UNS S31254 (F44): Prémiová 6 % molybdénová super-austenitická nehrdzavejúca oceľ

Prehľad a označenia stupňov

UNS S31254 je najrozšírenejšia 6 % molybdénová super-austenitická nehrdzavejúca oceľ na svete. Spája asi 20 % chrómu, 18 % niklu, 6,1 % molybdénu, 0,7 % medi a 0,20 % dusíka a v ASTM A182 pre výkovky je označený F44. Kvôli vysokému obsahu niklu, molybdénu a dusíka je zliatina plne austenitická a nemagnetická v žíhanom stave a jej spevnenie dusíkom zvyšuje medzu klzu výrazne nad medzu klzu bežných austenitických tried. Hlavné označenia sú uvedené nižšie.

Systém označovania	Názov triedy	Referenčný štandard
UNS	S31254	ASTM A240, A312, A269, A276
ASTM kované výrobky	F44	ASTM A182
EN	1,4547 (X1CrNiMoCuN20-18-7)	EN 10088
JIS	SUS312L	JIS G4304

Chemické zloženie podľa ASTM A240

Nasledujúce limity pre UNS S31254 sú prevzaté z ASTM A240 pre platne, plechy a pásy.

Prvok	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Mo	Cu	N
Limit, %	0,020 max	1,00 max	0,030 max	0,010 max	0,80 max	19.5-20.5	17.5-18.5	6.0-6.5	0.5-1.0	0.18-0.25

Mechanické vlastnosti

Vlastnosti minimálnej izbovej teploty pre platňu podľa normy ASTM A240 a pre rúrku podľa normy ASTM A312 sú uvedené nižšie.

Nehnuteľnosť	Hodnota
Pevnosť v ťahu, MPa	650 min
0,2 % medza klzu, MPa	310 min
Predĺženie, %	35 min
Tvrdosť podľa Brinella, HBW	223 max

PREN a lokalizovaná odolnosť proti korózii

Prečo na PREN záleží

Ekvivalentné číslo odolnosti voči pittingu sa vypočíta ako %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N. Pre UNS S31254 je výsledok vyšší ako 43 v porovnaní s približne 24-26 pre 316L a približne 34-36 pre duplex 2205. V praxi to znamená, že zliatina odoláva jamkovej a štrbinovej korózii v horúcich, koncentrovaných chloridových roztokoch, kde 316L rýchlo zlyháva, a tiež odoláva vysoko chloridovej korózii a jej úplnej prasklinovej štruktúre.

Odolnosť voči agresívnym médiám

Zliatina je odolná voči oxidačným kyselinám, morskej vode, soľanke, roztokom chlórnanu a procesným prúdom obsahujúcim chlór-a tiež dobre funguje v mnohých zmesiach redukčných kyselín, kde je jej obsah medi prospešný. Táto kombinácia odolnosti voči lokalizovanému napadnutiu a všeobecnej korózii kyselinou z neho robí všestranný vylepšený materiál.

Porovnanie s 316L a Duplex 2205

UNS S31254 poskytuje dramatické zlepšenie korózneho výkonu oproti 316L, najmä v horúcich chloridových roztokoch, kde by 316L rýchlo praskalo. V porovnaní s duplexom 2205 má UNS S31254 výrazne lepšiu odolnosť voči štrbinovej korózii a voči oxidačným kyselinám, ako je horúca kyselina sírová; 2205 má vyššiu medzu klzu, ale vďaka vynikajúcej koróznej hranici UNS S31254 v náročných prostrediach je často bezpečnejšou voľbou pre kritické, neudržiavané zariadenia. Účinne vypĺňa medzeru, kde je 2205 na hranici svojich možností a kde sú zliatiny na báze niklu{10}}nepriaznivé{11}}.

stupňa	PREN	0,2 % medza klzu, MPa	Typická rola
316L	24-26	170	Všeobecný korozívny servis
Duplex 2205	34-36	450	Vysoká pevnosť, mierna chloridová prevádzka
UNS S31254	43+	310	Ťažká chloridová a kyslá prevádzka

Výroba a zváranie

Vďaka vysokému obsahu zliatin má UNS S31254 vyššiu rýchlosť práce-kalenia ako štandardné austenitické triedy, čo si vyžaduje viac energie na tvarovanie a obrábanie. Pri zváraní by sa mali používať zodpovedajúce alebo nad{3}}legované prídavné kovy, ako je ERNiCrMo-3 (UNS N06625), s prísnou kontrolou prívodu tepla a interpass teploty, aby sa zachovala odolnosť proti korózii. Správny ochranný plyn a spätné preplachovanie sú nevyhnutné na zabránenie oxidácii a čistenie po zváraní je nevyhnutné na odstránenie oxidov, ktoré by mohli iniciovať koróziu v prevádzke.

Zdôvodnenie nákladov na životný cyklus

UNS S31254 stojí viac za kilogram ako 316L alebo 2205, ale rozhodnutie by malo byť založené na nákladoch a riziku životného cyklu. Ak zliatina nižšej{4}}triedy vyžaduje častú kontrolu, chemické inhibítory, skorú výmenu alebo predstavuje vysoké riziko katastrofického zlyhania, potom je UNS S31254 opodstatnená. Jeho vyššie počiatočné náklady sú kompenzované predĺženou životnosťou, zníženou údržbou a prevádzkovou spoľahlivosťou. Pre nové projekty v agresívnom prostredí je špecifikácia triedy od začiatku zvyčajne ekonomickejšia ako dodatočná montáž alebo oprava zariadení vyrobených z nevhodných materiálov.

Často kladené otázky

1. Aké je zloženie, kľúčová výhoda a primárne použitie UNS S31254?

Zloženie je približne 20 % chrómu, 18 % niklu, 6,1 % molybdénu, 0,7 % medi a 0,20 % dusíka, čo dáva ekvivalentné číslo odolnosti proti bodovej korózii nad 43. Kľúčovou výhodou je výnimočná odolnosť voči lokalizovanej korózii a koróznemu praskaniu chloridmi s dobrou pevnosťou a ťažnosťou. Používa sa v chladiacich systémoch morskej vody, ropných a plynových zariadeniach na mori, chemických závodoch manipulujúcich s chloridmi a kyselinami a jednotkách na odsírenie spalín, kde sú podmienky príliš náročné pre 316L alebo duplexné ocele.

2. Aká je jeho odolnosť proti korózii v porovnaní s 316L a duplexom 2205?

Je to výrazne lepšie ako 316 l v horúcich koncentrovaných roztokoch chloridu. V porovnaní s duplexom 2205 má výrazne lepšiu odolnosť proti štrbinovej korózii a lepšiu odolnosť voči oxidačným kyselinám, ako je horúca kyselina sírová. Zatiaľ čo 2205 má vyššiu pevnosť, korózna rezerva UNS S31254 z neho často robí bezpečnejšiu voľbu pre kritické zariadenia v náročných prostrediach.

3. V ktorých prostrediach je minimálny odporúčaný materiál UNS S31254?

Je to minimálny odporúčaný materiál pre chladiace systémy neupravenej morskej vody, najmä nad asi 40 stupňov, a pre vysoko koncentrované chloridy, bromidy alebo kyslé prúdy s oxidačnými činidlami v chemických závodoch. Prostredia obsahujúce chlór, chlórnan alebo horúce kyslé roztoky chloridu sú typickými aplikáciami, kde by zlyhanie zariadenia malo vážne následky.

4. Aké sú dôležité pokyny pre výrobu a zváranie?

Vysoký obsah zliatin poskytuje vyššiu rýchlosť{0}}tvrdnutia, takže na tvarovanie a obrábanie je potrebný väčší výkon. Zvárajte so zodpovedajúcim alebo nad{2}}legovaným plnivom, ako je ERNiCrMo-3, ovládajte vstup tepla a interpass teplotu, používajte správny ochranný plyn a spätné preplachovanie a po zváraní vyčistite oblasť zvaru, aby ste zachovali odolnosť voči bodovej korózii.

5. Aké faktory odôvodňujú investíciu do UNS S31254 v porovnaní so zliatinami nižšej-triedy?

Založte rozhodnutie na nákladoch životného cyklu a hodnotení rizika. Ak zliatina nižšej{1}}triedy vyžaduje časté kontroly, chemické inhibítory, skorú výmenu alebo predstavuje vysoké riziko katastrofickej poruchy, UNS S31254 je opodstatnená. Vyššie počiatočné náklady sú kompenzované predĺženou životnosťou, zníženou údržbou a prevádzkovou spoľahlivosťou, najmä ak je špecifikovaná od začiatku nového projektu.