Ein Leitfaden zu Duplex-Edelstahl

Die Entwicklung und Anwendung von Duplex-Edelstahl hat die erste, zweite und dritte Generation des Entwicklungsprozesses von Duplex-Edelstahl erlebt. 7 für saure Öl- und Gasquellen mit den Anforderungen von Ölquellenrohren und Leitungsrohren hat Schweden die zweite Generation entwickelt SAF2205 Duplex-Edelstahl. Es befindet sich in einer neutralen Chloridlösung und die H2S-Spannungskorrosionsbeständigkeit ist besser als bei 304 l und 306 l austenitischem Edelstahl. Darüber hinaus ist die Lochkorrosionsbeständigkeit aufgrund des Stickstoffs auch sehr gut, hat aber auch eine gute Festigkeit und Zähigkeit, kann kalt und warm bearbeitet werden und ist gut schweißbar und ist daher eine der häufigsten Anwendungen für alle Duplex-Edelstahlmaterialien.

SAF2507 Nach SAF2205 entwickelte Schweden die dritte Generation des Superduplex-Edelstahls, der in aggressiven chloridhaltigen Medien verwendet wird. Die Stahlsorte PREN (Lochfraßäquivalent) = 43, Ferrit- und Austenitphase von Gao Ming zu je 50 %, hohe Aluminiumoxid- und Stickstoffbilanz in der Zusammensetzung, der Stahl weist eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, Lochfraß und Spaltkorrosion auf. Die Stahlsorte wurde für Unterwasserpipelines in der Nordsee verwendet.

Duplex-Austenit- und Ferrit-Edelstahl weist bis zu einem gewissen Grad die Eigenschaften von austenitischem Edelstahl und ferritischem Edelstahl auf. Duplex-Edelstahl in der idealen Organisation besteht aus Ferrit und Austenit von jeweils 50 %, wobei die chemische Zusammensetzung und der Wärmebehandlungsprozess ordnungsgemäß kontrolliert werden können die gute Zähigkeit und Schweißbarkeit von austenitischem Edelstahl und ferritischem Edelstahl mit hoher Festigkeit und Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungskorrosionsleistung zusammen.

Duplex-Edelstahl ferritisch/austenitisch besten Anteil des Problems ist der Schlüssel zu seiner Korrosionsbeständigkeit. Wie Cr, Mo in hoher Feststofflöslichkeit von Ferrit und die Tendenz zu M und N Yu Zaiao Mischkristall im Austenit, so dass relativ zum besten Anteil an ferritischem/austenitischem Duplex-Edelstahl in der Austenitphase die Legierungselemente reduziert werden wie Cr, Mo, Ni, den Gesamtgehalt der festen Lösung und verringern die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl; Darüber hinaus ist Cr, Mo-Gehalt von Ferrit leicht zu präzipitieren σ und χ-Phase, reduzierte Materialzähigkeit, Erhöhung der Spannungskorrosionsempfindlichkeit.

Die Erhöhung des Ferritanteils ist gleich dem reduzierten Gehalt an Cr, Mo in Ferrit, kann auch die Korrosionsbeständigkeit verringern; Die Reduktion der Austenitphase kann einerseits die Schlagzähigkeit von Duplex-Edelstahl verringern, andererseits wird die Nitridausscheidung verursacht. Infolgedessen hängt die Organisation des Duplex-Edelstahls nicht nur mit der Zusammensetzung zusammen, sondern auch mit der Wärme- und Verarbeitungstechnologie. Die Kontrolle ist nicht gut, um die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit des Materials bis zu einem gewissen Grad auch zu beeinflussen die Verwendung von Duplex-Edelstahl.

Duplex-Edelstahl-Spannungskorrosion ist der Haupteinflussfaktor für die Cl-Ionenkonzentration, Temperatur, H2S-Partialdruck, pH-Wert und Spannungsniveau. Sein Mechanismus ist die Passivierungsmembran und beeinflusst letztlich das Verhalten des Risses. Ausgehend vom Materialwinkel umfassen die Einflussfaktoren die Austenit-/Ferrit- und Komponentenebene sowie den Anteil der Kaltverformung. Im Vergleich zu Ferrit-Austenit mit hoher Querrissempfindlichkeit erhöht die Sprödigkeit der Sigma-Phase die Sprödigkeit von Duplex-Edelstahl erheblich. Die Empfindlichkeit gegenüber großen Kornrissen ist höher als in der Skizze.

H2S erhöht die Absorption von Wasserstoffatomen in Dualphasenstahl erheblich, erhöht andererseits die Auflösung von Ferrit in der aktiven Zone und die Austenitaktivierung/Passivierung. Sobald der Ferrit auf der Oberfläche des Passivierungsfilms zerstört ist, ist er schwer zu reparieren, was schließlich zu lokaler Korrosion und Rissbildung führt. Es gibt natürlich eine Cl – -Katalyse, wenn kein Cl – in der Lösung vorhanden ist, führt dies nicht zu lokaler Korrosion oder Rissen.

NACE-Standard MR0175 / IS015156-3 in den Vereinigten Staaten die Verwendung von Duplex-Edelstahl strengere Umweltauflagen: H2S-Partialdruck ≤ 20 kPa, Temperatur, pH-Wert in beliebiger Kombination. Die aktuellen Regelungen sind umstritten. Viele Experimente beweisen, dass Duplex-Edelstahl in einer 0.1 MPa H2S-Umgebung bis zu einem bestimmten Temperatur-, Salzgehalt- und Cl-Konzentrationsbereich nicht verrückt wird. Berichte bestätigen, dass der Duplex-Edelstahl für die lMPa H2S-Umgebung verwendet werden kann.

Duplex-Edelstahl ist im Thermoplast schlechter, der Grund dafür ist die Warmumformung, wenn das Verformungsverhalten von Austenit- und Ferritphasen unterschiedlich ist. Aufgrund von zwei unterschiedlichen Phasen des Erweichungsprozesses erzeugt die Warmumformung in zwei Phasen eine ungleichmäßige Spannungs- und Dehnungsverteilung, was zur Rissbildung und -ausbreitung an der Grenzfläche führt. Daher verwendet das herkömmliche Heißextrusionsverfahren üblicherweise Duplex-Edelstahl-Warmbearbeitung.

Das Stahlunternehmen Kawasaki übernimmt Mannesmann-Piercing und produziert erfolgreich KLC – 22 Cr-Duplex-Edelstahl (SAF2205). Verringerung des S-Gehalts im Stahl, Verbesserung der Verformungskapazität von Stahl; Durch die Zugabe von Ca wird lösliches S im Stahl fixiert, um das Verformungsvermögen des Stahls weiter zu verbessern. Gleichzeitig ist der Duplex-Edelstahl im Tandemwalzwerk und der automatische Rohrwalzspalt in der Rohrwanddicke auch bei Perforationsproblemen leicht dünn zu ziehen, um den entsprechenden Walzplan zu formulieren.

Duplex-Edelstahl ist zu einem wichtigen technischen Werkstoff geworden, der in der Petrochemie, in Offshore- und Küstenanlagen, in der Ölfeldausrüstung, in der Papierherstellung, im Schiffbau und im Umweltschutz weit verbreitet ist. 2507 Super Duplex Edelstahl basiert auf der zweiten Generation Duplex Edelstahl 2205. Derzeit gibt es SAF2507, UR52N+, Zeron100, S32750, 00Cr25Ni7Mo4N und andere Qualitäten. Die 2507-Struktur besteht aus Austenit und Ferrit und beidem Austenit. Die doppelten Eigenschaften von Edelstahl und ferritischem Edelstahl weisen einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als austenitischer Edelstahl auf.

Sein Lochfraßkoeffizient (PREN) liegt über 40 und es weist eine hohe Beständigkeit gegen Lochfraß und Lücken auf. Korrosion, Chlorid-Spannungskorrosionsrissbeständigkeit, hohe Festigkeit, hohe Ermüdungsfestigkeit, niedrige Temperatur und gleichzeitig hohe Zähigkeit sind ein weit verbreiteter Duplex-Edelstahl. In den letzten Jahren ist mit der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungsgebiete von Duplex-Edelstahl die Nachfrage nach Schweißtechnik gestiegen, was die Entwicklung der Schweißtechnik beschleunigt hat. Daher hat die Zusammenfassung und Diskussion der Forschungsergebnisse zur Schweißbarkeit von Super-Duplex-Edelstahl 2507 im In- und Ausland eine wichtige technische und praktische Bedeutung für die Anwendung von Super-Duplex-Edelstahl 2507.

Der sehr niedrige C-Gehalt in der chemischen Zusammensetzung des Duplex-Edelstahls 2507 kann die Schweißbarkeit des Stahls verbessern und die Ausfällungstendenz von Karbiden an der Korngrenze während der Wärmebehandlung verringern, die interkristalline Korrosionsbeständigkeit erhöhen, einen hohen Chromgehalt, einen hohen Molybdängehalt und mehr Stickstoffgehalt. Es kann die Korrosionsbeständigkeit verbessern, so dass es eine gute Beständigkeit gegen gleichmäßige Korrosion wie Ameisensäure, Essigsäure, Nitrid usw., eine Beständigkeit gegen Lochfraß und eine Beständigkeit gegen Spannungskorrosion aufweist.

Stickstoff wird rostfreiem Stahl als Legierungselement zugesetzt, wodurch die Stabilität von Austenit verbessert, das Phasenverhältnis von Dualphasenstahl ausgeglichen und die Festigkeit des Stahls ohne Beeinträchtigung seiner Formbarkeit und Zähigkeit erhöht werden kann. Außerdem kann Stickstoff in rostfreiem Stahl teilweise ersetzt und so die Kosten gesenkt werden. N in Duplexstahl verzögert die Dispersion und Ausfällung intermetallischer Verbindungen und stabilisiert Austenit.

Die Struktur von 2507 Super-Duplex-Edelstahl besteht aus Ferrit und Austenit. Der Austenit ist in Streifen auf der Ferritmatrix verteilt. Bei höherer Vergrößerung ist die Schnittstelle zwischen Austenit und Ferrit nicht glatt und erscheint gezackt. Dies zeigt, dass während des Abkühlungsprozesses nach dem Walzen Austenit durch Keimbildung und Wachstum an der Ferritschnittstelle gebildet wird. Das Vorhandensein von Austenit in der Struktur von Duplex-Edelstahl kann die Sprödigkeit und Kornwachstumstendenz von hochchromhaltigem Ferrit verringern, die Schweißbarkeit und Zähigkeit verbessern, und chromreicher Ferrit kann die Streckgrenze von Austenit in Edelstahl erhöhen.

Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion und Spannungskorrosion, d. h. die Ferrit-Zweiphasenstruktur weist eine hohe Festigkeit und Zähigkeit auf, behält aber auch eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, Lochfraß und Spaltkorrosion, insbesondere gegen Chlorid und Sulfid. Sie weist eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf und kann daher das seit langem bestehende Ausfallproblem von austenitischem Edelstahl aufgrund lokaler Korrosion wirksam lösen.

Das Schweißverfahren für Superduplex-Edelstahl 2507 ist vielseitig einsetzbar. Es kann auf verschiedene Arten geschweißt werden. Die Schweißwärmezufuhr und die Abkühlrate beeinflussen das Phasengleichgewicht von Ferrit und Austenit und die Leistung der Schweißverbindung. Um sicherzustellen, dass die Schweißnaht eine geeignete Struktur aufweist, vergleichendes Beispiel und gute mechanische Eigenschaften und Korrosionseigenschaften.

Während des Schweißens sollte ein zu geringer oder zu großer Wärmeeintrag vermieden werden und der Wärmeeintrag sollte innerhalb von 5 bis 20 kJ/cm gehalten werden. Beim Schweißen dünnwandiger Teile sollte die Untergrenze aufgehoben und beim Schweißen dickwandiger Teile die Wärme entsprechend erhöht werden. Geben Sie ein, die Temperatur zwischen den Gleisen sollte 100°C nicht überschreiten.

1. Bewerten Sie die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit:

   • Für Meeresumgebungen werden Superduplex- oder Hyperduplex-Qualitäten empfohlen.

2. Berücksichtigen Sie die mechanische Festigkeit:

   • Anwendungen mit hoher Belastung können Standard- oder Superduplex erfordern.

3. Kostenbeschränkungen auswerten:

   • Für nicht-kritische Anwendungen kann Lean-Duplex eine kostengünstige Wahl sein.

4. Fertigungsbedarf prüfen:

   • Stellen Sie sicher, dass die ausgewählte Güteklasse über die für den vorgesehenen Anwendungszweck geeignete Schweißbarkeit und Formbarkeit verfügt.

In Duplex-EdelstahlDie Hauptelemente sind Cr, Si, Ni, Mn, Mo, C, Seltenerdelemente usw. Diese Legierungselemente beeinflussen hauptsächlich die Struktur des Dualphasenstahls und wirken sich dann auf die Leistung des Dualphasenstahls aus. Einige von ihnen fördern sich gegenseitig, andere behindern sich gegenseitig. Daher kann die Bestimmung der Legierungselemente und ihres Gehalts in jedem Dualphasenstahl angemessene Bedingungen wie entsprechende mechanische Eigenschaften, Prozesseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit erfüllen. In diesem Experiment wurde der Einfluss unterschiedlicher C-Zusatzmengen auf die Mikrostruktur, den Phasenvergleich, die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit von Duplex-Edelstahl 00Cr22Ni5Mo3N verglichen, um den besten C-Gehalt im Duplex-Edelstahl zu optimieren.

Es wird in einem Zwischenfrequenzofen geschmolzen und in Pflaumenblütenproben gegossen. Im Schmelzprozess können keine Entkohlung, Desoxidation und Entschwefelung durchgeführt werden, daher werden hochwertige Rohstoffe verwendet. Dieser Test verwendet 00Cr22Ni5Mo3N Duplex-Edelstahl mit unterschiedlichem C-Gehalt, die chemische Zusammensetzung ist (Massenanteil, %): Cr22, Ni5, Mo3, N2.5, Cu0.6, Si0.6, Mn0.9, RE0.2, P ≤ 0.040, S ≤ 0.020, C-Gehalt beträgt 0.012, 0.022, 0.032, 0.042 bzw. 0.052.

Führen Sie eine Lösungsbehandlung an der Probe mit Wasserkühlung bei 1070 °C × 4 h durch. Die Mikrostruktur wurde mit einem OLYMPUS GX71-Elektronenmikroskop beobachtet und fotografiert. Der Zugversuch wurde mit der elektronischen Mikrosteuerungs-Universalprüfmaschine WDW3300 durchgeführt. Der Härtetest wird mit dem elektronischen Brinellhärteprüfer HB-3000C durchgeführt. Der Schlagversuch bei Raumtemperatur wird mit der Schlagprüfmaschine JBN-300B durchgeführt und die Schlagprobe ist eine Charpy-V-Kerbe-Standardprobe. Verwenden Sie für den elektrochemischen Korrosionstest den Potentiostat CS350273A. Der Spannungskorrosionstest wird gemäß GB/T17898-1999 „Testmethode für Spannungskorrosion von rostfreiem Stahl in kochender Magnesiumchloridlösung“ durchgeführt. Die Probe wird mit einer Drahtschneidemaschine zu einer standardmäßigen Spannungskorrosionsprobe verarbeitet.

Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn C von 0.012 % auf 0.052 % zunimmt, Austenit leicht zunimmt, Ferrit allmählich abnimmt, Streckgrenze und Zugfestigkeit sich wenig ändern, die Bruchdehnung weiter zunimmt und die Querschnittsverringerung zuerst nach der Erhöhung schwankt In einem kleinen Bereich wird die Stoßabsorptionsenergie erheblich reduziert und die Härte nimmt allmählich ab. Wenn der C-Gehalt 0.012 % beträgt, ist die für die elektrochemische Korrosionsbeständigkeit und Spannungskorrosionsbruchbeständigkeit erforderliche Leistung am besten. Wenn der C-Gehalt 0.012 % beträgt, hat 00Cr22Ni5Mo3N-Duplex-Edelstahl die beste Gesamtleistung.