Duplexní ocel: popis, specifikace a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Duplexní ocel je dnes stále populárnější. Výrobou tohoto typu nerezové slitiny se zabývají prakticky všechny firmy v oboru metalurgie. Více o tom, co je duplexní ocel a jaké má výhody, si můžete přečíst v tomto článku.

Obecné informace

Duplexní ocel je uznávána po celém světě. Jaké vlastnosti má? Za prvé, vysoká pevnost tohoto materiálu umožňuje snížit konečnou hmotnost jakéhokoli produktu. Za druhé je známý svou obrovskou odolností vůči korozi. To je zvláště patrné při zvažování odolnosti proti praskání korozí pod napětím.

Stojí za zmínku, že v současné době se surový materiál výrobcům ještě neseznámil, a proto se každých několik let konají konference, na kterých se zvažují technické články o všech vlastnostech duplexní oceli. Navzdory poměrně vysokému zájmu o tento typ produktů je zatím celosvětový podíl na trhu pouze 1-3 %.

Historie výskytu

Stojí za zmínku, že myšlenka tvořitduplexní ocel se zrodila již v roce 1920. Ale první materiál se objevil až v roce 1930 ve Švédsku. Široká distribuce a používání tohoto druhu suroviny začalo až v posledním desetiletí. Hlavním důvodem je skutečnost, že během těchto let se výrobní technologie výrazně zlepšila. Zejména výrobci byli schopni přesněji kontrolovat obsah dusíku.

Abyste pochopili výhody a proč se zrodila duplexní nerezová ocel, musíte porozumět dalším dvěma hlavním typům.

Austenitické slitiny, které jsou AISI 304 nebo 08X18H10, stejně jako AISI 430 nebo 12X17 feritické třídy, se celkem snadno vyrábějí. Jak jejich název napovídá, sestávají převážně z austenitu nebo feritu. Přestože jsou široce používány, mají technické nedostatky.

Nevýhody tradičních ocelí

Pokud mluvíme o austenitických ocelích, pak mezi nevýhody patří nízká pevnost a také nízká odolnost vůči praskání korozí pod napětím. Pokud jde o feritický materiál, jeho pevnost je o něco vyšší, ale stále "nedosahuje" ideálu. Kromě toho se svařitelnost oceli značně zhoršuje s rostoucí tloušťkou materiálu a při nízkých teplotách se stává poměrně křehkou.

Další malou nevýhodou austenitické slitiny je obsah niklu ve složení. To vede k vyšším nákladům na produkt, s čímž samozřejmě není spokojen žádný konečný spotřebitel.

Duplexní výhody

Myšlenka na vytvoření duplexní nerezové oceli vzešla z touhy porovnat feritický a austenitický základ za účelem získání nového materiálu vyšší kvality. Přibližně stejné množství feritické a austenitické oceli vedlo k následujícím výhodám:

• Vysoká pevnost. Rozsah meze kluzu při 0,2 % bude 400 až 450 MPa, což je o 150 až 200 MPa více, než lze vidět u austenitických nebo feritických slitin. To vedlo k tomu, že je možné snížit tloušťku produktu, aniž by došlo ke ztrátě pevnosti. A úbytek tloušťky způsobil úbytek konečné hmoty. To je velmi důležité v oblasti stavebních konstrukcí, nádrží a tlakových nádob.
• Jaké jsou výhody duplexní oceli kromě pevnosti? Svařitelnost kovu je docela dobrá i při velkých tloušťkách.
• Vysoká rázová houževnatost. Mnohem lepší než feritické slitiny. To platí zejména tehdy, když teplota okolního vzduchu klesne na -50 a někdy až na -80 stupňů Celsia.
• Vysoká odolnost proti praskání korozí pod napětím. Austenitické materiály jsou k této vadě velmi náchylné. Tento parametr hraje důležitou roli v průmyslových odvětvích, jako jsou pivovarské tanky, koncentrátory, rámy bazénů.
• Duplexní ocelové kotle jsou mnohem spolehlivější než austenitové kotle.

Cracking

Momentálně pravidelnéocel podléhá takové závadě, jako je korozní praskání nebo SCC - Stress Corrosion Craking. Tento typ koroze se obvykle vyskytuje za určitých podmínek. Původcem může být silné tahové napětí, zvýšená teplota (50 stupňů Celsia nad nulou). A pokud mluvíme o bazénech, pak kvůli neustálému vystavení vodě může tento typ koroze nastat i při 25 stupních.

Austenitické třídy oceli jsou touto vadou značně ovlivněny. Feritická slitina je v tomto ohledu spolehlivější, stejně jako duplexní nerezová ocel a890 3a podle ASTM a dalších jakostí. Vysoký koeficient odporu umožňuje použití tohoto materiálu při výrobě ohřívačů vody, varných nádrží, odsolovacích zařízení. Tedy tam, kde je zvýšená teplota a kontakt s kapalinami.

Z důvodu této vady je zcela zakázáno vyrábět rámy bazénů z běžných austenitických ocelí. Dříve bylo nutné použít slitinu s velmi vysokým obsahem niklu, což vedlo ke zvýšení ceny výrobku. Dnes lze použít duplexní nebo super duplexní ocel.

"Super" a "Hyper" duplexní materiál

Stojí za zmínku, že pokud do feritické chromové oceli přidáte nikl, můžete získat smíšenou základní strukturu. To znamená, že bude obsahovat austenit i ferit. Jak se již ukázalo, právě takové směsi se začalo říkat duplexní materiál. Předpony "super" nebo "hyper" duplexní ocel označují, že surovina obsahuje zvýšenoumnožství legujících složek. To ukazuje ještě větší odolnost vůči korozi než běžné materiály.

"Super" a "hyper" duplexní ocel se poměrně aktivně používá v zařízeních na výrobu plynu. Kromě toho se suroviny používají v potravinářském, chemickém, stavebním a dokonce i lékařském průmyslu.

Svařovací materiál

Navzdory dobré svařitelnosti tohoto výrobku je třeba dodržovat určitá pravidla. Před zahájením svařování věnujte pozornost následujícímu:

• pro zajištění dobré kvality pronikání materiálu by měla být mezera u kořene spoje a úhel řezání hran o něco větší než u běžné oceli;
• spoj, stejně jako kov kolem tohoto místa, se doporučuje důkladně očistit od jakékoli kontaminace;
• lze použít pouze kartáče vyrobené z kovového drátu s odolností proti korozi;
• svařovací elektroda musí být suchá.

Při svařování duplexní oceli dodržujte tato pravidla:

• Je velmi důležité sledovat takový parametr, jako je přívod tepla. Neměl by být příliš nízký nebo naopak příliš vysoký. U běžné duplexní oceli je třeba při svařování dodržet rozsah 0,5-2,5 kJ/mm. Kromě toho by teplota interpassu neměla být vyšší než 200 stupňů Celsia.
• Na zadní straně sváru by se neměly objevit žádné strusky. Zde je velmi důležité vybrat správný plyn, který bude chránit kořen švu. Nejčastěji používanou směsí plynů pro ochranné účely je vysoce čistý argon a vodík nebo dusík.
• Svařování by měla provádět pouze vysoce kvalifikovaná osoba. To je způsobeno tím, že v místech popálení kov značně zvýší sklon ke korozi a je zde také vysoká pravděpodobnost praskání.
• Během svařování nevytvářejte široké příčné vibrace elektrody. To může vést k příliš velkému přívodu tepla, což bude v rozporu s pravidly.

Práce po svařování

Po svařování je třeba dodržovat určitá pravidla.

• Aby byla zajištěna vysoká antikorozní ochrana svarového kovu, musí být důkladně vyčištěn. Je nutné zcela odstranit oxidový film a odstranit všechny zbytky strusky.
• Kartáčovací práce se provádějí pouze ručně a pouze drátěným kartáčem s vlastnostmi odolnosti proti korozi. Pokud jsou použita mechanická zařízení, může to vést k mikrotrhlinám v oblasti švu, což sníží jeho pevnost.
• Většinou není potřeba žádné tepelné zpracování švu po svařování.

Nedostatky surovin

Navzdory rozšíření materiálu a jeho zdánlivě zřejmým a významným výhodám se mu stále nedostalo všeobecného uznání a s největší pravděpodobností nikdy nepřevezme vedoucí postavení na trhu. To je způsobeno několika nevýhodami,které stojí za to znát. Kvůli nim bude taková slitina vždy „výklenek“.

Okamžitě se vyplatí začít s vysokou pevností materiálu. Zdá se, že je to značná výhoda, ale stává se obrovskou nevýhodou, když je nutné zpracovávat kov mechanickými prostředky nebo tlakem. Další nevýhodou vysoké pevnosti je silné snížení možnosti plastické deformace. Z tohoto důvodu nejsou duplexní suroviny ve skutečnosti vhodné pro výrobu jakýchkoli produktů, které musí mít vysokou tažnost.

I když je plasticita, zdá se, na přijatelné úrovni pro práci, musíte vynaložit velké úsilí. Z tohoto důvodu se duplexní oceli a slitiny pro olejové a plynové armatury příliš nepoužívají.

Další nevýhodou je velká technologická náročnost tavení duplexní nerezové oceli. Austenitický a feritický materiál se mnohem snadněji taví. Pokud dojde k porušení technologie výroby, zejména při procesu tepelného zpracování, budou v materiálu kromě austenitu a feritu vznikat další fáze, což je zcela nežádoucí. Nejčastěji se vyskytuje sigma fáze nebo 475stupňová křehkost.

Nežádoucí fáze v surovinách

Sigma fáze se tvoří v takovém produktu při teplotě 1000 stupňů Celsia a více. K těmto teplotám obvykle dochází, pokud proces chlazení po svařování nebo během výroby není dostatečně rychlý. Kromě toho bude obsaženo více legujících prvkůsložení, tím vyšší je pravděpodobnost výskytu takové fáze. Jinými slovy, vytvořit super duplex nebo hyper duplex ocel je extrémně obtížné.

Pokud jde o 475stupňovou křehkost, objevuje se v případě vzniku fáze zvané alfa-mrtvice. Jak už z názvu vyplývá, nejnebezpečnější je teplota 475 stupňů Celsia, ale problém se může objevit i při mnohem nižších hodnotách, přibližně 300 stupňů. Z tohoto důvodu je na použití produktů z tohoto typu suroviny uvaleno maximální teplotní omezení. Přirozeně se díky tomu rozsah oceli ještě více zúží.

Na základě všeho výše uvedeného můžeme vyvodit takový závěr. Duplexní třídy oceli jsou dobrým řešením a náhradou za standardní materiály, ale ve velmi úzkém rozsahu.

Results

Duplexní slitina se používá mnohem méně než jiné typy kovů. V určitých oblastech je však populární. Nejčastěji se používá v petrochemické oblasti, automobilovém průmyslu a při výrobě bazénů. Vynikající svařitelnost, odolnost proti korozi a vysoká odolnost proti opotřebení činí tento materiál skutečným nálezem pro mnohé.