Duplex acél: leírás, műszaki adatok és jellemzők

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Ma a duplex acél egyre népszerűbb. Gyakorlatilag minden kohászati vállalat foglalkozik ilyen típusú rozsdamentes ötvözetek gyártásával. Ebben a cikkben többet megtudhat arról, hogy mi az a duplex acél, és milyen előnyei vannak.

Általános információ

A duplex acélt az egész világon elismerik. Milyen tulajdonságokkal rendelkezik? Először is, ennek az anyagnak a nagy szilárdsága lehetővé teszi bármely termék végső súlyának csökkentését. Másodszor, híres a korrózióval szembeni óriási ellenállásáról. Ez különösen akkor szembetűnő, ha figyelembe vesszük a feszültségkorróziós repedésállóságot.

Érdemes elmondani, hogy a nyersanyag jelenleg még nem ismert a gyártók számára, ezért néhány évente konferenciákat tartanak, amelyeken a műszaki cikkeket figyelembe veszik a duplex acél összes tulajdonságáról. Eddig az ilyen típusú termékek iránti meglehetősen nagy érdeklődés ellenére a globális piaci részesedés mindössze 1-3%.

Előfordulás története

Érdemes megjegyezni, hogy az alkotás ötleteA duplex acél 1920-ban született. De az első anyag csak 1930-ban jelent meg Svédországban. Ennek az alapanyagnak a széles körű elterjedése és felhasználása csak az elmúlt évtizedben kezdődött. Ennek fő oka az, hogy ezekben az években a gyártási technológia nagymértékben fejlődött. Különösen a termelők tudták pontosabban szabályozni nitrogéntartalmukat.

Ahhoz, hogy megértsük a duplex rozsdamentes acél előnyeit és miért született meg a duplex rozsdamentes acél, meg kell értened a másik két fő típust.

Az ausztenites ötvözetek, amelyek AISI 304 vagy 08X18H10, valamint AISI 430 vagy 12X17 ferrites minőségűek, meglehetősen könnyen gyárthatók. Amint a nevük is sugallja, főként ausztenitből vagy ferritből állnak. Bár széles körben használják, technikai hiányosságaik vannak.

A hagyományos acélok hátrányai

Ha ausztenites acélokról beszélünk, akkor a hátrányok közé tartozik az alacsony szilárdság, valamint a feszültségkorróziós repedésekkel szembeni alacsony ellenállás. Ami a ferrites anyagot illeti, szilárdsága valamivel nagyobb, de még mindig "nem éri el" az ideálisat. Ezenkívül az acél hegeszthetősége nagymértékben romlik az anyagvastagság növekedésével, és alacsony hőmérsékleten meglehetősen törékennyé válik.

Az ausztenites ötvözet másik kis hátránya az összetétel nikkeltartalma. Ez a termék magasabb költségéhez vezet, amivel természetesen egyetlen végfelhasználó sem elégedett.

Duplex előnyök

A duplex rozsdamentes acél létrehozásának ötlete abból a vágyból fakadt, hogy a ferrites és az ausztenites bázist egyenlőségjellel tegyük egy új, jobb minőségű anyag beszerzése érdekében. Körülbelül azonos mennyiségű ferrites és ausztenites acél a következő előnyöket eredményezte:

• Nagy erő. A folyáshatár 0,2%-nál 400-450 MPa lesz, ami 150-200 MPa-val több, mint az ausztenites vagy ferrites ötvözetek esetében. Ez ahhoz a tényhez vezetett, hogy csökkenthető a termék vastagsága, miközben nem veszíti el erejét. A vastagság csökkenése pedig a végső tömeg csökkenését okozta. Ez nagyon fontos az épületszerkezetek, tartályok és nyomástartó edények területén.
• Milyen előnyei vannak a duplex acélnak a szilárdságon kívül? A fém hegeszthetősége nagy vastagság esetén is elég jó.
• Nagy ütésállóság. Sokkal jobb, mint a ferrites ötvözetek. Ez különösen igaz, ha a környezeti levegő hőmérséklete -50, néha pedig -80 Celsius-fokra csökken.
• Nagy ellenállás a feszültségkorróziós repedésekkel szemben. Az ausztenites anyagok nagyon hajlamosak erre a hibára. Ez a paraméter fontos szerepet játszik az olyan iparágakban, mint a sörfőző tartályok, sűrítők, medencekeretek.
• A duplex acél kazánok sokkal megbízhatóbbak, mint az ausztenit kazánok.

Repedés

Jelenleg rendszeresaz acél olyan hibáknak van kitéve, mint a korróziós repedés vagy az SCC - Stress Corrosion Cracking. Az ilyen típusú korrózió általában bizonyos körülmények között fordul elő. A kórokozó lehet erős húzófeszültség, megemelkedett hőmérséklet (50 Celsius fok nulla felett). És ha már úszómedencéknél tartunk, akkor az állandó víznek való kitettség miatt ez a fajta korrózió akár 25 fokos hőmérsékleten is előfordulhat.

Az ausztenites acélminőségeket nagymértékben érinti ez a hiba. A ferrites ötvözet megbízhatóbb ebből a szempontból, valamint a duplex rozsdamentes a890 3a acél az ASTM és más minőségek szerint. A magas ellenállási együttható lehetővé teszi ennek az anyagnak a felhasználását vízmelegítők, sörfőző tartályok, sótalanító üzemek gyártásához. Vagyis ahol megemelkedett hőmérséklet és folyadékokkal érintkezik.

E hiba miatt teljesen tilos medencekeretet készíteni közönséges ausztenites acélból. Korábban nagyon magas nikkeltartalmú ötvözetet kellett használni, ami a termék költségének növekedéséhez vezetett. Ma duplex vagy szuperduplex acél használható.

"Super" és "Hyper" duplex anyag

Érdemes elmondani, hogy ha nikkelt adunk a ferrites krómacélhoz, vegyes alapszerkezetet kaphatunk. Vagyis ausztenitet és ferritet is tartalmaz majd. Mint már világossá vált, pontosan egy ilyen keveréket kezdték duplex anyagnak nevezni. A "szuper" vagy "hiper" duplex acél előtagok azt jelzik, hogy a nyersanyag megnövekedettaz ötvöző komponensek mennyisége. Ez még nagyobb korrózióállóságot jelez, mint a hagyományos anyagok.

A "szuper" és "hiper" duplex acélt meglehetősen aktívan használják a gáztermelő berendezésekben. Ezenkívül a nyersanyagokat az élelmiszeripar, a vegyipar, az építőipar és még az orvosi ipar is felhasználja.

Hegesztőanyag

A termék jó hegeszthetősége ellenére bizonyos szabályokat be kell tartani. A hegesztés megkezdése előtt ügyeljen a következőkre:

• az anyag jó minőségű behatolása érdekében a hézagot a kötés gyökerénél és az élek vágási szögét kissé nagyobbra kell tenni, mint a hagyományos acélnál;
• a hézagot, valamint a hely körüli fémet ajánlatos alaposan megtisztítani minden szennyeződéstől;
• csak korrózióálló fémhuzalból készült kefék használhatók;
• hegesztőelektródának száraznak kell lennie.

Duplex acél hegesztése közben kövesse az alábbi szabályokat:

• Nagyon fontos az ilyen paraméterek, például a hőbevitel monitorozása. Nem lehet túl alacsony, vagy éppen ellenkezőleg, túl magas. A közönséges duplex acélnál a hegesztés során 0,5-2,5 kJ/mm tartományt kell betartani. Ezenkívül az áthaladási hőmérséklet nem lehet több 200 Celsius-foknál.
• Nem jelenhet meg salak a hegesztési varrat hátoldalán. Itt nagyon fontos a megfelelő gáz kiválasztása, amely megvédi a varrás gyökerét. A védelmi célokra leggyakrabban használt gázkeverék a nagy tisztaságú argon és hidrogén vagy nitrogén.
• A hegesztést csak magasan képzett személy végezheti. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy égési helyeken a fém jelentősen megnöveli a korrózióra való hajlamot, és nagy a repedés valószínűsége is.
• Hegesztés közben ne gyakoroljon széles keresztirányú rezgéseket az elektródán. Ez túl sok hőbevitelhez vezethet, ami ellentétes a szabályokkal.

Munkavégzés hegesztés után

A hegesztés után bizonyos irányelveket kell követni.

• A hegesztett fém magas korrózióvédelmének biztosítása érdekében azt alaposan meg kell tisztítani. Az oxidfilmet teljesen el kell távolítani, és minden salakmaradványt el kell távolítani.
• A kefés munkát csak kézzel és csak korrózióálló tulajdonságokkal rendelkező drótkefével végezzük. Ha mechanikus eszközöket használnak, ez mikroszakadásokhoz vezethet a varrat területén, ami csökkenti a szilárdságát.
• Leggyakrabban nincs szükség a varrat hőkezelésére a hegesztés után.

Alapanyaghiányok

Az anyag elterjedése és látszólag nyilvánvaló és jelentős előnyei ellenére még mindig nem kapott egyetemes elismerést, és valószínűleg soha nem fogja átvenni a vezető szerepet a piacon. Ennek több hátránya van,amelyeket érdemes tudni. Miattuk egy ilyen ötvözet mindig "rés" lesz.

Azonnal az anyag nagy szilárdságával érdemes kezdeni. Jelentős előnynek tűnik, de óriási hátrányt jelent, ha szükségessé válik a fém mechanikai vagy nyomásos megmunkálása. A nagy szilárdság másik hátránya a képlékeny deformáció lehetőségének erős csökkenése. Emiatt a duplex nyersanyagok valójában nem alkalmasak olyan termékek előállítására, amelyeknek nagy rugalmassággal kell rendelkezniük.

Még akkor is nagy erőfeszítéseket kell tennie, ha a plaszticitás, úgy tűnik, a munkához elfogadható szinten van. Emiatt a duplex acélokat és ötvözeteket olaj- és gázszerelvényekhez nem használják széles körben.

A következő hátrány a duplex rozsdamentes acél olvasztásának nagy technológiai összetettsége. Az ausztenites és ferrites anyagok sokkal könnyebben megolvaszthatók. A gyártástechnológia megsértése esetén, különösen a hőkezelési folyamat során, az auszteniten és ferriten kívül más fázisok is kialakulnak az anyagban, ami teljesen nem kívánatos. Leggyakrabban szigma fázis vagy 475 fokos ridegség lép fel.

Nem kívánt fázisok a nyersanyagokban

Egy ilyen termékben 1000 Celsius-fokon és magasabb hőmérsékleten képződik a szigma fázis. Ezek a hőmérsékletek jellemzően akkor fordulnak elő, ha a hegesztés utáni vagy a gyártási folyamat során a hűtési folyamat nem elég gyors. Ezenkívül a több ötvözőelem is benne leszösszetétele, annál nagyobb a valószínűsége egy ilyen fázis megjelenésének. Más szóval a szuperduplex vagy hiperduplex acél létrehozása rendkívül nehéz.

Ami a 475 fokos ridegséget illeti, az alfa-löket nevű fázis kialakulása esetén jelenik meg. Ahogy a név is sugallja, a legveszélyesebb hőmérséklet 475 Celsius-fok, de ennél jóval alacsonyabb, hozzávetőlegesen 300 fokos értékeknél is jelentkezhet a probléma. Emiatt az ilyen típusú alapanyagokból készült termékek felhasználására maximális hőmérsékleti korlátozás vonatkozik. Természetesen emiatt az acél hatóköre még jobban szűkül.

A fentiek alapján ilyen következtetést vonhatunk le. A duplex acélminőségek jó megoldást jelentenek és helyettesítik a szabványos anyagokat, de nagyon szűk körben.

Eredmények

A duplex ötvözetet sokkal kevésbé használják széles körben, mint más típusú fémeket. Bizonyos területeken azonban népszerű. Leggyakrabban a petrolkémiai területen, az autóiparban és az úszómedencék gyártásában használják. Kiváló hegeszthetőség, korrózióállóság és nagy kopásállóság teszi ezt az anyagot sokak számára igazi leletté.