Dupleksais tērauds: apraksts, specifikācijas un funkcijas

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Šodien dupleksais tērauds kļūst arvien populārāks. Ar šāda veida nerūsējošā sakausējuma ražošanu nodarbojas praktiski visi metalurģijas nozares uzņēmumi. Vairāk par to, kas ir dupleksais tērauds un kādas ir tā priekšrocības, varat lasīt šajā rakstā.

Vispārīga informācija

Dupleksais tērauds ir atzīts visā pasaulē. Kādas īpašības viņai piemīt? Pirmkārt, šī materiāla augstā izturība ļauj samazināt jebkura izstrādājuma galīgo svaru. Otrkārt, tas ir slavens ar savu milzīgo izturību pret koroziju. Tas ir īpaši pamanāms, ņemot vērā izturību pret sprieguma korozijas plaisāšanu.

Ir vērts teikt, ka šobrīd izejmateriāls ražotājiem vēl nav kļuvis pazīstams, tāpēc ik pēc dažiem gadiem notiek konferences, kurās tiek izskatīti tehniskie raksti par visām dupleksā tērauda īpašībām. Pagaidām, neskatoties uz diezgan lielo interesi par šāda veida produktiem, pasaules tirgus daļa ir tikai 1-3%.

Notikumu vēsture

Ir vērts atzīmēt, ka ideja par radīšanudupleksais tērauds dzimis 1920. gadā. Bet pirmais materiāls parādījās tikai 1930. gadā Zviedrijā. Šāda veida izejvielu plaša izplatīšana un izmantošana sākās tikai pēdējā desmitgadē. Galvenais iemesls tam ir fakts, ka šo gadu laikā ražošanas tehnoloģija ir ievērojami uzlabota. Jo īpaši ražotāji ir spējuši precīzāk kontrolēt slāpekļa saturu.

Lai saprastu priekšrocības un to, kāpēc radās dupleksais nerūsējošais tērauds, jums ir jāsaprot pārējie divi galvenie veidi.

Austenīta sakausējumus, kas ir AISI 304 vai 08X18H10, kā arī AISI 430 vai 12X17 ferīta markas, ir diezgan viegli ražot. Kā norāda to nosaukums, tie galvenokārt sastāv no austenīta vai ferīta. Lai gan tos plaši izmanto, tiem ir tehniski trūkumi.

Tradicionālo tēraudu trūkumi

Ja runājam par austenīta tēraudiem, tad pie trūkumiem var minēt zemu izturību, kā arī zemu izturību pret sprieguma korozijas plaisāšanu. Runājot par ferīta materiālu, tā stiprums ir nedaudz lielāks, bet joprojām "nesasniedz" ideālu. Turklāt tērauda metināmība ievērojami pasliktinās, palielinoties materiāla biezumam, un tas kļūst diezgan trausls zemā temperatūrā.

Vēl viens neliels austenīta sakausējuma trūkums ir niķeļa saturs sastāvā. Tas rada augstākas produkta izmaksas, ar ko, protams, neviens gala patērētājs nav apmierināts.

Duplex priekšrocības

Ideja par dupleksa nerūsējošā tērauda radīšanu radās no vēlmes pielīdzināt ferīta un austenīta bāzi, lai iegūtu jaunu, kvalitatīvāku materiālu. Aptuveni vienāds ferīta un austenīta tērauda daudzums radīja šādas priekšrocības:

• Liels spēks. Teces robežas diapazons pie 0,2% būs no 400 līdz 450 MPa, kas ir par 150 līdz 200 MPa vairāk nekā var redzēt ar austenīta vai ferīta sakausējumiem. Tas noveda pie tā, ka ir iespējams samazināt produkta biezumu, vienlaikus nezaudējot spēku. Un biezuma samazināšanās izraisīja galīgās masas samazināšanos. Tas ir ļoti svarīgi būvkonstrukciju, tvertņu un spiedtvertņu jomā.
• Kādas ir dupleksā tērauda priekšrocības, izņemot izturību? Metāla metināmība ir diezgan laba pat pie liela biezuma.
• Augsta triecienizturība. Daudz labāk nekā ferīta sakausējumi. Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad apkārtējā gaisa temperatūra pazeminās līdz -50 un dažreiz līdz -80 grādiem pēc Celsija.
• Augsta izturība pret sprieguma korozijas plaisāšanu. Austenīta materiāli ir ļoti pakļauti šim defektam. Šim parametram ir svarīga loma tādās nozarēs kā alus darīšanas tvertnes, koncentratori, baseinu rāmji.
• Dupleksa tērauda katli ir daudz uzticamāki nekā austenīta katli.

Plaisāšana

Šobrīd regulāritērauds ir pakļauts tādam defektam kā korozijas plaisāšana vai SCC - Stress Corrosion Cracking. Šāda veida korozija parasti notiek noteiktos apstākļos. Izraisītājs var būt spēcīgs stiepes spriegums, paaugstināta temperatūra (50 grādi pēc Celsija virs nulles). Un, ja runājam par peldbaseiniem, tad pastāvīgas ūdens iedarbības dēļ šāda veida korozija var rasties pat 25 grādu temperatūrā.

Šis defekts diezgan ietekmē austenīta tērauda markas. Šajā ziņā uzticamāks ir ferīta sakausējums, kā arī dupleksais nerūsējošais tērauds a890 3a saskaņā ar ASTM un citām kategorijām. Augstais pretestības koeficients ļauj šo materiālu izmantot ūdens sildītāju, brūvēšanas tvertņu, atsāļošanas iekārtu ražošanā. Tas ir, ja ir paaugstināta temperatūra un saskare ar šķidrumiem.

Šī defekta dēļ ir pilnībā aizliegts izgatavot baseinu karkasus no parastajiem austenīta tēraudiem. Iepriekš bija nepieciešams izmantot sakausējumu ar ļoti augstu niķeļa saturu, kas izraisīja produkta izmaksu pieaugumu. Mūsdienās var izmantot duplekso vai superduplekso tēraudu.

"Super" un "Hyper" dupleksais materiāls

Ir vērts teikt, ka, pievienojot niķeli ferīta hroma tēraudam, jūs varat iegūt jauktu bāzes struktūru. Tas nozīmē, ka tajā būs gan austenīts, gan ferīts. Kā jau ir kļuvis skaidrs, tieši šādu maisījumu sāka saukt par duplekso materiālu. Prefiksi "super" vai "hiper" dupleksais tērauds norāda, ka izejmateriāls satur palielinātuleģējošo komponentu daudzums. Tas norāda uz vēl lielāku izturību pret koroziju nekā parastie materiāli.

"Super" un "hiper" dupleksais tērauds tiek diezgan aktīvi izmantots gāzes ražošanas iekārtās. Turklāt izejvielas tiek izmantotas pārtikas, ķīmijas, būvniecības un pat medicīnas nozarēs.

Metināšanas materiāls

Neskatoties uz šī izstrādājuma labo metināmību, ir jāievēro daži noteikumi. Pirms metināšanas uzsākšanas pievērsiet uzmanību sekojošajam:

• lai nodrošinātu labu materiāla iespiešanās kvalitāti, sprauga savienojuma saknē un malu griešanas leņķis jāpadara nedaudz lielāka nekā parastajam tēraudam;
• savienojumu, kā arī metālu ap šo vietu ieteicams rūpīgi notīrīt no jebkāda piesārņojuma;
• var izmantot tikai otas, kas izgatavotas no metāla stieples ar izturību pret koroziju;
• metināšanas elektrodam jābūt sausam.

Metinot duplekso tēraudu, ievērojiet šos noteikumus:

• Ir ļoti svarīgi uzraudzīt tādu parametru kā siltuma padeve. Tam nevajadzētu būt pārāk zemam vai, gluži pretēji, pārāk augstam. Parastajam dupleksajam tēraudam metināšanas laikā jāievēro 0,5-2,5 kJ/mm diapazons. Turklāt starpplūsmas temperatūra nedrīkst būt augstāka par 200 grādiem pēc Celsija.
• Metinājuma šuves aizmugurē nedrīkst parādīties sārņi. Šeit ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo gāzi, kas aizsargās šuves sakni. Aizsardzības nolūkos visbiežāk izmantotais gāzu maisījums ir augstas tīrības pakāpes argons un ūdeņradis vai slāpeklis.
• Metināšanu drīkst veikt tikai augsti kvalificēta persona. Tas ir saistīts ar faktu, ka apdegumu vietās metāls ievērojami palielinās korozijas tendenci, kā arī ir liela plaisāšanas iespējamība.
• Metināšanas laikā neizdariet plašas elektroda šķērseniskas vibrācijas. Tas var radīt pārāk lielu siltuma padevi, kas būs pretrunā ar noteikumiem.

Darbs pēc metināšanas

Pēc metināšanas ir jāievēro noteiktas vadlīnijas.

• Lai nodrošinātu metinātā metāla augstu aizsardzību pret koroziju, tas ir rūpīgi jāiztīra. Ir nepieciešams pilnībā noņemt oksīda plēvi un noņemt visas izdedžu paliekas.
• Oku tīrīšanas darbi tiek veikti tikai ar rokām un tikai ar stiepļu suku ar korozijas izturības īpašībām. Ja tiek izmantotas mehāniskas ierīces, šuves zonā var rasties mikro plīsumi, kas samazinās tā izturību.
• Visbiežāk šuves termiskā apstrāde pēc metināšanas nav nepieciešama.

Izejvielu trūkumi

Nr. Tas ir saistīts ar vairākiem trūkumiem,kuras ir vērts zināt. Viņu dēļ šāds sakausējums vienmēr būs "niša".

Tūlīt ir vērts sākt ar materiāla augsto izturību. Šķiet, ka tā ir ievērojama priekšrocība, taču tā kļūst par milzīgu trūkumu, ja rodas nepieciešamība apstrādāt metālu ar mehāniskiem līdzekļiem vai spiedienu. Vēl viens lielas stiprības trūkums ir spēcīga plastmasas deformācijas iespējamības samazināšanās. Šī iemesla dēļ dupleksās izejvielas faktiski nav piemērotas tādu produktu ražošanai, kuriem ir jābūt ar augstu elastību.

Pat tad, kad plastiskums, šķiet, ir darbam pieņemamā līmenī, tomēr jāpieliek lielas pūles. Šī iemesla dēļ dupleksais tērauds un sakausējumi naftas un gāzes veidgabaliem netiek plaši izmantoti.

Nākamais trūkums ir lielā dupleksā nerūsējošā tērauda kausēšanas tehnoloģiskā sarežģītība. Austenīta un ferīta materiāls ir daudz vieglāk izkausēts. Ja tiek pārkāpta ražošanas tehnoloģija, īpaši termiskās apstrādes procesā, materiālā bez austenīta un ferīta veidosies arī citas fāzes, kas ir pilnīgi nevēlami. Visbiežāk rodas sigmas fāze jeb 475 grādu trauslums.

Nevēlamas fāzes izejmateriālos

Sigmas fāze šādā produktā veidojas pie 1000 grādiem pēc Celsija un augstāk. Parasti šīs temperatūras rodas, ja dzesēšanas process pēc metināšanas vai ražošanas laikā nav pietiekami ātrs. Turklāt tajā tiks ietverti vairāk leģējošo elementusastāvs, jo lielāka ir šādas fāzes parādīšanās iespējamība. Citiem vārdiem sakot, izveidot superduplekso vai hiperduplekso tēraudu ir ārkārtīgi grūti.

Kas attiecas uz 475 grādu trauslumu, tas parādās fāzes veidošanās gadījumā, ko sauc par alfa insultu. Kā norāda nosaukums, visbīstamākā temperatūra ir 475 grādi pēc Celsija, taču problēma var parādīties arī pie daudz zemākām vērtībām, aptuveni 300 grādiem. Šī iemesla dēļ produktu izmantošanai no šāda veida izejvielām tiek noteikts maksimālais temperatūras ierobežojums. Protams, šī iemesla dēļ tērauda darbības joma ir vēl vairāk sašaurināta.

Pamatojoties uz visu iepriekš minēto, mēs varam izdarīt šādu secinājumu. Dupleksā tērauda markas ir labs risinājums un standarta materiālu aizstājējs, taču ļoti šaurā diapazonā.

Rezultāti

Duplekso sakausējumu izmanto daudz retāk nekā citus metālu veidus. Tomēr tas ir populārs dažās jomās. Visbiežāk to izmanto naftas ķīmijas jomā, automobiļu rūpniecībā un peldbaseinu ražošanā. Lieliska metināmība, izturība pret koroziju un augsta nodilumizturība padara šo materiālu par īstu atradumu daudziem.