Duplexná oceľ: popis, vlastnosti a vlastnosti

Duplexná oceľ je dnes čoraz populárnejšia. Výroba tohto typu takmer všetky spoločnosti v oblasti metalurgie sa zaoberajú nehrdzavejúcou zliatinou. , Viac o tom, čo je duplexná oceľ a aké výhody má, si môžete prečítať v tomto článku.

Všeobecné informácie

Duplexná oceľ získala celosvetové uznanie. Aké vlastnosti má? Po prvé, vysoká pevnosť tohto materiálu vám umožňuje znížiť konečnú hmotnosť akéhokoľvek produktu. Po druhé, je známy svojou veľkou odolnosťou proti korózii. Toto je obzvlášť viditeľné pri zvažovaní odolnosti proti koróznemu praskaniu.

Stojí za to povedať, že v súčasnosti sa suroviny výrobcom ešte nezoznámili, a preto sa každých pár rokov konajú konferencie, na ktorých sa zvažujú technické články o všetkých vlastnostiach duplexnej ocele. Napriek pomerne vysokému záujmu o tento typ produktu je zatiaľ podiel na svetovom trhu iba 1-3%.

História pôvodu

Stojí za zmienku, že myšlienka vytvorenia duplexnej ocele sa zrodila už v roku 1920. Prvý materiál sa však narodil až v roku 1930 vo Švédsku. Rozsiahla distribúcia a používanie tohto druhu surovín sa začalo až v poslednom desaťročí. Hlavným dôvodom je skutočnosť, že v týchto rokoch výrobná technológia sa výrazne zlepšila. Najmä výrobcovia boli schopní presnejšie regulovať obsah dusíka.

Aby sme pochopili výhody a dôvod vzniku duplexnej nehrdzavejúcej ocele, je potrebné pochopiť ďalšie dva hlavné typy.

Austenitické zliatiny, ktoré sú zastúpené značkou AISI 304 alebo 08X18H10, ako aj feritické triedy AISI 430 alebo 12x17, sa vyrábajú pomerne ľahko. Ako ich názov naznačuje, že pozostávajú hlavne z austenitu alebo feritu. Napriek svojej pomerne širokej aplikácii majú technické nevýhody.

Nevýhody tradičných ocelí

Ak hovoríme o austenitických oceliach, potom nevýhody zahŕňajú nízky index pevnosti, ako aj malú odolnosť proti koróznemu praskaniu. Pokiaľ ide o feritický materiál, jeho pevnosť je o niečo vyššia, ale stále "spadať" krátky z ideálu. Okrem toho sa zvárateľnosť ocele výrazne zhoršuje so zväčšením hrúbky materiálu a pri nízkych teplotách sa stáva dosť krehkou.

Ďalšou malou nevýhodou austenitickej zliatiny je obsah niklu v kompozícii. To vedie k vyšším nákladom na produkt, z ktorých samozrejme nie je spokojný Žiadny koncový používateľ.

Výhody duplexu

Myšlienka vytvorenia duplexnej nehrdzavejúcej ocele pochádza z túžby vyrovnať feritickú a austenitickú základňa v poriadku ak chcete získať nový, kvalitnejší materiál. Približne rovnaké množstvo feritickej a austenitickej ocele malo za následok nasledujúce výhody:

• Index vysokej pevnosti. Rozsah medze klzu pri 0,2% bude od 400 do 450 MPa, čo je o 150-200 MPa viac ako index, ktorý možno pozorovať v austenitických alebo feritických zliatinách. To viedlo k tomu, že, že je to možné na zníženie hrúbky výrobku bez straty pevnosti. A pokles hrúbky spôsobil pokles konečnej hmotnosti. To je veľmi dôležité v oblasti stavebných konštrukcií, nádrží a tlakových nádob.
• Aké výhody má duplexná oceľ okrem pevnosti? Zvárateľnosť kovu je celkom dobrá aj pri veľkej hrúbke.
• Vysoká rázová pevnosť. Oveľa lepšie ako feritické zliatiny. To platí najmä vtedy, keď okolité teplota vzduchu že klesne na -50 a niekedy až na - 80 stupňov Celzia.
• Vysoká odolnosť proti korózii. Austenitické materiály sú veľmi náchylné na túto chybu. Tento parameter hrá dôležitú úlohu v takých oblastiach výroby, ako sú pivovarnícke nádrže, spracovateľské závody, rámy pre bazény.
• Duplexné oceľové kotly sú oveľa spoľahlivejšie ako austenitové.

Praskanie

V súčasnosti je bežná oceľ vystavená takej chybe, ako je korózne praskanie alebo SCC-stresové korózne praskanie. Tento typ korózie sa zvyčajne vyskytuje za určitých podmienok. Príčinným činidlom môže byť silné napätie v ťahu, zvýšená teplota (50 stupňov Celzia nad nulou). A ak hovoríme o bazénoch, potom sa v dôsledku neustáleho vystavenia vode môže tento typ korózie prejaviť pri 25 stupňoch.

Austenitická oceľ je touto chybou dosť silne ovplyvnená. Feritická zliatina má v tomto ohľade väčšiu spoľahlivosť, rovnako ako duplexná nehrdzavejúca oceľ a890 3a podľa ASTM a ďalších značiek. Veľký koeficient odporu umožňuje použitie tohto materiálu pri výrobe ohrievačov vody, varných nádrží, odsoľovacích zariadení. To znamená, že tam, kde je zvýšená teplota a kontakt s kvapalinami.

Je zakázané robiť rámy bazénov z bežných austenitických ocelí vôbec kvôli tejto chybe. Predtým bolo potrebné použiť zliatinu s veľmi vysoká obsah niklu, čo viedlo k zvýšeniu nákladov na výrobok. Dnes je možné použiť duplexnú alebo super duplexnú oceľ.

"Super" a "hyper" duplexný materiál

Stojí za to povedať, že ak sa do feritickej chrómovej ocele pridá nikel, je možné získať zmiešanú základnú štruktúru. To znamená, že bude obsahovať austenit aj Ferit. Ako už bolo zrejmé, práve táto zmes sa začala nazývať duplexný materiál. "Super" alebo "hyper" duplexné oceľové predpony naznačujú, že surovina obsahuje zvýšené množstvo legujúcich zložiek. To naznačuje ešte väčšiu odolnosť proti korózii ako bežné materiály.

"Super" a "hyper" duplexná oceľ sa pomerne aktívne používa v zariadeniach na výrobu plynu. Okrem toho sa suroviny používajú v potravinárskom, chemickom, stavebnom a dokonca aj lekárskom priemysle.

Zváranie materiálu

Napriek dobrej zvárateľnosti tohto výrobku by sa mali dodržiavať určité pravidlá. Pred začatím zváracích prác potrebujete venovať pozornosť k nasledujúcemu:

• aby sa zabezpečila dobrá kvalita penetrácie materiálu, medzera v koreni dokovania a uhol rezania hrán by mali byť o niečo väčšie ako u bežnej ocele.;
• miesto spoja, ako aj kov okolo tohto miesta sa odporúča dôkladne očistiť od akejkoľvek kontaminácie;
• v tomto prípade je možné použiť iba kefy vyrobené z kovového drôtu s odolnosťou proti korózii;
• zváracia elektróda musí byť suchá.

Pri zváraní duplexnej ocele by sa mali dodržiavať nasledujúce pravidlá:

• Je veľmi dôležité monitorovať taký parameter, ako je tepelný príkon. Nemala by byť príliš nízka alebo naopak príliš vysoká. Pri konvenčnej duplexnej oceli by sa počas zvárania mal dodržiavať rozsah 0,5 - 2,5 kJ / mm. Okrem toho by teplota medzi priechodmi nemala byť vyššia ako 200 stupňov Celzia.
• Stupnica by sa nemala objaviť na zadnej strane zvaru. Je veľmi dôležité zvoliť správny plyn, ktorý ochráni koreň švu. Najčastejšie sa na ochranné účely používa zmes plynov, ako je vysoko čistý argón a vodík alebo dusík.
• Zváranie by mal vykonávať iba vysokokvalifikovaný odborník. Je to spôsobené tým, že v miestach popálenín kov výrazne zvýši tendenciu ku korózii a existuje tiež vysoká pravdepodobnosť prasklín.
• Počas zváracích operácií nevytvárajte široké priečne vibrácie elektródy. To môže viesť k príliš veľkému prívodu tepla, čo je v rozpore s pravidlami.

Práca po zváraní

Existujú určité odporúčania, ktoré by sa mali dodržiavať aj po zváraní.

• Aby sa zabezpečila vysoká ochrana naneseného kovu proti korózii, mal by sa dôkladne vyčistiť. Je potrebné úplne odstrániť oxidový film a odstrániť všetky zvyšky trosky.
• Čistiace práce sa vykonávajú iba ručne a iba drôtenou kefou s vlastnosťami odolnými voči korózii. Ak sa používajú mechanické zariadenia, môže to viesť k vzniku mikrotrhlín v oblasti švu, čo zníži jeho pevnosť.
• Najčastejšie už nie je potrebné žiadne tepelné spracovanie švu po zváraní.

Nevýhody surovín

Napriek rozšíreniu materiálu a jeho zdanlivo zrejmým a významným výhodám sa mu stále nedostalo univerzálneho uznania a s najväčšou pravdepodobnosťou nikdy nebude zaujímať vedúce postavenie na trhu. Je to spôsobené niekoľkými nevýhodami, o ktorých stojí za to vedieť. Kvôli nim bude takáto zliatina vždy "výklenok".

Mali by ste okamžite začať s vysokou pevnosťou materiálu. Zdá sa, že je to významná výhoda, ale stáva sa obrovskou nevýhodou, keď je potrebné spracovať kov mechanickými prostriedkami alebo tlakom. Ďalšou nevýhodou vysokej pevnosti je silné zníženie možnosti plastickej deformácie. Z tohto dôvodu duplexné suroviny v skutočnosti nie sú vhodné na výrobu akýchkoľvek výrobkov, ktoré musia mať vysokú plasticitu.

Aj v prípadoch, keď sa zdá, že plasticita je na prijateľnej úrovni pracovať na úrovni musíte ešte vynaložiť veľa úsilia. Z tohto dôvodu sa duplexné ocele a zliatiny pre ropné a plynové armatúry nepoužívajú príliš často.

Ďalšou nevýhodou je veľká technologická zložitosť duplexného tavenia nehrdzavejúcej ocele. Austenitické a feritické materiály sa tavia oveľa ľahšie. Ak porušujete výrobná technológia, na, najmä počas tepelného spracovania, okrem austenitu a feritu sa v materiáli vytvoria ďalšie fázy, čo nie je vôbec žiaduce. Najčastejšie fáza sigma alebo krehkosť 475 stupňov.

Nežiaduce fázy v surovinách

Fáza sigma sa vytvára v takomto produkte pri teplote 1000 stupňov Celzia a vyššej. Takéto teploty sa zvyčajne vyskytujú, ak proces chladenia po zváraní alebo počas výrobného procesu nie je dostatočne rýchly. Okrem toho, čím viac legujúcich prvkov je obsiahnutých v kompozícii, tým vyššia je pravdepodobnosť takejto fázy. Inými slovami, je mimoriadne ťažké vytvoriť super-duplexnú alebo hyper-duplexnú oceľ.

Pokiaľ ide o krehkosť 475 stupňov, objavuje sa v prípade vytvorenia fázy nazývanej alfa-mŕtvica. Ako už názov napovedá, najnebezpečnejšia teplota je 475 stupňov Celzia, ale problém sa môže objaviť aj pri oveľa nižších rýchlostiach, okolo 300 stupňov. Z tohto dôvodu sa na používanie výrobkov z tohto druhu surovín ukladá maximálny teplotný limit. Prirodzene, z tohto dôvodu je rozsah použitia ocele ešte zúžený.

Na základe vyššie uvedeného môžeme vyvodiť nasledujúci záver. Duplexné ocele sú dobrým riešením a náhradou za štandardné materiály, ale vo veľmi úzkej oblasti.

Výsledok

Duplexná zliatina je oveľa menej rozšírená ako iné druhy kovov. Napriek tomu je populárny v určitých oblastiach. Najčastejšie sa používa v petrochemickej oblasti, automobilovom priemysle a pri výrobe bazénov. Vynikajúca zvárateľnosť, odolnosť proti korózii a vysoká odolnosť proti opotrebovaniu robia z tohto materiálu pre mnohých skutočný dar z nebies.