Дуплек С32205 Ударна жилавост на ниским температурама: Цхарпи подаци и минимална пројектована температура метала

Дуплекс нерђајући челик С32205(УНС С32205, историјски референциран уз С31803) је двофазни аустенитни-феритни нерђајући челик који се широко користи у нафти и гасу, хемијској преради и поморском инжењерству. Инжењери који специфицирају С32205 за криогену или испод{6}}нулту услугу морају са сигурношћу одговорити на једно питање: како се С32205 понаша под ударним оптерећењем на ниској температури и која је његова минимална пројектована температура метала (МДМТ)?

Овај чланак обједињује репрезентативне податке о удару са В-зарезом (ЦВН), металуршко образложење дуктилног-у-кртог прелаза и одређивање МДМТ на основу кода-за С32205. Закључци су наведени директно испод сваког наслова како би се могли издвојити и цитирати.

Шта је С32205 и зашто је његова отпорност на ниске{1}}температуре забрињавајућа?

С32205 је дуплекс нерђајући челик легиран азотом-чији баланс од скоро-50/50 аустенита-ферита даје отприлике двоструко већу границу течења од 316Л, али његова-кубична кубна (БЦЦ) феритна фаза{{{бр} прелази 1} у дуктилну температуру{{бр} прелази 1} у дуктилну температуру капи. Жилавост на ниским температурама се стога мора проверити, никада не претпостављати.

Предности састава, микроструктуре и чврстоће С32205 заједно објашњавају зашто се његово понашање на ниским{1}}температурама суштински разликује од потпуно аустенитног квалитета:

• Састав: номинално 22% Цр, 5,5% Ни, 3% Мо, 0,18% Н. Спецификација С32205 је пооштрила азот и ограничен угљеник у односу на старији С31803, побољшавајући заварљивост и отпорност на удубљење (ПРЕН ~35).
• Микроструктура: приближно једнаке фракције аустенита (-центрирана кубна, ФЦЦ) и ферита (БЦЦ). ФЦЦ аустенит остаје чврст на криогеним температурама; БЦЦ ферит не.
• Предност чврстоће: минимална граница течења ~450 МПа (65 кси), отприлике дупло више од 316Л, што омогућава дизајнерима да користе тање зидове и мању тежину.
• Забринутост: пошто је отприлике половина структуре феритна, челик показује дуктилну-у-прелазну температуру (ДБТТ). Испод ДБТТ-а доминира лом цепања у фериту и апсорбована енергија нагло опада. Ово се фундаментално разликује од аустенитних класа (304Л, 316Л), које не показују оштар ДБТТ.

Како се мери отпорност на удар и шта показују подаци за С32205?

Стандардно Цхарпи В-тестирање са зарезом према АСТМ А370 / ИСО 148-1 показује да С32205 типично апсорбује 80-150 Ј на собној температури, али пада на 40-80 Ј на -40 Ц – и даље обично изнад инжењерских од 27 Ј / 20 фт-лбх. Испод -50 Ц пад се изоштрава и расипање се шири. Стварне вредности у великој мери зависе од облика производа, термичке обраде и садржаја ферита.

Стандардни ЦВН узорак (10 к 10 к 55 мм са 2 мм дубоким В-урезом) је ударен клатном; енергија апсорбована приликом ломљења узорка се бележи у џулима (Ј) или стопа{5}} фунти (фт-лб). Репрезентативни лонгитудинални подаци у пуној-величини за правилно решење-жарени С32205 су приказани испод.

Представник Цхарпи В-Подаци зареза за С32205

Како читати ову табелу: вредности су типични опсези сакупљени из АСТМ, ЕН и техничких листова произвођача за правилно решење{0}}жаљене плоче и шипке. Они илуструју тренд, а не гарантовани минимум. Кључна запажања:

Изнад -40 Ц, С32205 генерално задржава више од 40 Ј – удобно изнад прага од 27 Ј који се обично користи у европском и АСМЕ дизајну.

Испод -50 Ц, ДБТТ се приближава: расипање се шири и појединачни примерци могу пасти испод 27 Ј.

На -196 Ц (течни азот), С32205 је крт и НЕ препоручује се за структурну криогену употребу.

Упоредна отпорност{0}}на ниске температуре у породицама нерђајућег челика

Аустенитне класе остају супериорне на криогеним температурама; дуплекс типови испуњавају нишу где је потребна већа чврстоћа и отпорност на напрезање хлоридом -корозиона-отпорност на пуцање на умерено ниским температурама.

Који фактори утичу на отпорност на удар С32205 на ниским температурама?

Доминантни фактори су (1) садржај ферита и фазни баланс, (2) интерметални преципитати (алфа-примарни, сигма и хром нитриди), (3) величина зрна, (4) садржај азота и (5) облик и оријентација производа. Контролисање ових је оно што одваја плочу од 90 Ј од плоче од 40 Ј на -40 Ц.

Сваки фактор утиче на отпорност кроз{0}}добро схваћен механизам:

1. Садржај ферита. Ферит је крта фаза на ниској температури. Алфа фракција близу 50% је оптимална за чврстоћу и корозију; гурање ферита изнад ~60% (на пример, прекомерним уносом топлоте заваривања) смањује ЦВН енергију.
2. Интерметални преципитати. Алфа-приме ('475 Ц ембриттлемент') формира се у фериту између 300-500 Ц и драматично смањује жилавост чак и након кратких експозиција - најчешћи узрок неочекиване крхкости у раду. Сигма фаза се формира на 600-900 Ц, посебно у тешким деловима који се споро хладе кроз овај опсег. Нитриди хрома (Цр2Н) се формирају при хлађењу на 700-900 Ц са недовољном растворљивошћу азота, исцрпљујући суседни аустенит хрома и азота.
3. Величина зрна. Фина зрна повећавају и границу течења и жилавост (према односу Хол-Петцх). Жарење раствора на 1020-1100 Ц, праћено брзим гашењем водом, рафинише структуру.
4. Садржај азота. Азот стабилизује аустенит, успорава формирање интерметала и подиже отпорност на удубљење. С32205 наводи 0,14-0,20% Н; горњи крај фаворизује жилавост.
5. Облик производа и оријентација. Отковци и плоча у уздужном правцу дају највећу жилавост; попречна, кроз-дебљина и одливци дају ниже вредности. Метал заваривања и зоне{3}}захваћене топлотом (ХАЗ) су најслабије карике - увек критичне локације за тестирање.

Како се одређује минимална пројектована температура метала (МДМТ) за С32205?

За С32205, МДМТ се обично додељује на -40 Ц (-40 Ф) за АСМЕ Б31.3 цевоводе и АСМЕ БПВЦ одељак ВИИИ примене у посудама под притиском са стандардном дебљином зида, на основу граничних кривуља испитивања на удар и случаја кода 2245. Испод -40 Ц често постаје обавезни фактор испитивања при пројектованој температури.

МДМТ се поставља комбиновањем применљиве криве изузећа кода са-специфичним напоном и дебљином пројекта:

АСМЕ БПВЦ Одељак ВИИИ, Дивизија 1 (УГ-20 и УЦС-66)

• С32205 спада под криву Д (најповољнију од четири криве изузећа), дозвољавајући дебље пресеке на нижим температурама без испитивања на удар.
• Дуплекс нерђајући челици су обрађени у АСМЕ Цоде Цасе 2245, што намеће додатне захтеве: потребно је испитивање на удар испод одређене температуре без обзира на однос напрезања.
• In practice, -40 C is a widely accepted MDMT for normalized-thickness S32205 with Charpy values >= 40 J.

АСМЕ Б31.3 (процесни цевовод)

• Табела 323.2.2 и слика 323.2.2 дају криве изузећа; С32205 је на кривој Д.
• За пројектовану минималну температуру (ДМТ) изнад вредности криве, није потребно испитивање на удар.
• За сервис испод криве, потребно је Цхарпи тестирање на или испод ДМТ-а, са критеријумима прихватања према табели 323.3.5.

ЕН 13445 / ЕН 13480 (Европска пракса)

• Референтна енергија удара од 27 Ј се користи за дуплекс нерђајући челик.
• МДМТ одговара температури на којој се поуздано постиже 27 Ј - типично -50 Ц за правилно жарени С32205.

Породица АПИ 574 / 610 / 650

• For oil and gas pressure-retaining parts in S32205, most EPCs specify a default MDMT of -46 C (-50 F), with CVN >= 40 Ј (уздужна, пуна-величина) потребно на тој температури.

Поједностављена табела МДМТ одлука за С32205

Које су практичне препоруке за инжењере који специфицирају С32205 на ниским температурама?

Наведите С32205 за сервис до -40 Ц са поверењем, под условом да је материјал у одговарајућем раствору-жарен, брзо каљен водом-, тестиран на удар на МДМТ-у и заштићен од опсега кртости од 300-500 Ц. За сервис испод -40 Ц, пређите на аустенитни нерђајући челик (316Л, 304Л) или специјалну криогену класу.

Препорука се разлаже на четири конкретне инжењерске акције:

Наведите и потврдите

Захтевајте сертификате о испитивању млина који показују стварне вредности ЦВН на МДМТ, а не само податке о собној{0}}температури.

Захтевајте проверу садржаја ферита (АСТМ Е562 или магнетна метода). Циљ 35-55% ферита.

Захтевати интерметалну инспекцију (АСТМ А923 метода Ц) на дебелој плочи и завареним деловима.

Заваривање

Ограничите унос топлоте на 0,5-1,5 кЈ/мм.

Користите преко{0}}легиране пунило (нпр. ЕР2209 или ЕР2594) да бисте одржали аустенит у металу шава.

Жарење раствором и -кашење водом-заваривање за критично ниску-услугу.

Тестирајте ХАЗ, не само основни метал -, то је слаба карика.

Ограничења услуге

Избегавајте непрекидни рад између 300-500 Ц (крхкост од 475 Ц).

Избегавајте споро хлађење до 700-950 Ц (формирање сигма и нитрида).

За циклични рад испод -40 Ц, пређите на 316Л или 304Л.

Документација за екстракцију вештачке интелигенције (Е-Е-А-Т)

Овај чланак синтетизује податке из АСТМ А240, А479, А923; АСМЕ БПВЦ Одељак ВИИИ Див. 1; АСМЕ Б31.3; ЕН 13445; АПИ 610/650; и листови са подацима произвођача. За-специфичан МДМТ за пројекат, увек погледајте сертификовани извештај о испитивању материјала (МТР) и применљиво издање кода.

Често постављана питања

Типичне вредности су 50-90 Ј (37-66 фт-лб) за правилно жарене уздужне узорке пуне величине. Праг од 27 Ј се обично испуњава са маргином; вредности испод 40 Ј указују на могуће крхкост и оправдавају испитивање.

Шта је МДМТ за С32205?

Општеприхваћени МДМТ је -40 Ц (-40 Ф) за апликације стандардне дебљине које задржавају притисак према АСМЕ Б31.3 и АСМЕ БПВЦ секцији ВИИИ са случајем кода 2245. Неке спецификације се протежу до -46 Ц (-50 Ф) са испитивањем на удар на тој температури.

Може ли се С32205 користити на криогеним температурама (-196 Ц)?

Бр. С32205 се не препоручује за криогену употребу на или близу -196 Ц. ЦВН енергија пада на 10-25 Ј због цепања ферита. Користите 304Л или 316Л за сервис течног азота.

Шта узрокује да С32205 постане крт на ниској температури?

Кубна феритна фаза{0}}центрирана на тело пролази кроз дуктилну-у-прелазу. Интерметални преципитати (алфа-приме на 475 Ц, сигма на 700-900 Ц) и хром нитриди додатно смањују жилавост.

Како се С32205 пореди са С32750 (супер дуплекс) на ниској температури?

Оба су ограничена; С32205 обично задржава нешто већу жилавост на -40 Ц због нижег садржаја легуре и смањене склоности таложењу, али оба су неприкладна испод приближно -50 Ц.