Una guía sobre el acero inoxidable dúplex

El desarrollo y la aplicación del acero inoxidable dúplex han experimentado la primera, segunda y tercera generación del proceso de desarrollo del acero inoxidable dúplex. 7 para pozos de petróleo y gas ácido con los requisitos de tubería de pozo de petróleo y tubería de línea, Suecia ha desarrollado la segunda generación de SAF2205 acero inoxidable dúplex. Está en una solución de cloruro neutral y el rendimiento resistente a la corrosión bajo tensión H2S es mejor que el acero inoxidable austenítico de 304 l y 306 l. Además, debido al nitrógeno, la resistencia a la corrosión del orificio también es muy buena, pero también tiene buena resistencia y tenacidad, puede trabajarse en frío, en caliente y tiene buena soldabilidad, por lo que es una de las aplicaciones más importantes de todos los materiales de acero inoxidable dúplex.

SAF2507 Después de SAF2205, Suecia desarrolló la tercera generación de acero inoxidable súper dúplex, que se utiliza en medios agresivos que contienen cloruro. El grado de acero PREN (equivalente por picaduras) = ​​43, la fase de ferrita y austenita representa el 50 % de cada acero Gao Ming, el alto contenido de alúmina y el alto equilibrio de nitrógeno en el diseño de la composición, el acero tiene una alta resistencia a la corrosión bajo tensión, corrosión por picaduras y resistencia a la corrosión por grietas. El grado de acero de la tubería submarina se utilizó en el Mar del Norte.

Austenita dúplex y acero inoxidable ferrítico hasta cierto punto con las características del acero inoxidable austenítico y el acero inoxidable ferrítico, el acero inoxidable dúplex en la organización ideal es ferrita y austenita al 50% cada uno con un control adecuado de la composición química y el proceso de tratamiento térmico, puede ser La buena tenacidad y soldabilidad del acero inoxidable austenítico y el acero inoxidable ferrítico de alta resistencia y resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros funcionan juntos.

La mejor proporción de acero inoxidable dúplex ferrítico/austenítico del problema es la clave de su resistencia a la corrosión. Como Cr, Mo en alta solubilidad sólida de ferrita, y la tendencia a M y N Yu Zaiao solución sólida en la austenita, por lo que en relación con la mejor proporción de ferrítico/austenitico, el aumento de acero inoxidable dúplex en la fase austenita reducirá los elementos de aleación como Cr, Mo, Ni, el contenido total de la solución sólida y reduce la resistencia a la corrosión del acero inoxidable; Además, el contenido de Cr, Mo de la ferrita es fácil de precipitar en fase σ y χ, reduce la tenacidad del material y aumenta la sensibilidad a la corrosión por tensión.

El aumento de la proporción de ferrita es igual al contenido reducido de Cr, Mo en la ferrita, también puede reducir la resistencia a la corrosión; La reducción de la fase austenita, por un lado, puede reducir la tenacidad al impacto del acero inoxidable dúplex y, por otro lado, provocará la precipitación de nitruros. Como resultado, la organización del acero inoxidable dúplex no solo está relacionada con la composición sino también con la tecnología térmica y de procesamiento, el control no es bueno para que las propiedades mecánicas del material y el rendimiento resistente a la corrosión, hasta cierto punto, también afecten el uso de acero inoxidable dúplex.

Corrosión por tensión del acero inoxidable dúplex del principal factor de influencia para la concentración de iones Cl, la temperatura, la presión parcial de H2S, el valor de pH y el nivel de tensión. Su mecanismo es la pasivación de la membrana y finalmente afecta el comportamiento de la fisura. Desde el ángulo del material, los factores de influencia incluyen austenítico/ferrita y nivel de componentes, y la proporción de deformación en frío. La ferrita austenita en comparación con la alta sensibilidad al agrietamiento transversal, la fragilidad de la fase sigma aumentará significativamente la fragilidad del acero inoxidable dúplex; La sensibilidad a las grietas de grano grande es mayor que la del croquis.

El H2S aumentará significativamente la absorción de átomos de hidrógeno del acero bifásico, por otro lado, aumentará la disolución de ferrita en la zona activa y la activación/pasivación de la austenita. Una vez que se destruye la ferrita en la superficie de la película de pasivación, será difícil repararla, lo que eventualmente provocará corrosión local y grietas. Hay, por supuesto, catálisis de Cl, cuando no hay Cl en la solución, no produce corrosión local ni grietas.

NACE estándar MR0175 / IS015156-3 en los Estados Unidos el uso de acero inoxidable dúplex restricciones ambientales más estrictas: presión parcial H2S ≤ 20 kpa, temperatura, valor de pH en cualquier combinación. La normativa actual es controvertida. Muchos experimentos prueban que: a una determinada temperatura, salinidad y rango de concentración de Cl, el acero inoxidable dúplex en un entorno de 0.1 MPa H2S no se agrieta. Los informes confirman que el acero inoxidable dúplex se puede utilizar para el entorno lMPa H2S.

El acero inoxidable dúplex en el termoplástico es más pobre, la razón es que se trabaja en caliente cuando el comportamiento de deformación de las fases de austenita y ferrita es diferente. Debido a las dos fases diferentes del proceso de ablandamiento, el trabajo en caliente en dos fases produce una distribución no uniforme de tensiones y deformaciones, lo que conduce a la nucleación y propagación de grietas interfaciales. Por lo tanto, el proceso tradicional de extrusión en caliente utiliza comúnmente el trabajo en caliente de acero inoxidable dúplex.

La empresa siderúrgica Kawasaki adopta la perforación Mannesmann y produjo con éxito KLC: acero inoxidable dúplex de 22 cr (SAF2205). Reduciendo el contenido de S en el acero, mejora la capacidad de deformación del acero; Al agregar Ca, trabajará con S soluble fijado en el acero, para mejorar aún más la capacidad de deformación del acero. Al mismo tiempo, de acuerdo con el acero inoxidable dúplex en el tren de laminación en tándem y la ranura del rodillo de laminación del molino de tubos automático, la brecha en el espesor de la pared de la tubería es fácil de adelgazar incluso con problemas de perforación, para formular el programa de laminación adecuado.

El acero inoxidable dúplex se ha convertido en un material de ingeniería importante, ampliamente utilizado en instalaciones petroquímicas, en alta mar y costeras, equipos de yacimientos petrolíferos, fabricación de papel, construcción naval y protección del medio ambiente. 2507 super duplex de acero inoxidable Se desarrolla sobre la base de la segunda generación. acero inoxidable dúplex 2205. En la actualidad, hay SAF2507, UR52N+, Zeron100, S32750, 00Cr25Ni7Mo4N y otros grados. La estructura 2507 está compuesta de austenita y ferrita, y ambas austenitas. Las características duales del acero inoxidable y el acero inoxidable ferrítico tienen un coeficiente de expansión térmica más bajo y una conductividad térmica más alta que el acero inoxidable austenítico.

Su coeficiente de corrosión por picaduras (PREN) es superior a 40, y tiene una alta resistencia a las picaduras y huecos. La corrosión, la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro, alta resistencia, alta resistencia a la fatiga, baja temperatura y alta tenacidad al mismo tiempo, es un acero inoxidable dúplex ampliamente utilizado. En los últimos años, con la continua expansión de los campos de aplicación del acero inoxidable dúplex, ha aumentado la demanda de tecnología de soldadura, lo que ha acelerado el desarrollo de la tecnología de soldadura. Por lo tanto, resumir y discutir los resultados de la investigación sobre la soldabilidad del acero inoxidable súper dúplex 2507 en el país y en el extranjero tiene un significado práctico de ingeniería importante para la aplicación del acero inoxidable 2507 súper dúplex.

El muy bajo contenido de C en la composición química del acero inoxidable dúplex 2507 puede mejorar la soldabilidad del acero y reducir la tendencia a la precipitación de carburos en el límite de grano durante el tratamiento térmico, aumentar la resistencia a la corrosión intergranular, alto contenido de cromo, alto contenido de molibdeno y mayor contenido de nitrógeno, puede mejorar la resistencia a la corrosión, por lo que tiene buena resistencia a la corrosión uniforme, como ácido fórmico, ácido acético, nitruro, etc., resistencia a la corrosión por picaduras y resistencia a la corrosión por estrés.

El nitrógeno se agrega como elemento de aleación al acero inoxidable, lo que puede mejorar la estabilidad de la austenita, equilibrar la relación de fases del acero de doble fase, aumentar la resistencia del acero sin afectar la plasticidad y tenacidad del acero y reemplazar parcialmente al Ni en el acero inoxidable y reducir el costo, el N en el acero inoxidable dúplex tiene el efecto de retrasar la dispersión y precipitación de compuestos intermetálicos y estabilizar la austenita.

La estructura del acero inoxidable superduplex 2507 está compuesta de ferrita y austenita. La austenita se distribuye en la matriz de ferrita en tiras. A mayores aumentos, la interfaz entre la austenita y la ferrita no es lisa y parece irregular. Esto demuestra que durante el proceso de enfriamiento después del laminado, la austenita se forma por nucleación y crecimiento en la interfaz de ferrita. La presencia de austenita en la estructura del acero inoxidable dúplex puede reducir la fragilidad y la tendencia al crecimiento del grano de la ferrita con alto contenido de cromo, mejorar la soldabilidad y la tenacidad, y la ferrita rica en cromo puede aumentar el límite elástico de la austenita en el acero inoxidable.

Resistencia a la corrosión intergranular y a la corrosión bajo tensión, es decir, la estructura de doble fase de ferrita tiene alta resistencia y alta tenacidad, pero también mantiene una alta resistencia al agrietamiento por tensión, picaduras y corrosión por grietas, especialmente cloruro y sulfuro. Tiene alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión, por lo que puede resolver eficazmente el problema de falla de larga data del acero inoxidable austenítico causado por la corrosión local.

El método de soldadura de acero inoxidable súper dúplex 2507 tiene una amplia gama de aplicabilidad. Se puede soldar de diversas formas. El aporte de calor de soldadura y la velocidad de enfriamiento afectan el equilibrio de fases de la ferrita y la austenita y el rendimiento de la unión soldada. Para garantizar que la soldadura tenga una estructura adecuada Ejemplo comparativo y buenas propiedades mecánicas y propiedades de corrosión.

Debe evitarse una entrada de calor demasiado pequeña o demasiado grande durante la soldadura, y la entrada de calor debe controlarse dentro de 5～20kJ/cm. El límite inferior debe eliminarse cuando se sueldan piezas de paredes delgadas, y el calor debe aumentarse adecuadamente cuando se sueldan piezas de paredes gruesas. Entre, la temperatura entre pistas no debe exceder los 100°C.

1. Evaluar los requisitos de resistencia a la corrosión:

   • Para entornos marinos, se recomiendan los grados súper o hiper dúplex.

2. Considere la resistencia mecánica:

   • Las aplicaciones con cargas elevadas pueden requerir dúplex estándar o súper dúplex.

3. Evaluar las restricciones de costos:

   • El dúplex lean puede ser una opción rentable para aplicaciones no críticas.

4. Revisar las necesidades de fabricación:

   • Asegúrese de que el grado seleccionado tenga la soldabilidad y formabilidad adecuadas para la aplicación prevista.

In duplex de acero inoxidable, los elementos principales son Cr, Si, Ni, Mn, Mo, C, elementos de tierras raras, etc. Estos elementos de aleación afectan principalmente a la estructura del acero de doble fase y luego tienen un efecto en el rendimiento del acero de doble fase. Algunos de ellos se promueven entre sí y otros se restringen entre sí. Por lo tanto, en cada acero de doble fase, la determinación de los elementos de aleación y su contenido puede cumplir condiciones razonables como las propiedades mecánicas correspondientes, las propiedades del proceso y la resistencia a la corrosión. En este experimento, se comparó la influencia de diferentes cantidades de adición de C en la microestructura, la comparación de fases, las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable dúplex 00Cr22Ni5Mo3N para optimizar el mejor contenido de C en el acero inoxidable dúplex.

Se funde en un horno de frecuencia intermedia y se vierte en muestras de flores de ciruelo. En el proceso de fundición, no se puede llevar a cabo la descarburación, desoxidación y desulfuración, por lo que se utilizan materias primas de alta calidad. Esta prueba utiliza acero inoxidable dúplex 00Cr22Ni5Mo3N con diferente contenido de C, la composición química es (fracción de masa, %): Cr22, Ni5, Mo3, N2.5, Cu0.6, Si0.6, Mn0.9, RE0.2, P≤ 0.040, S≤0.020, el contenido de C es 0.012, 0.022, 0.032, 0.042, 0.052, respectivamente.

Realice el tratamiento de solución en la muestra con enfriamiento por agua a 1070 ℃ × 4 h. La microestructura se observó y fotografió con un microscopio electrónico OLYMPUSGX71. La prueba de tracción se llevó a cabo en la máquina de prueba universal electrónica de microcontrol WDW3300. La prueba de dureza se llevó a cabo en el probador de dureza electrónico Brinell HB-3000C. La prueba de impacto a temperatura ambiente se llevó a cabo en la máquina de prueba de impacto JBN-300B y la muestra de impacto es una muestra estándar Charpy con entalla en V. Utilice el potenciostato CS350273A para la prueba de corrosión electroquímica. La prueba de corrosión bajo tensión se llevó a cabo según GB/T17898-1999 “Método de prueba para corrosión bajo tensión de acero inoxidable en solución de cloruro de magnesio en ebullición”. La muestra se procesó en una muestra estándar de corrosión bajo tensión con una máquina cortadora de alambre.

Los resultados muestran que a medida que C aumenta de 0.012% a 0.052%, la austenita aumenta ligeramente, la ferrita disminuye gradualmente, el límite elástico y la resistencia a la tracción cambian poco, el alargamiento después de la fractura continúa aumentando y la reducción del área es lo primero. Después de aumentar, fluctúa en un rango pequeño, la energía de absorción de impacto se reduce significativamente y la dureza disminuye gradualmente. Cuando el contenido de C es 0.012%, el rendimiento requerido para la resistencia a la corrosión electroquímica y la resistencia a la fractura por corrosión bajo tensión es el mejor. Cuando el contenido de C es 0.012%, el acero inoxidable dúplex 00Cr22Ni5Mo3N tiene el mejor rendimiento general.