UNS S31254 (F44): הפרימיום 6% מוליבדן סופר-נירוסטה אוסטניטית

סקירת ציונים וייעודים

UNS S31254 היא פלדת אל-חלד סופר-אוסטניטית בעלת 6% מוליבדן המצוין ביותר בעולם. הוא משלב כ-20% כרום, 18% ניקל, 6.1% מוליבדן, 0.7% נחושת ו-0.20% חנקן, והוא מיועד ל-F44 ב-ASTM A182 עבור פרזול. בגלל תכולת הניקל, המוליבדן והחנקן הגבוהה, הסגסוגת היא אוסטניטית לחלוטין ולא-מגנטית במצב חישול, וחיזוק החנקן שלה מעלה את חוזק התפוקה הרבה מעל זה של דרגות אוסטניטיות קונבנציונליות. הייעודים העיקריים מפורטים להלן.

מערכת ייעוד	שם כיתה	תקן התייחסות
UNS	S31254	ASTM A240, A312, A269, A276
מוצרים מזויפים ASTM	F44	ASTM A182
EN	1.4547 (X1CrNiMoCuN20-18-7)	EN 10088
JIS	SUS312L	JIS G4304

הרכב כימי לפי ASTM A240

המגבלות הבאות עבור UNS S31254 נלקחו מ-ASTM A240 עבור צלחת, גיליון ורצועה.

אֵלֵמֶנט	C	Mn	P	S	סִי	Cr	ני	מו	Cu	N
הגבלה, %	0.020 מקסימום	1.00 מקסימום	0.030 מקסימום	0.010 מקסימום	0.80 מקסימום	19.5-20.5	17.5-18.5	6.0-6.5	0.5-1.0	0.18-0.25

מאפיינים מכניים

מאפייני טמפרטורת החדר-מינימליים עבור צלחת לפי ASTM A240 ועבור צינור לפי ASTM A312 מוצגות להלן.

נֶכֶס	עֵרֶך
חוזק מתיחה, MPa	650 דקות
חוזק תשואה של 0.2%, MPa	310 דקות
התארכות, %	35 דקות
קשיות ברינל, HBW	223 מקסימום

PREN ועמידות בפני קורוזיה מקומית

למה PREN חשוב

המספר המקביל של התנגדות הפיתול מחושב כ-%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N. עבור UNS S31254 התוצאה היא מעל 43, בהשוואה לכ-24-26 עבור 316L וכ-34-36 עבור דופלקס 2205. בפועל פירוש הדבר שהסגסוגת עמידה בפני קורוזיה וחריצים בתמיסות כלוריד חמות ומרוכזות שבהן 316L נכשל גם בתנאי המתח של כלוריד, וסדק הוא פוגע במהירות. המבנה האוסטניטי לחלוטין שלו, בעל ניקל גבוה.

התנגדות לתקשורת אגרסיבית

הסגסוגת עמידה בפני חומצות מחמצנות, מי ים, מי מלח, תמיסות היפוכלוריט וזרמי תהליך נושאי כלוריד-, והיא גם מתפקדת היטב בתערובות חומצות מפחיתות רבות שבהן תכולת הנחושת שלה מועילה. שילוב זה של עמידות בפני התקפה מקומית וקורוזיה כללית של חומצה הופכת אותו לחומר שדרוג רב-תכליתי.

השוואה עם 316L ו-Duplex 2205

UNS S31254 מספק שיפור דרמטי בביצועי קורוזיה מעל 316 ליטר, במיוחד בתמיסות כלוריד חמות שבהן 316 ליטר מתנקם במהירות. בהשוואה לדופלקס 2205, ל-UNS S31254 עמידות טובה יותר בפני קורוזיה של חריצים וחומצות מחמצנות כגון חומצה גופרתית חמה; ל-2205 חוזק תפוקה גבוה יותר, אך שולי הקורוזיה הטובים של UNS S31254 בסביבות קשות הופכות אותו לעתים קרובות לבחירה הבטוחה יותר עבור ציוד קריטי ולא מתוחזק. זה למעשה ממלא את הפער שבו 2205 נמצא בגבולות שלו ובמקום שבו סגסוגות מבוססות ניקל הופכות לעלות-מאוסרות.

צִיוּן	PREN	חוזק תשואה של 0.2%, MPa	תפקיד אופייני
316L	24-26	170	שירות קורוזיבי כללי
דופלקס 2205	34-36	450	חוזק גבוה, שירות כלוריד בינוני
UNS S31254	43+	310	שירות כלוריד וחומצה חמור

ייצור וריתוך

בגלל תכולת הסגסוגת הגבוהה שלו, ל-UNS S31254 קצב התקשות- גבוה יותר מאשר דרגות אוסטניטיות סטנדרטיות, הדורש כוח רב יותר עבור עיבוד ועיבוד. ריתוך צריך להשתמש במתכות מילוי תואמות או -מסגסוגות יתר, כגון ERNiCrMo-3 (UNS N06625), עם שליטה קפדנית על כניסת החום וטמפרטורת המעבר כדי לשמר עמידות בפני קורוזיה. גז מיגון נכון וטיהור אחורי חיוניים למניעת חמצון, וניקוי לאחר ריתוך הוא קריטי להסרת תחמוצות שעלולות ליזום קורוזיה בשירות.

הצדקת עלות מחזור חיים

UNS S31254 עולה יותר לקילוגרם מאשר 316L או 2205, אך ההחלטה צריכה להתבסס על עלות מחזור החיים והסיכון. אם סגסוגת בדרגה- נמוכה יותר תצריך בדיקה תכופה, מעכבים כימיים, החלפה מוקדמת או נושאת סיכון גבוה לכשל קטסטרופלי, אז UNS S31254 מוצדק. העלות הראשונית הגבוהה יותר שלו מקוזזת על ידי הארכת חיי השירות, תחזוקה מופחתת ואמינות תפעולית. עבור פרויקטים חדשים בסביבות אגרסיביות, ציון הציון מלכתחילה הוא בדרך כלל חסכוני יותר מחידוש או תיקון ציוד העשוי מחומרים לא מתאימים.

שאלות נפוצות

1. מה ההרכב, היתרון המרכזי והיישום העיקרי של UNS S31254?

ההרכב הוא כ-20% כרום, 18% ניקל, 6.1% מוליבדן, 0.7% נחושת ו-0.20% חנקן, מה שנותן מספר שווה ערך של עמידות פיתול מעל 43. היתרון העיקרי הוא עמידות יוצאת דופן בפני קורוזיה מקומית ופיצוח קורוזיה של כלוריד עם חוזק ושכיות טובים. הוא משמש במערכות קירור של מי ים, ציוד נפט וגז בים, מפעלים כימיים המטפלים בכלורידים וחומצות, ויחידות להסרת גזי פליטה שבהן התנאים קשים מדי עבור פלדות 316L או דופלקס.

2. איך ההתנגדות שלו בפני קורוזיה בהשוואה ל-316L ו-duplex 2205?

זה טוב יותר באופן דרמטי מ-316 ליטר בתמיסות כלוריד חמות ומרוכזות. בהשוואה לדופלקס 2205, יש לו עמידות משמעותית יותר בפני קורוזיה ועמידות טובה יותר בפני חומצות מחמצנות כגון חומצה גופרתית חמה. בעוד של-2205 יש חוזק גבוה יותר, שולי הקורוזיה של UNS S31254 הופכים אותו לרוב לבחירה הבטוחה יותר עבור ציוד קריטי בסביבות קשות.

3. באילו סביבות UNS S31254 הוא החומר המינימלי המומלץ?

זהו החומר המינימלי המומלץ למערכות קירור מי ים לא מטופלות, במיוחד מעל כ-40 מעלות, ולכלורידים, ברומידים או זרמים חומציים בריכוז גבוה עם חומרי חמצון במפעלים כימיים. סביבות המכילות כלור רטוב, היפוכלוריט או תמיסות כלוריד חומצי חמות הן יישומים אופייניים שבהם כשל בציוד יגרור השלכות חמורות.

4. מהן הנחיות הייצור והריתוך החשובות?

תכולת הסגסוגת הגבוהה מעניקה קצב התקשות- גבוה יותר, ולכן יש צורך בכוח רב יותר עבור עיבוד ועיבוד. לרתך עם חומר מילוי תואם או יותר- כמו ERNiCrMo-3, לשלוט בכניסת החום ובטמפרטורת המעבר, להשתמש בגז מגן מתאים ובטיהור אחורי, ולנקות את אזור הריתוך לאחר הריתוך כדי לשמר את עמידות הבור.

5. אילו גורמים מצדיקים את ההשקעה ב-UNS S31254 על פני סגסוגות בדרגה- נמוכה יותר?

לבסס את ההחלטה על עלות מחזור החיים והערכת סיכונים. אם סגסוגת בדרגה- נמוכה יותר תדרוש בדיקות תכופות, מעכבים כימיים, החלפה מוקדמת או מהווה סיכון גבוה לכשל קטסטרופלי, UNS S31254 מוצדק. העלות הראשונית הגבוהה יותר מתקזזת על ידי הארכת חיי השירות, תחזוקה מופחתת ואמינות תפעולית, במיוחד כאשר צוין מההתחלה של פרויקט חדש.