Содержание
Услуги |
Каждые 2-3 года проводятся посвященные дуплексным сталям конференции, на которых презентуются десятки глубоких технических статей. Идет активное продвижение этого типа сталей на рынке. Постоянно появляются новые марки этих сталей. Но несмотря на весь этот интерес доля дуплексных сталей на мировом рынке составляет, по самым оптимистичным оценкам, от 1 до 3%. Цель этой статьи – простыми словами объяснить особенности этого типа стали. Будут описаны как преимущества, так и недостатки изделий из дуплексной нержавеющей стали. 1) Высокую прочность – диапазон условного предела текучести 0,2% для современных дуплексных марок сталей составляет 400-450 МПа. Это позволяет уменьшать сечение элементов, а следовательно и их массу. Это преимущество особенно важно в следующих областях:
2) Хорошая свариваемость больших толщин – не настолько простая, как у аустенитных, но намного лучше, чем у ферритных. 3) Хорошая ударная вязкость – намного лучше, чем у ферритных сталей, особенно при низких температурах: обычно до минус 50 градусов Цельсия, в некоторых случаях – до минус 80 градусов Цельсия. 4) Сопротивление коррозионному растрескиванию (SCC) – традиционные аустенитные стали особенно расположены к данному типу коррозии. Это достоинство особенно важно при изготовлении таких конструкций, как:
За счет чего достигается равновесие аустенита/феррита Чтобы понять, как получается дуплексная сталь, можно сначала сравнить состав двух хорошо известных сталей: аустенитной – AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и ферритной – AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17).
Коррозионное растрескивание (SCC – Stress Corrosion Cracking)SCC – это один из видов коррозии, возникающий при наличии определенного набора внешних факторов:
Привлекательное сочетание высокой прочности, широкий диапазон значений коррозионной стойкости, средняя свариваемость, по идее, должны нести в себе большой потенциал для увеличения доли дуплексных нержавеющих сталей на рынке. Однако необходимо понимать, какие у дуплексных нержавеющих сталей недостатки и почему они, судя по всему, будут оставаться в статусе “нишевых игроков”. Такое преимущество как высокая прочность мгновенно превращается в недостаток, как только дело доходит до технологичности обработки материала давлением и механической обработки. Высокая прочность также означает более низкую, чем у аустенитных сталей, способность к пластической деформации. Поэтому дуплексные стали практически непригодны для производства изделий, в которых требуется высокая пластичность. И даже когда способность к пластической деформации на приемлемом уровне, все равно для придания необходимой формы материалу, как например при гибке труб, требуется большее усилие. В отношении плохой обрабатываемости резанием есть одно исключение из правил: марка LDX 2101 (EN 1.4162) производитель Outokumpu. Процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей. При нарушении технологии производства, в частности термообработки, помимо аустенита и феррита в дуплексных сталях может образовываться целый ряд нежелательных фаз. Две наиболее значимые фазы изображены на приведенной ниже диаграмме. Для увеличения нажмите на изображение. С другой стороны есть ограничение по минимальной температуре эксплуатации дуплексных сталей, для которых она выше, чем у аустенитных. В отличие от аустенитных сталей, у дуплексных при испытаниях на удар имеет место хрупко-вязкий переход. Стандартная температура испытаний сталей, использующихся в конструкциях для шельфовой добычи нефти и газа, составляет минус 46º С. Обычно дуплексные стали не используются при температурах ниже минус 80 градусов Цельсия. Краткий обзор свойств дуплексных сталей
Материал взят с сайта Британской Ассоциации Нержавеющей Стали www.bssa.org.uk |
Европейская | Американская | Российская |
1.4301 | AISI 304 | 08X18H10 |
1.4541 | AISI 321 | 08X18H10T |
1.4571 | AISI 316T | 10X17H13M2T |
1.4404 | AISI 316L | 03X17H13M2T |
1.4016 | AISI 430 | 12X17 |
МАРКА | ХАРАКТЕРИСТИКА | ||
Европа | США | Россия | |
1.4301 | 304 | 08Х18Н10 | Основная марка, используемая на Западе. Содержание хрома и никеля по норме по сравнению с Российской (12Х18Н10), имеет меньший процент содержания углерода, что увеличивает пластичность материала. |
1.4541 | 321 | 08Х18Н10Т | Аналог предыдущей марки отличается добавлением титана, что упрочняет поверхность и улучшает обрабатываемость, в основном используют в трубах и прутках. |
1.4571 | 316Т | 10Х17Н13М2Т | Эта марка имеет большое содержание никеля. В нее добавлен молибден и титан. Обладает хорошими антикоррозийными свойствами. Используется в химической промышленности, устойчива к химреагентам. По цене значительно отличается от предыдущих. Также является пищевой. |
Сравнение химического состава стали 12Х18Н10Т и аналога AISI 304
Кстати, прочтите эту статью тоже: Перегородки теплообменника
Возврат к списку
Преимущества заказа в Richflow
Наши клиенты
В производстве ключевым фактором нередко является его себестоимость. При закупках материалов она складывается из объемов, сложности доставки и других составляющих.
Взаимозаменяемость сталей позволяет производить изделия с теми же или повышенными техническими характеристиками, в зависимости от требований к условиям эксплуатации. При этом возможно учитывать также факторы доступности сырья, сложность его обработки.
Например, для изготовления режущего инструмента подходят стали 30Х13 и 40Х13. Оба сплава содержат 13% хрома, но разное количество углерода, работают при t⁰ 400-450 в зависимости от агрессивности среды.
Марка 40Х13 менее пластична, но обладает большей механической прочностью. Изделия из 30Х13 имеют несколько меньший срок службы при тех же нагрузках, но в равной степени справляются с окислительным действием химических составов. При подборе сравнивают значения текучести, теплового расширения, электросопротивления и другие характеристики, имеющие значение при использовании в диапазоне заданных терморежимов.
Для удобства подбора составляют таблицы взаимозаменяемости сталей, свойства сплавов должны соответствовать техническим условиям ГОСТ.
Конструкционная сталь
Марка Стали | Аналог | Применение |
Ст08 | Ст10 | Для ненагруженных деталей с повышенными параметрами стойкости к трещинообразованию и пластичности при температуре от -40 до 450: патрубков, шайб, прокладок. |
Ст10 | Ст08кп, 15кп, Ст10 (кп, пс) | Винты, шайбы, ушки, оси, рычаги с прочной поверхностью и пластичной сердцевиной, для эксплуатации при t⁰-40 до 450. |
Ст15 | Ст10, Ст20 | Крепежи, винтовые и кулачковые механизмы, с упрочняемыми поверхностями и вязкой сердцевиной для рабочих режимов -40 до 450 градусов. |
Ст20 (кп, пс) | Ст15кп | Без термической обработки или после стабилизации: ненагруженные детали с рабочим диапазоном -20 до 425 градусов — корпуса, штуцеры, вилки, болты. После цементации или цианирования поверхности: крепежные и подвижные элементы с пластичной сердцевиной. |
Ст30 | Ст25, Ст35 | Изделия с невысокой прочностью: цилиндры, валы, тяги, муфты. |
Ст40 | Ст35, Ст45, 40Г | После улучшения: элементы подвижных механизмов — маховики, зубчатые колеса, оси. После упрочнения с применением ТВЧ: ходовые валики, длинные валы с повышенными параметрами твердости поверхности и износостойкости. |
09Г2С | 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С | Сварные конструкции, подверженные давлению в рабочих терморежимах -40 до 475. |
10Г2С1 | 10Г2С1Д | Емкости и котлы паровых установок, работающих со сжатыми средами при t⁰ до 475 и конструктивные элементы, предназначенные для эксплуатации в отрицательных температурах до -70. |
17ГС | 16ГС | Сварные аппараты и конструкции, находящиеся под давлением при -40 до 475 С⁰: корпуса агрегатов, фланцы. |
17Г1С | 17ГС | Строительные металлоконструкции, трубопроводы, фланцы и сварные переходы, работающие под давлением в терморежимах -40 до 475. |
15Х | 20Х | Цементируемые детали с высокой ударной прочностью и мягкой сердцевиной, для работы на износ в условиях трения: втулки, шестерни, валики, |
20Х | 12ХН2, 15Х, 18ХГТ, 20ХН, | Цементируемые изделия, подверженные износу при трении, с повышенной прочностью поверхностных слоев и пластичной сердцевиной: обоймы, диски, гильзы. |
30Х | 35Х, 30ХРА, 35ХРА | Подвижные механизмы небольших габаритов: оси, втулки, валики, рычаги |
40Х | 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХР, 40ХФ | Улучшаемые подвижные элементы: валы, шестерни, зубчатые венцы, рейки |
Нержавеющая сталь
Марка стали | Аналог | Применение |
12Х18Н9Т | 12Х18Н10Т, 10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4 | Аустенитные материалы для изготовления печного и теплообменного оборудования, и трубопроводные системы, работающих под давлением при t° от -196 до 600, в зависимости от агрессивности среды, верхний предел может быть снижен до 350 градусов. |
12Х18Н10Т | 12Х18Н9Т, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х22Н6Т, 12Х17Г9АН4, 10Х14Г14Н4Т, 08Х18Г8Н2Т | Трубопроводы и сосуды для работы с растворами фосфорной, азотной и уксусной кислоты при t° от -196 до 600. При высокой агрессивности среды рабочий диапазон снижают до 350 градусов. |
12Х18Н12Т | 08Х18Н10Т 12Х19Н9Т 12Х19Н9 | Коррозионно-стойкая сталь, жаростойкая и жаропрочная для работы в широком диапазоне терморежимов. |
08Х18Г8Н2Т | 12Х19Н9Т | Нержавейка аустенитно-ферритного класса для производства печных конвейеров и другого оборудования, применяемого при t° от -50 до 300 и сварных конструкций для работы в окислительных средах. |
08Х13 | 12Х13, 12Х18Н9 | Жаростойкий сплав ферритного класса для эксплуатации при постоянных воздействиях ударных нагрузок и слабо-агрессивных химических веществ. |
10Х14Г14Н4Т | 08Х18Н10Т 12Х18Н10Т 12Х18Н9Т 20Х13Н4Г9 | Для химических установок и линий, работающих со слабо-агрессивными веществами, криогенной техники, изготовления жаропрочных и жаростойких деталей, выдерживающих кратковременное повышение до 700 С°. |
20Х12ВНМФ | 20Х23Н13 20Х23Н18 | Мартенситно-ферритный сплав для роторов, лопаток, гаек, шпилек, применяемых в рабочих режимах с краткими повышениями температуры до 780. Аналоги относятся к аустенитно-ферритному классу, при слабых нагрузках выдерживают терморежим до 900. |
15Х25Т | 12Х18Н10Т | Жаростойкие сплавы до 1100 С° для трубопроводных систем, транспортирующих агрессивные составы, теплообменников, чехлов термопар, электродов свечей зажигания. Температура не должна опускаться ниже 20. |
14Х17Н2 | 10Х17Н23М2Т | Крепежи и сварные конструкции для использования при особо-агрессивных воздействиях до 600 С°. |
AISI 304 | 12Х18Н10 | Предметы бытового назначения, аппаратура и оснащение точек общепита, предприятий пищевой промышленности. |
AISI 316L | 03Х17Н14М3 | Емкости для хранения агрессивных химических составов, трубопроводы, фармацевтическое оборудование. |
AISI 316T | 10Х17Н13М2Т | Теплообменное и турбинное оборудование для энергетической и нефтехимической отрасли. |
AISI 321 | 08Х18Н10Т | Резервуары и трубопроводы, размещенные на открытых пространствах, трубопроводная арматура и механизмы для пищевой, химической и нефтеперерабатывающей отрасли. |
AISI 409L | 06ХН28МДТ | Для работы с радиоактивными веществами, особо сильными окислителями разных концентраций. |