Dupleksteras: kirjeldus, spetsifikatsioonid ja omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Tänapäeval muutub dupleksteras üha populaarsemaks. Seda tüüpi roostevaba sulamite tootmisega tegelevad praktiliselt kõik metallurgia valdkonna ettevõtted. Lisateavet selle kohta, mis on dupleksteras ja millised eelised sellel on, saate lugeda sellest artiklist.

Üldine teave

Dupleksteras on tunnustatud kogu maailmas. Millised omadused tal on? Esiteks võimaldab selle materjali kõrge tugevus vähendada mis tahes toote lõppmassi. Teiseks on see kuulus oma tohutu korrosioonikindluse poolest. See on eriti märgatav pingekorrosioonipragunemiskindluse kaalumisel.

Tasub öelda, et hetkel pole tooraine veel tootjatele tuttavaks saanud ja seetõttu korraldatakse iga paari aasta tagant konverentse, kus käsitletakse tehnilisi artikleid dupleksterase kõigi omaduste kohta. Vaatamata üsna suurele huvile seda tüüpi toodete vastu on globaalne turuosa seni vaid 1-3%.

Esinemise ajalugu

Väärib märkimist, et loomise ideedupleksteras sündis 1920. aastal. Kuid esimene materjal ilmus alles 1930. aastal Rootsis. Seda tüüpi tooraine laialdane levitamine ja kasutamine algas alles viimasel kümnendil. Selle peamiseks põhjuseks on asjaolu, et nende aastate jooksul on tootmistehnoloogiat kõvasti täiustatud. Eelkõige on tootjad saanud oma lämmastikusisaldust täpsem alt kontrollida.

Et mõista eeliseid ja seda, miks roostevaba dupleksteras sündis, peate mõistma kahte teist peamist tüüpi.

Austeniitseid sulameid, mis on AISI 304 või 08X18H10, aga ka AISI 430 või 12X17 ferriitseid, on üsna lihtne valmistada. Nagu nimigi ütleb, koosnevad need peamiselt austeniidist või ferriidist. Kuigi neid kasutatakse laialdaselt, on neil tehnilisi puudusi.

Traditsiooniliste teraste puudused

Kui me räägime austeniitsetest terastest, siis puudusteks on madal tugevus, aga ka madal vastupidavus pingekorrosioonipragunemisele. Mis puutub ferriitmaterjali, siis selle tugevus on veidi suurem, kuid siiski "ei küündi" ideaalini. Lisaks halveneb terase keevitatavus materjali paksuse suurenemisega oluliselt ja muutub madalatel temperatuuridel üsna hapraks.

Teine austeniitse sulami väike puudus on nikli sisaldus koostises. See toob kaasa toote kõrgema maksumuse, millega pole muidugi rahul ükski lõpptarbija.

Kahepoolsed eelised

Dupleksroostevaba terase loomise idee tekkis soovist võrdsustada ferriit- ja austeniitset alust, et saada uus kvaliteetsem materjal. Ligikaudu sama kogus ferriitset ja austeniitset terast andis järgmised eelised:

• Kõrge tugevus. 0,2% voolavuspiiri vahemik on 400–450 MPa, mis on 150–200 MPa rohkem kui austeniitsete või ferriitsete sulamite puhul. See tõi kaasa asjaolu, et toote paksust on võimalik vähendada, kaotamata samal ajal tugevust. Ja paksuse vähenemine põhjustas lõppmassi vähenemise. See on väga oluline ehituskonstruktsioonide, mahutite ja surveanumate valdkonnas.
• Millised on dupleksterase eelised peale tugevuse? Metalli keevitatavus on isegi suure paksuse korral üsna hea.
• Kõrge löögitugevus. Palju parem kui ferriitsulamid. See kehtib eriti siis, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb -50 ja mõnikord -80 kraadini Celsiuse järgi.
• Kõrge vastupidavus pingekorrosioonipragunemisele. Austeniitmaterjalid on sellele defektile väga vastuvõtlikud. See parameeter mängib olulist rolli sellistes tööstusharudes nagu pruulimispaagid, kontsentraatorid, basseiniraamid.
• Duplex teraskatlad on palju töökindlamad kui austeniitkatlad.

Mõranemine

Praegu regulaarneterasel esineb selliseid defekte nagu korrosioonipragunemine või SCC - Stress Corrosion Cracking. Seda tüüpi korrosioon tekib tavaliselt teatud tingimustel. Põhjustajaks võib olla tugev tõmbepinge, kõrgendatud temperatuur (50 kraadi Celsiuse järgi üle nulli). Ja kui me räägime basseinidest, siis pideva veega kokkupuute tõttu võib seda tüüpi korrosioon tekkida isegi 25 kraadi juures.

Austeniitterase klassid on sellest defektist üsna mõjutatud. Ferriidisulam on selles osas usaldusväärsem, samuti dupleksne roostevaba teras a890 3a vastav alt ASTM-ile ja teistele klassidele. Kõrge takistustegur võimaldab seda materjali kasutada veesoojendite, õllepaakide, magestamisseadmete tootmisel. See tähendab, et temperatuur on tõusnud ja vedelikega kokku puutunud.

Selle defekti tõttu on basseiniraamide valmistamine tavalistest austeniitsetest terastest täiesti keelatud. Varem oli vaja kasutada väga kõrge niklisisaldusega sulamit, mis tõi kaasa toote maksumuse tõusu. Tänapäeval saab kasutada dupleks- või superdupleksterast.

"Super" ja "Hyper" dupleksmaterjal

Tasub öelda, et kui lisate ferriitse kroomterasele niklit, saate segatud alusstruktuuri. See tähendab, et see sisaldab nii austeniiti kui ka ferriiti. Nagu juba selgunud, hakati just sellist segu nimetama dupleksmaterjaliks. Eesliited "super" või "hüper" dupleksteras näitavad, et tooraine sisaldab suurendatudlegeerivate komponentide kogus. See näitab veelgi suuremat korrosioonikindlust kui tavalised materjalid.

"Super" ja "hüper" dupleksterast kasutatakse gaasitootmisseadmetes üsna aktiivselt. Lisaks kasutatakse toorainet toidu-, keemia-, ehitus- ja isegi meditsiinitööstuses.

Keevitusmaterjal

Hoolimata selle toote heast keevitatavusest tuleb järgida teatud reegleid. Enne keevitamise alustamist pöörake tähelepanu järgmisele:

• materjali hea läbitungimise tagamiseks tuleks vuugi juure vahe ja servade lõikenurk muuta veidi suuremaks kui tavalise terase puhul;
• liitekoht ja ka seda kohta ümbritsev metall on soovitatav põhjalikult puhastada igasugusest saastumisest;
• Kasutada võib ainult korrosioonikindlast metalltraadist valmistatud harju;
• keevituselektrood peab olema kuiv.

Dupleksterase keevitamisel järgige järgmisi reegleid:

• Sellist parameetrit nagu soojussisend on väga oluline jälgida. See ei tohiks olla liiga madal ega vastupidi liiga kõrge. Tavalise dupleksterase puhul tuleks keevitamise ajal kinni pidada vahemikust 0,5-2,5 kJ/mm. Lisaks ei tohiks läbipääsudevaheline temperatuur olla üle 200 kraadi Celsiuse järgi.
• Keevisõmbluse tagaküljele ei tohi tekkida räbu. Siin on väga oluline valida õige gaas, mis kaitseb õmbluse juurt. Kõige sagedamini kasutatav kaitseotstarbeline gaasisegu on kõrge puhtusastmega argoon ja vesinik või lämmastik.
• Keevitamist tohib teha ainult kõrgelt kvalifitseeritud isik. Selle põhjuseks on asjaolu, et põletuskohtades suurendab metall oluliselt kalduvust korrosioonile ning on ka suur tõenäosus pragude tekkeks.
• Keevitamise ajal ärge tekitage elektroodi laia põiki vibratsiooni. See võib põhjustada liiga palju soojust, mis on reeglitega vastuolus.

Töö pärast keevitamist

Pärast keevitamist tuleb järgida teatud juhiseid.

• Keevismetalli kõrge korrosioonikaitse tagamiseks tuleb see põhjalikult puhastada. On vaja täielikult eemaldada oksiidkile ja eemaldada kõik räbu jäänused.
• Harjamistööd tehakse ainult käsitsi ja ainult korrosioonikindlate omadustega traatharjaga. Kui kasutatakse mehaanilisi seadmeid, võib see põhjustada õmbluse piirkonnas mikrorebendeid, mis vähendab selle tugevust.
• Enamasti pole õmbluse kuumtöötlust pärast keevitamist vaja.

Toorainepuudused

Vaatamata materjali levikule ning selle näiliselt ilmsetele ja olulistele eelistele, ei ole see siiski pälvinud üldist tunnustust ja tõenäoliselt ei asu see kunagi turul juhtpositsioonile. Selle põhjuseks on mitmed puudused,mida tasub teada. Nende tõttu jääb selline sulam alati "nišiks".

Kohe tasub alustada materjali suurest tugevusest. See näib olevat märkimisväärne eelis, kuid see muutub tohutuks puuduseks, kui on vaja metalli töödelda mehaaniliste vahendite või survega. Teiseks suure tugevuse puuduseks on plastilise deformatsiooni võimaluse tugev vähenemine. Sel põhjusel ei sobi duplekstoormaterjalid tegelikult selliste toodete tootmiseks, millel peab olema kõrge elastsus.

Isegi kui näib, et plastilisus on töö jaoks vastuvõetaval tasemel, peate siiski tegema suuri jõupingutusi. Sel põhjusel ei kasutata nafta- ja gaasiliitmike dupleksteraseid ja sulameid laialdaselt.

Järgmine puudus on dupleksse roostevaba terase sulatamise suur tehnoloogiline keerukus. Austeniit- ja ferriitmaterjali on palju lihtsam sulatada. Valmistamistehnoloogia rikkumisel, eriti kuumtöötlemise protsessis, tekivad materjalis lisaks austeniidile ja ferriidile ka muid faase, mis on täiesti ebasoovitav. Kõige sagedamini esineb sigma faas või 475-kraadine rabedus.

Tooraine soovimatud faasid

Sigma faas moodustub sellises tootes 1000 kraadi Celsiuse järgi ja kõrgemal. Tavaliselt tekivad need temperatuurid siis, kui jahutusprotsess pärast keevitamist või tootmist ei ole piisav alt kiire. Lisaks sisaldab see rohkem legeerivaid elementekoostis, seda suurem on sellise faasi ilmnemise tõenäosus. Teisisõnu on superdupleks- või hüperdupleksterase loomine äärmiselt keeruline.

Mis puudutab 475-kraadist rabedust, siis see ilmneb alfa-löögiks nimetatava faasi moodustumisel. Nagu nimigi ütleb, on kõige ohtlikum temperatuur 475 kraadi Celsiuse järgi, kuid probleem võib ilmneda ka palju madalamate väärtuste, ligikaudu 300 kraadi juures. Seetõttu on seda tüüpi toorainest valmistatud toodete kasutamisele kehtestatud maksimaalne temperatuuripiirang. Loomulikult kitseneb terase ulatus seetõttu veelgi.

Kõige eeltoodu põhjal võime teha sellise järelduse. Dupleksterase klassid on hea lahendus ja standardsete materjalide asendus, kuid väga kitsas ulatuses.

Tulemused

Duplekssulamit kasutatakse palju vähem laialdaselt kui muud tüüpi metalle. Teatud piirkondades on see siiski populaarne. Kõige sagedamini kasutatakse seda naftakeemia valdkonnas, autotööstuses ja basseinide tootmisel. Suurepärane keevitatavus, korrosioonikindlus ja kõrge kulumiskindlus muudavad selle materjali paljude jaoks tõeliseks leiuks.