מה זה UNS S31254 נירוסטה? 6% Mo Super-מדריך ציונים אוסטיני

מה זה UNS S31254?

UNS S31254 היא פלדת אל חלד סופר-אוסטניטית בעלת הרכב נומינלי של 20% כרום, 18% ניקל ו-6% מוליבדן, מחוזקת עוד יותר על ידי חנקן ונחושת. רמת המוליבדן של 6% היא התכונה המגדירה: היא מעלה את המספר המקביל להתנגדות לחרחורים (PREn) ל-42 בערך, הרבה מעל הערכים של כ-24-26 האופייניים ל-316/316L, והיא מעניקה לדרגה את היכולת לעמוד בפני מי ים ואמצעי חומר עתירי כלוריד אחרים שבהם נכשלים בדרגות אוסטוניטיות או דרגות נקרות.

הציון מיוצר לפי ASTM A240 עבור צלחת, יריעה ורצועה, ASTM A312 עבור צינור חלק ומרותך, ו-ASTM A269 עבור צינורות. המבנה האוסטניטי המלא שלו שומר אותו למעשה לא-מגנטי במצב חישול ונותן קשיחות מעולה, כולל בטמפרטורות נמוכות. מכיוון שתכולת הסגסוגת גבוהה, הציון עולה יותר מ-316, והוא נבחר רק כאשר תנאי השירות מצדיקים את הפרמיה.

הרכב כימי לפי ASTM A240

ASTM A240 מציין את מגבלות ההרכב הבאות עבור UNS S31254. ערכים בודדים הם מקסימום אלא אם מוצגים כטווח.

אֵלֵמֶנט	UNS S31254
פַּחמָן	0.020 מקסימום
מַנגָן	1.00 מקסימום
זַרחָן	0.030 מקסימום
גוֹפרִית	0.010 מקסימום
סִילִיקוֹן	0.80 מקסימום
כְּרוֹם	19.5-20.5
נִיקֵל	17.5-18.5
מוליבדן	6.0-6.5
חַנקָן	0.18-0.22
נְחוֹשֶׁת	0.50-1.00

חנקן הוא תוספת מכוונת: הוא מתמוסס באופן ביניים באוסטניט, מעלה חוזק ומשפר באופן ניכר את העמידות בפני קורוזיה מקומית. נחושת משפרת עוד יותר את העמידות בחומצה גופרתית-. יחד מוליבדן וחנקן נותנים ל-UNS S31254 טמפרטורת בור קריטית הרבה מעל ל-316L בתמיסות בדיקת כלוריד סטנדרטיות.

מאפיינים מכניים

לפי ASTM A240, מוצר חישול חייב לעמוד במינימום הבא.

נֶכֶס	UNS S31254 (מינימום)
חוזק מתיחה	650 MPa (94 ksi)
חוזק תפוקה (היסט של 0.2%)	300 MPa (44 ksi)
התארכות ב-50 מ"מ	35 %

חוזק התפוקה גבוה בכ-40-50% מזה של 316L, מה שמאפשר חלקים דקים יותר בציוד לחץ. הציון שומר על קשיחות שימושית בטמפרטורות מתחת לאפס, מה שהופך אותו למתאים לשירותים קריוגניים כמו גם לחומרי כלוריד חמים.

עמידות בפני קורוזיה והיכן נעשה שימוש בדרגה

UNS S31254 עמיד בפני קורוזיה וחריצים במי ים, מים מליחים ותמלחות כלוריד, והוא מתפקד היטב בחומצות מחמצנות כגון חומצה גופרתית המכילה כלורידים. זוהי בחירה נפוצה עבור מערכות קירור מי ים, מתקני התפלה, ציוד להסרת גז-, מעגלים להלבנת עיסת, עיבוד כימי, צנרת עליון ימית וציוד תרופות ומזון הדורשים מחזורי ניקוי אגרסיביים. לעמידות גבוהה עוד יותר בפני קורוזיה של חריצים במי ים חמים, ניתן לשקול את משפחת המוליבדן המועשרת בחנקן- עם תכולת ניקל גבוהה יותר (כגון UNS N08367); השניים מושווים לעתים קרובות במדריכי עיצוב ימיים.

ריתוך וייצור

הציון ניתן לריתוך בתהליכים סטנדרטיים, כולל ריתוך קשת טונגסטן בגז. בגלל תכולת הסגסוגת הגבוהה, הנוהג המומלץ הוא לשלוט בקלט החום לכ-1.5 קילו-ג'יי/מ"מ לכל היותר ולשמור על טמפרטורת השכבות ב-100 מעלות או מתחתיה כדי למנוע הפרדה ומשקעים של שלבים בין-מתכתיים. נעשה שימוש בחומר מילוי אוסטניטי תואם או יותר-מסגסוג, וגז המגן צריך להיות נקי מלחות. לאחר הריתוך, חישול תמיסה ב-1150-1200 מעלות בקירוב ולאחר מכן כיבוי מהיר של מים משחזר עמידות אופטימלית בפני קורוזיה. היווצרות קרה אפשרית, אך חוזק התפוקה הגבוה דורש כוח יצירה רב יותר מ-316, והקפיצה חזרה גדולה יותר.

שאלות נפוצות

שאלה 1. מדוע 6% מוליבדן חשוב?מוליבדן הוא הגורם העיקרי לעמידות בפני קורוזיה וחריצים בסביבות כלוריד. בשיעור של 6%, בשילוב עם חנקן, UNS S31254 עמיד בפני מי ים ותמלחות כלוריד חזקות המנקרות במהירות 316L.

שאלה 2. האם UNS S31254 זהה ל-316L?No. 316L מכיל 2-3% מוליבדן וללא תוספת חנקן מכוונת; UNS S31254 מכיל 6-6.5% מוליבדן בתוספת חנקן ונחושת, המעניק חוזק גבוה יותר באופן משמעותי ועמידות בפני קורוזיה מקומית.

שאלה 3. מהו PREn של UNS S31254?באמצעות הנוסחה PREn=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N, הערך הוא בערך 42, בהשוואה לכ-24-26 עבור 316L.

שאלה 4. האם ניתן לרתך את UNS S31254 ללא טיפול בחום לאחר-ריתוך?כן, כאשר הריתוך מתבצע עם חומר המילוי הנכון וכניסת חום מבוקרת; PWHT אינו נדרש. חישול פתרון לאחר עבודה קרה כבדה או ריתוכים מורכבים יכול להחזיר עמידות מקסימלית בפני קורוזיה.

שאלה 5. אילו טמפרטורות שירות מתאימות?הציון משרת מטמפרטורות קריוגניות עד כ-300-350 מעלות בשירותים מימיים רבים. מעל זה, יש להעריך את הסיכון לסדיקת מתח-קורוזיה של כלוריד ואובדן חוזק מכני עבור הסביבה הספציפית.