitasapainon, vaikka hitsaustäyteaineen koostumusta voidaan säätää perusmetallista riippumatta.

Tämä täytemetallistrategia toimii hyvin itse hitsausmetallille, mutta on tärkeää tunnistaa sen rajoitus: täytemetalli ei voi vaikuttaa viereisen perusmetallin lämpö{0}}vyöhykkeeseen, koska kyseinen alue on sulamatonta perusmetallia, joka on yksinkertaisesti kuumennettu ja jäähdytetty, ei täytetty uudella materiaalilla. Juuri tästä syystä perusmetallin typpipitoisuus - keskeinen ero S31803:n ja S32205 - välillä on edelleen kriittinen, riippumaton muuttuja kaksisuuntaisessa hitsattamisessa, jota oikea täytemetallin valinta ei yksinään pysty ratkaisemaan täysin.

Mikä nimitys tulisi määrittää uusille projekteille?

S32205 on yleensä järkevämpi nimitys uusille projekteille, erityisesti sellaisille, joihin liittyy merkittäviä hitsaus- tai korroosion -kriittisiä kloridipalveluja, koska sen tiukennettu koostumus poistaa S31803:n valikoiman heikosti{2}}suorituskykyisen kulman ilman, että hankinnassa tai valmistuksessa on lisätty monimutkaisuutta.

Käytännön tarkistuslista:

• Määritä S32205 tunnuksellaaina, kun projektin korroosiovara tai käyttöikä edellyttää standardinmukaista, luotettavaa 2205-luokan suorituskykyä laajemman S31803-valikoiman sijaan.
• Jos S31803 on määritettäväHarkitse perinnöllisistä, sopimuksista tai saatavuudesta johtuvista syistä täydentävien koostumusvaatimusten (kuten vähimmäistyppipitoisuuden tai vähimmäis-PREN:n) lisäämistä ostotilaukseen umpeen S32205:n avulla.
• Pyydä tehtaan todistuksia ja tarkista todellinen lämmönkoostumussen sijaan, että oletetaan nimellissuorituskykyä "2205" pelkän nimityksen perusteella, erityisesti vahvasti hitsattujen tai korroosion -kriittisten valmisteiden yhteydessä.
• Hyväksyä hitsaustoimenpiteet todellisessa lämmössä tai määritellyn alueen edustavassa alimmassa päässä,ei vain suotuisassa, korkeassa-typpilämpössä, jotta varmistetaan, että hyväksytty menettely pysyy voimassa kaikilla toimitettavissa olevilla materiaaleilla.

Usein kysytyt kysymykset

Onko S32205 täysin erilainen seos kuin S31803?

Ei - S32205 on parhaiten ymmärrettävä tiukennetuksi koostumukseksi samassa duplex 2205 -seosperheessä, ei erillisenä seoksena; molemmilla on sama peruskromi-nikkeli-molybdeeni-typpidupleksimetallurgia, ja S32205 takaa yksinkertaisesti kapeamman, korkeamman{7}}suorituskykyalueen.

Voiko S31803-sertifioitu materiaali saada myös S32205-sertifikaatin, jos sen koostumus sattuu osumaan tiukemmalle alueelle?

Kyllä, ja tämä on yleistä käytännössä - monet tehtaat tuottavat materiaalia, joka täyttää molemmat nimitykset samanaikaisesti ja kaksois-sertifioi sen S31803/S32205, koska S32205:n tiukemmalla alueella tuotettu lämpö tyydyttää automaattisesti myös S31803:n laajemman valikoiman.

Vaikuttaako S31803:n ja S32205:n välinen typen ero mekaanisiin ominaisuuksiin sekä korroosionkestävyyteen?

Kyllä, - typpi edistää myös duplex-ruostumattoman teräksen lujuutta kiinteän-liuosvahvistuksen kautta, joten korkeammalla-typpipitoisella S32205-materiaalilla voi olla hieman korkeampi lujuus korroosio- ja hitsattavuusetujensa lisäksi, vaikka tämä onkin toissijainen näkökohta suhteessa tässä oppaassa käsiteltyyn faasi{4}}tasapainoon ja korroosion vaikutuksiin.

Pitäisikö hitsausmenettelyn hyväksyntä poiketa S31803:n ja S32205:n välillä?

Hitsaustoimenpiteet tulee hyväksyä materiaalille, joka edustaa sitä, mitä todellisuudessa käytetään tuotannossa, ja kun otetaan huomioon dokumentoitu suorituskykyero S31803-sarjan alimmassa päässä, vain korkealla-typpilämpöllä hyväksytty menettely ei välttämättä edusta huonointa-suorituskykyä, jos alempi-typpipitoisuus S31803 toimitetaan myöhemmin tilattaessa samaa materiaalia.

Vaikuttaako duplex 2507:een samanlainen{1}}alueeseen liittyvä ongelma?

Superduplex-laaduilla, kuten 2507:llä, on omat määritysalueet ja näkökohdat, ja vaikka yleinen periaate, jonka mukaan koostumus vaikuttaa hitsattavyyteen ja korroosion suorituskykyyn, koskee laajalti kaikkia duplex-laatuja, tässä oppaassa käsitelty erityinen S31803-{2}}-S32205-kiristys koskee tavallista duplex 2205 -laatua, eikä sitä pitäisi olettaa ilman supertarkistusta muihin malleihin. sovellettava spesifikaatio.