スーパーデュプレックスステンレス鋼: プロパティ, アプリケーション, 製造ガイド

Super Duplexステンレス鋼は、オーステナイトおよびフェライトのステンレス鋼の最良の特性を組み合わせた高性能合金です。 優れた腐食抵抗. そのユニークな微細構造 (50% オーステナイト, 50% フェライト) 最適化されています 化学組成 (クロムが豊富です, モリブデン, および窒素) 沖合の石油掘削装置や淡水化植物などの過酷な環境に最適にします. このガイドで, その重要な特性を分解します, 実世界の使用, それがどのように作られているか, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, ストレスのためにそれを選ぶのを手伝います, 腐食性アプリケーション.

1. スーパーデュプレックスステンレス鋼の主要な材料特性

スーパーデュプレックスステンレス鋼の優位性は、そのカスタマイズから始まります 化学組成, 傑出したを形作ります 機械的特性, 信頼性のある 物理的特性, その他の重要な特性.

化学組成

スーパーデュプレックスステンレス鋼のフォーミュラは、強度と腐食抵抗のために設計されています, を含む重要な要素があります:

高いクロム含有量: 24-26% (厚い酸化物層を形成します 優れた腐食抵抗)
モリブデンの内容: 3-5% (ブースト ピッティング抵抗 そして 隙間腐食抵抗 塩化物が豊富な環境で)
窒素含有量: 0.2-0.3% (引張強度を高め、微細構造のオーステナイト相を安定させる)
ニッケル含有量: 6-8% (最適な延性と靭性のために、オーステナイト - フェライト比のバランスを取ります)
炭素含有量: ≤0.03％ (顆粒間腐食を最小限に抑えます, パイプラインのような溶接部品にとって重要です)
マンガンの内容: ≤2％ (延性を減らすことなく強度を改善します)
シリコンコンテンツ: ≤1％ (製造中の脱酸化の援助)
リン含有量: ≤0.03％ (脆性を避けるために制御されます)
硫黄含有量: ≤0.01％ (腐食抵抗と純度を維持するための超低)

物理的特性

財産	典型的な値 (学年 2507, 一般的なスーパーデュプレックスグレード)
密度	7.8 g/cm³
熱伝導率	19 w/(M・k) (20°Cで)
比熱容量	0.46 J/(g・k) (20°Cで)
熱膨張係数	13 ×10⁻⁶/°C (20-500°C) (オーステナイトグレードよりも低い, 熱応力の減少)
磁気特性	弱い磁気 (そのフェライト含有量は、完全に非磁性オーステナイトグレードとは異なります)

機械的特性

スーパーデュプレックスステンレス鋼は、実用的な延性を維持しながら業界をリードする強度を提供します。:

高い引張強度: 800-1,000 MPA (2x 316Lのような標準のオーステナイトグレードよりも高い)
降伏強度: 550-700 MPA (3x 316Lを超える, 材料の厚さのニーズを減らす)
伸長: 25-30% (で 50 MM - 熱交換器チューブのような複雑な部品を形成するのは不可能です)
硬度: 270-320 ブリネル, 28-34 ロックウェルc (HRC), 280-330 ビッカーズ (ほとんどの二重グレードよりも難しい)
疲労強度: 400-500 MPA (10℃で - 繰り返されるストレスの下での部品のideal, オフショアプラットフォームファスナーのように)
衝撃の靭性: 60-100 j (室温で - 標準の二重グレードよりも高くなります, 衝撃からのひび割れに抵抗します)

その他の重要なプロパティ

優れた腐食抵抗: 標準のデュプレックスとオーステナイトのグレードを上回ります, 酸 (例えば。, 硫酸), および工業化学物質.
ピッティング抵抗: 優れた - モリブデンと窒素塩化物濃度の孔食を防ぐ 100,000 ppm (例えば。, 淡水化植物).
隙間腐食抵抗: 非常に良い - タイトなギャップを扱います (例えば。, フランジ接続で) 他のグレードが腐食する場所.
応力腐食亀裂抵抗: 優れた - 腐食性環境での引張応力の下で割れる抵抗 (例えば。, オフショアパイプライン).
溶接性: 中程度 - 制御された熱入力を要求します (フェライトの過負荷を避けるため) そして、溶けた不動態化; 熟練した溶接機をお勧めします.
加工性: 中程度 - オーステナイトグレードよりも保存, 鋭利な炭化物ツールと冷却が必要です; 炭素鋼よりも速度が低下しますが、ツール寿命が長くなります.

2. スーパーデュプレックスステンレス鋼の実際のアプリケーション

スーパーデュプレックスステンレス鋼のブレンド 高い引張強度 そして 優れた腐食抵抗 失敗が費用や危険な業界にとって最大の選択肢になります. ここに最も一般的な用途があります:

石油およびガス産業

オフショアプラットフォーム: 構造コンポーネント (例えば。, ブレース, ライザー) グレード2507を使用します - 塩水腐食を耐え、強風/波の負荷を処理します.
パイプライン: 石油/ガスの輸送の海底パイプラインは、グレード2507を使用しています (強度が高いため) 設置コストを削減し、海水からの腐食に抵抗します.
ストレージタンク: 原油または化学物質を保持しているタンクはグレード2507を使用します - 炭化水素と塩水スプレーからの耐性腐食.

ケースの例: 石油会社が標準の二重鋼を交換しました (学年 2205) グレード付き 2507 オフショアプラットフォームライザー用. 新しいライザーが続きました 15 年 (vs. 8 年 2205) メンテナンスコストの削減 $1.2 毎年百万.

海洋産業

造船: 船体プレートとプロペラシャフトはグレード2507を使用します。 (重量と燃料を節約します).
海水システム: 船の熱交換器はグレード2507を使用します - 腐食なしで高温海水を処理する (316Lとは異なります).
淡水化植物: 逆浸透膜と配管の使用グレード2507-耐酸化塩水 (まで 70,000 PPM塩化物).

化学処理 & パルプ/ペーパー産業

化学処理: 酸の原子炉と配管 (例えば。, 塩酸) グレード2507を使用します。化学的分解は316Lよりも耐えます.
パルプおよびペーパー産業: 消化器容器と漂白植物機器の使用グレード2507—耐摩耗性漂白剤化学物質 (例えば。, 二酸化塩素).

食べ物, 飲み物 & 製薬産業

食品および飲料業界: 酸性食品用の加工装置 (例えば。, トマトペースト, 柑橘系ジュース) グレード2507を使用します。耐性腐食を装備し、FDA標準を満たします.
製薬業界: 貯蔵タンクと混合容器は、グレード2507を使用しています (低硫黄) そして、消毒が簡単です, 製品の汚染を回避します.

3. スーパーデュプレックスステンレス鋼の製造技術

スーパーデュプレックスステンレス鋼を生産するには、バランスのとれたオーステナイト - フェライトの微細構造と性能を維持するために精度が必要です. これがプロセスです:

1. 冶金プロセス (微細構造制御)

電気弧炉 (EAF): スクラップスチールを溶かします, クロム, モリブデン, 1,650-1,750°Cのニッケル. 窒素が溶融合金に注入され、標的に到達する 0.2-0.3% コンテンツ.
基本的な酸素炉 (bof): 大規模な生産のために、酸素を吹き飛ばして不純物を除去します, 次に、合金要素を追加します (例えば。, モリブデン) フェライトの過負荷を避けるために、正確なレベルに.

2. ローリングプロセス

ホットローリング: 溶融合金はスラブに投げ込まれます, 1,100〜1,200°Cに加熱, 厚い形に巻き込まれました (プレート, バー) 構造部品の場合 - コントロールされた冷却が保存されます 50/50 オーステナイトフェライト比.
コールドローリング: 薄いシートを作るためにコールドロール (例えば。, 熱交換器用チューブ用) タイトな厚さの制御を使用して、表面仕上げを改善しますが、微細構造を復元するためにローリング後アニーリングが必要です.

3. 熱処理 (微細構造にとって重要です)

ソリューションアニーリング: 1,050-1,100°Cに加熱され、保持されます 30-60 分, その後、水を消しました. これにより、不要な沈殿物が溶けます (例えば。, シグマフェーズ) バランスの取れたオーステナイト - フェライト微細構造を復元します.
ストレス緩和アニーリング: 800〜900°Cに加熱されます 1-2 時間, その後、ゆっくりと冷却されました. 微細構造を変更せずに、溶接/形成から内部応力を軽減します (パイプライン部品にとって重要です).

4. 形成と表面処理

形成方法:
フォーミングを押します: 油圧プレスを使用して、フランジ接続のような部分を形作ります (室温で行われる - 微細構造を破壊する高熱を回避します).
曲げ: 配管または構造括弧の角度を作成します。 (強度が高いため).
溶接: スーパーデュプレックスフィラー金属でTIGまたはMIG溶接を使用します (例えば。, ER2594). 低熱入力 (≤150a) 高速冷却は保存します 50/50 微細構造.
表面処理:
漬物: 混合酸に浸した (窒素 + ハイドロフルオリック) ホットローリングからスケールを削除するために - 腐食抵抗を復元するための重要な.
危険性: 酸化クロム層を強化するために硝酸で処理しました - 海洋用途向けの錆耐性を高めます.
エレクトロポリッシング: 食品/医薬品の場合 - 滑らかに作成します, 微生物耐性表面 (削除します 5-10 材料のμm) 腐食抵抗を改善します.

5. 品質管理 (厳しい基準)

超音波検査: 内部欠陥をチェックします (例えば。, ひび割れ) 厚い部分 (例えば。, オフショアライザー).
X線撮影テスト: 溶接に欠陥がないことを検査します (例えば。, 気孔率) 構造的完全性を確保するため (海底パイプラインにとって重要です).
引張試験: 検証します 高い引張強度 (800-1,000 MPA) そして、降伏強度 (550-700 MPA).
微細構造分析: 顕微鏡下の合金を調べて、確認します 50/50 オーステナイト - フェライト比 - それ以上のものはありません 60% フェライト (脆性を避けるため).
腐食テスト: 塩スプレーテストを実施します (ASTM B117ごと) およびピッティング抵抗テスト (ASTM G48ごと) スーパーデュプレックス標準を確実に満たすことを確認します.

4. ケーススタディ: 脱塩植物の超二重ステンレス鋼

標準的な316Lステンレス鋼の逆浸透の腐食に苦しんでいる沿岸の淡水化プラント (ro) 配管. 316Lパイピングは後にピットを開発しました 3 濃縮された塩水での年 (60,000 PPM塩化物), 漏れと費用のかかるシャットダウンにつながります. 彼らはグレードに切り替えました 2507 スーパーデュプレックスステンレス鋼, 次の結果があります:

耐食性: 後 8 年, ピッティングや錆は検出されませんでした - 316Lの寿命の2倍以上.
パフォーマンス: ROシステムが維持されました 99% 純度 (vs. 95% その後316Lの場合 3 年), 再処理コストの削減.
コスト削減: 植物は救われました $800,000 毎年、配管の交換と計画外のダウンタイムを排除します.

5. スーパーデュプレックスステンレス鋼Vs. その他の材料

スーパーデュプレックスステンレス鋼は他の人気の合金とどのように比較されますか? 詳細なテーブルで分解しましょう:

材料	料金 (vs. 学年 2507)	抗張力	降伏強度	耐食性 (海水)	ピッティング抵抗 (塩化)
学年 2507 (スーパーデュプレックス)	ベース (100%)	800-1,000 MPA	550-700 MPA	素晴らしい	100,000 ppm
学年 2205 (標準デュプレックス)	70%	620-800 MPA	450 MPA	とても良い	60,000 ppm
グレード316L (オーステナイト)	50%	550-650 MPA	205 MPA	良い	30,000 ppm
チタン合金 (TI-6AL-4V)	400%	860 MPA	795 MPA	素晴らしい	150,000 ppm
炭素鋼 (A516)	20%	400-550 MPA	240 MPA	貧しい	<5,000 ppm

アプリケーションの適合性

オフショアオイルプラットフォーム: スーパーデュプレックス (2507) 標準のデュプレックスよりも優れています (2205) (より高い強度, より良い腐食抵抗) チタンよりも安い.
淡水化植物: 316Lを上回ります (より高い塩化物レベルを処理します) チタンよりも費用対効果が高い.
化学反応器: 316Lよりも優れています (より多くの酸に抵抗します) チタンよりも溶接が簡単です.
食品加工: 標準のデュプレックスよりも優れています (FDA基準を満たしています) 酸性食品の場合は316Lよりも耐久性があります.

スーパーデュプレックスステンレス鋼に関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, スーパーデュプレックスステンレス鋼は、過酷な最大ソリューションとして見られます, 高ストレス環境. その 高いクロム含有量, バランスの取れた微細構造, そして優れた腐食抵抗は、私たちのオイル/ガスに最適です, 海兵隊, および化学クライアント. グレードをお勧めします 2507 オフショアパイプラインと淡水化植物の場合 - メンテナンスコストを削減し、寿命を延ばす場所. 標準グレードよりも高価ですが, その長期的な耐久性と強さ (材料のニーズを減らす) より良い価値を提供します, Sustainableの目標を調整します, 信頼できるソリューション.

よくある質問

1. スーパーデュプレックスステンレス鋼を「スーパー」とする理由. 標準の二重ステンレス鋼?

スーパーデュプレックスのレベルは高いです モリブデン (3-5% vs. 2-3% 標準のデュプレックスで) そして窒素 (0.2-0.3% vs. 0.15-0.25%), ピット抵抗の向上 (100,000 PPM塩化物vs. 60,000 ppm) そして引張強度 (800-1,000 MPA対. 620-800 MPA). また、より安定したオーステナイト - 皮膚微細構造もあります。.

2. スーパーデュプレックスステンレス鋼を溶接することができます?

はい, しかし、それは注意が必要です. スーパーデュプレックスフィラー金属を使用します (例えば。, ER2594), 低熱入力 (シグマ相の形成を避けるため), そして速い冷却. 腐食抵抗を回復するには、ポスト溶けた不動態化が推奨されます. デュプレックススチールエクスペリエンスを備えた熟練した溶接機が理想的です.