Oțel duplex: descriere, specificații și caracteristici

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Astăzi, oțelul duplex devine din ce în ce mai popular. Practic toate companiile din domeniul metalurgiei sunt angajate în producerea acestui tip de aliaj inoxidabil. Puteți citi mai multe despre ce este oțelul duplex și ce avantaje are în acest articol.

Informații generale

Oțelul duplex este recunoscut în întreaga lume. Ce caracteristici are ea? În primul rând, rezistența ridicată a acestui material permite reducerea greutății finale a oricărui produs. În al doilea rând, este renumit pentru rezistența sa enormă la coroziune. Acest lucru este observabil în special atunci când se ia în considerare rezistența la fisurare la coroziune sub tensiune.

Este de spus că, în prezent, materia primă nu a devenit încă familiară producătorilor și, prin urmare, la fiecare câțiva ani au loc conferințe la care articolele tehnice sunt luate în considerare cu privire la toate caracteristicile oțelului duplex. Până acum, în ciuda interesului destul de mare pentru acest tip de produs, cota de piață globală este de doar 1-3%.

Istoricul apariției

Este de remarcat faptul că ideea de a creaoțelul duplex s-a născut în 1920. Dar primul material a apărut abia în 1930 în Suedia. Distribuția și utilizarea largă a acestui tip de materie primă a început abia în ultimul deceniu. Motivul principal pentru aceasta constă în faptul că în acești ani tehnologia de producție a fost mult îmbunătățită. În special, producătorii au putut să-și controleze conținutul de azot mai precis.

Pentru a înțelege beneficiile și de ce s-a născut oțelul inoxidabil duplex, trebuie să înțelegeți celel alte două tipuri principale.

Aliajele austenitice, care sunt AISI 304 sau 08X18H10, precum și AISI 430 sau 12X17 feritice, sunt destul de ușor de fabricat. După cum sugerează și numele, ele constau în principal din austenită sau ferită. Deși sunt utilizate pe scară largă, au deficiențe tehnice.

Dezavantajele oțelurilor tradiționale

Dacă vorbim despre oțeluri austenitice, atunci dezavantajele includ rezistența scăzută, precum și rezistența scăzută la fisurarea prin coroziune sub tensiune. În ceea ce privește materialul feritic, rezistența sa este puțin mai mare, dar totuși „nu atinge” idealul. În plus, sudabilitatea oțelului se deteriorează foarte mult odată cu creșterea grosimii materialului și devine destul de fragilă la temperaturi scăzute.

Un alt mic dezavantaj al aliajului austenitic este conținutul de nichel din compoziție. Acest lucru duce la un cost mai mare al produsului, de care, desigur, niciun consumator final nu este mulțumit.

Beneficii duplex

Ideea de a crea oțel inoxidabil duplex a venit din dorința de a echivala baza feritică cu cea austenitică pentru a obține un material nou, de calitate superioară. Aproximativ aceeași cantitate de oțel feritic și austenitic a dus la următoarele beneficii:

• Rezistență mare. Limita de curgere la 0,2% va fi de la 400 la 450 MPa, ceea ce este cu 150 la 200 MPa mai mult decât se poate observa cu aliajele austenitice sau feritice. Acest lucru a condus la faptul că este posibil să se reducă grosimea produsului, fără a pierde rezistența. Iar scăderea grosimii a determinat o scădere a masei finale. Acest lucru este foarte important în domeniul construcțiilor de construcții, rezervoare și recipiente sub presiune.
• Care sunt avantajele oțelului duplex în afară de rezistență? Sudabilitatea metalului este destul de bună chiar și cu grosimi mari.
• Rezistență mare la impact. Mult mai bun decât aliajele feritice. Acest lucru este valabil mai ales când temperatura aerului ambiant scade la -50 și uneori la -80 de grade Celsius.
• Rezistență ridicată la fisurarea prin coroziune sub tensiune. Materialele austenitice sunt foarte predispuse la acest defect. Acest parametru joacă un rol important în industrii precum rezervoarele de bere, concentratoarele, cadrele pentru piscine.
• Cazanele duplex din oțel sunt mult mai fiabile decât cazanele cu austenită.

Crăpare

În prezent obișnuitoțelul este supus unui astfel de defect precum fisurarea prin coroziune sau SCC - Stress Corrosion Cracking. Acest tip de coroziune apare de obicei în anumite condiții. Agentul cauzal poate fi o tensiune de tracțiune puternică, temperatură ridicată (50 grade Celsius peste zero). Și dacă vorbim de piscine, atunci din cauza expunerii constante la apă, acest tip de coroziune poate apărea chiar și la 25 de grade.

Calurile de oțel austenitic sunt destul de afectate de acest defect. Un aliaj feritic este mai fiabil în acest sens, precum și oțelul inoxidabil duplex a890 3a conform ASTM și alte calități. Coeficientul ridicat de rezistență permite acestui material să fie utilizat în producția de încălzitoare de apă, rezervoare de bere, instalații de desalinizare. Adică, acolo unde există o temperatură crescută și contact cu lichide.

Este complet interzisă realizarea cadrelor de piscine din oțeluri austenitice obișnuite din cauza acestui defect. Anterior, era necesar să se folosească un aliaj cu un conținut foarte mare de nichel, ceea ce a dus la creșterea costului produsului. Astăzi, oțelul duplex sau super duplex poate fi folosit.

Material duplex „Super” și „Hyper”

Merită să spunem că dacă adăugați nichel la oțelul crom feritic, puteți obține o structură de bază mixtă. Adică va conține atât austenită, cât și ferită. După cum a devenit deja clar, tocmai un astfel de amestec a început să fie numit material duplex. Prefixele „super” sau „hiper” oțel duplex indică faptul că materia primă conține o cantitate crescutăcantitatea de componente de aliere. Acest lucru indică o rezistență și mai mare la coroziune decât materialele convenționale.

Oțelul duplex „super” și „hiper” este folosit destul de activ în echipamentele de producție a gazelor. În plus, materiile prime sunt folosite în industria alimentară, chimică, construcții și chiar în industria medicală.

Material de sudare

În ciuda sudabilității bune a acestui produs, trebuie respectate anumite reguli. Înainte de a începe sudarea, acordați atenție următoarelor:

• pentru a asigura o bună calitate a pătrunderii materialului, golul de la rădăcina îmbinării și unghiul de tăiere a marginilor trebuie făcute puțin mai mari decât pentru oțelul obișnuit;
• articulația, precum și metalul din jurul acestui loc, se recomandă să fie curățate temeinic de orice contaminare;
• pot fi folosite numai perii din sârmă metalică cu rezistență la coroziune;
• Electrodul de sudaretrebuie să fie uscat.

În timp ce sudați oțel duplex, urmați aceste reguli:

• Este foarte important să monitorizați un astfel de parametru precum aportul de căldură. Nu ar trebui să fie prea scăzut sau, dimpotrivă, prea mare. Pentru oțelul duplex obișnuit, în timpul sudării trebuie respectat un interval de 0,5-2,5 kJ/mm. În plus, temperatura între treceri nu trebuie să depășească 200 de grade Celsius.
• Nu trebuie să apară zgură pe spatele sudurii. Aici este foarte important să alegeți gazul potrivit care va proteja rădăcina cusăturii. Amestecul de gaze cel mai frecvent utilizat în scopuri de protecție este argonul de în altă puritate și hidrogenul sau azotul.
• Sudarea trebuie efectuată numai de o persoană cu în altă calificare. Acest lucru se datorează faptului că în locurile de arsuri, metalul va crește foarte mult tendința de coroziune și există, de asemenea, o probabilitate mare de crăpare.
• În timpul sudării, nu efectuați vibrații transversale mari ale electrodului. Acest lucru poate duce la un aport prea mare de căldură, ceea ce va contraveni regulilor.

Lucrul după sudare

Există anumite reguli de urmat după sudare.

• Pentru a asigura o protecție ridicată la coroziune a metalului sudat, acesta trebuie curățat temeinic. Este necesar să îndepărtați complet pelicula de oxid și să îndepărtați toate resturile de zgură.
• Lucrările de periere se fac numai manual și numai cu o perie de sârmă cu proprietăți de rezistență la coroziune. Dacă se folosesc dispozitive mecanice, acest lucru poate duce la micro-rupturi în zona cusăturii, ceea ce îi va reduce rezistența.
• Cel mai adesea, nu este necesar nici un tratament termic al cusăturii după sudare.

Lipsuri de materii prime

În ciuda răspândirii materialului și a avantajelor sale aparent evidente și semnificative, încă nu a primit recunoaștere universală și, cel mai probabil, nu va prelua niciodată conducerea pe piață. Acest lucru se datorează mai multor dezavantaje,care merită cunoscute. Din cauza lor, un astfel de aliaj va fi întotdeauna „nișă”.

Imediat merită să începem cu rezistența ridicată a materialului. Ar părea un avantaj semnificativ, dar devine un dezavantaj imens atunci când devine necesară prelucrarea metalului prin mijloace mecanice sau prin presiune. Un alt dezavantaj al rezistenței mari este o reducere puternică a posibilității de deformare plastică. Din acest motiv, materiile prime duplex nu sunt de fapt potrivite pentru producerea oricăror produse care trebuie să aibă o ductilitate ridicată.

Chiar și atunci când plasticitatea, s-ar părea, este la un nivel acceptabil pentru muncă, tot trebuie să faci eforturi mari. Din acest motiv, oțelurile și aliajele duplex pentru fitinguri pentru petrol și gaz nu sunt utilizate pe scară largă.

Următorul dezavantaj este marea complexitate tehnologică a topirii oțelului inoxidabil duplex. Materialul austenitic și feritic este mult mai ușor de topit. Dacă tehnologia de fabricație este încălcată, în special în timpul procesului de tratament termic, în material se vor forma și alte faze pe lângă austenită și ferită, ceea ce este complet nedorit. Cel mai adesea, apare faza sigma sau fragilitatea la 475 de grade.

Faze nedorite ale materiilor prime

Faza Sigma se formează într-un astfel de produs la 1000 de grade Celsius și peste. De obicei, aceste temperaturi apar dacă procesul de răcire după sudare sau în timpul producției nu este suficient de rapid. În plus, vor fi conținute mai multe elemente de alierecompoziție, cu atât este mai mare probabilitatea apariției unei astfel de faze. Cu alte cuvinte, crearea de oțel super-duplex sau hiper-duplex este extrem de dificilă.

În ceea ce privește fragilitatea de 475 de grade, aceasta apare în cazul formării unei faze numite alpha-stroke. După cum sugerează și numele, cea mai periculoasă temperatură este de 475 de grade Celsius, dar problema poate apărea și la valori mult mai mici, aproximativ 300 de grade. Din acest motiv, se impune o restricție maximă de temperatură la utilizarea produselor din acest tip de materie primă. Desigur, din această cauză, domeniul de aplicare al oțelului este și mai restrâns.

Pe baza tuturor celor de mai sus, putem trage o astfel de concluzie. Calitățile de oțel duplex sunt o soluție bună și un înlocuitor pentru materialele standard, dar într-un domeniu foarte restrâns.

Rezultate

Aliajul duplex este mult mai puțin utilizat decât alte tipuri de metale. Cu toate acestea, este popular în anumite zone. Cel mai adesea este folosit în domeniul petrochimic, industria auto și în producția de piscine. Sudabilitate excelentă, rezistență la coroziune și rezistență ridicată la uzură fac din acest material o adevărată descoperire pentru mulți.