Superduplex S32750/2507: Tootmine ekstrusiooni, lahustussoojenduse ja külmvaltsimise teel

Superduplex S32750, mida tavaliselt nimetatakse 2507-ks, on umbes 25Cr-7Ni-4Mo-N austenitne-ferritne roostevabaste teraste sort. Selle õhukest seinaga toru valmistatakse kuumeks ekstrudeerimisega, kõrgtemperatuurilise lahustussoojendusega (umbes 1050–1100 °C), kiire veekülmumisega ning külm-pilgerdamisega või -tõmbamisega. See tootmismarsruut tagab tasakaalustatud umbes 50/50 austeniit-ferriti mikrostruktuuri, mille pittingukindluse ekvivalentarv ületab 40 ja minimaalne tõmbetugevus on umbes 550 MPa ehk umbes 80 ksi; külmkäsitlusega toru saavutab tõmbetugevuse ligikaudu 125 ksi. Tugevuse ja korrosioonikindluse kombinatsioon teeb 2507-st valiku agressiivseimatele kloriidsisaldavatele rakendustele.

Metallurgia arvude taga
Superduplex saavutab oma jõudluse teadliku kahefaaslisest struktuurist. Ferriit tagab kõrge tugevuse ja vastupidavuse kloriidi tingitud pinge korrosioonipõhjasele pragunemisele; austeniit annab plastset vastupanu ja üldist korrosioonikindlust. Nimimine keemia, umbes 25 protsenti kroomi, 7 protsenti niklit, 4 protsenti molübdeeni ja 0,24–0,32 protsenti lämmastikku, on määratud nii, et lahustamissoojendamise järel moodustuvad mõlemad faasid ligikaudu võrdselt. Lämmastik on tänapäevane peamine reguleerimisvahend: see on tugev austeniiti moodustav element, suurendab tugevust lahustispeenestumise teel ja tõstab oluliselt augukorrosiooni vastupanu. Kui arvutada PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N, siis tüüpilise 2507 sulamite soojendus saavutab PREN-i väärtuse umbes 43, mis on kindlalt kõrgem kui 40, mis määrab superduplex-klassi.
Selle suutlikkuse hind on metallurgiline tundlikkus. Umbes 600–950 °C vahel võivad kõvad intermetallfaasid, näiteks sigma ja chi, sadeneda minutite jooksul, eemaldades kroomi ja moolibdeeni maatriksist ning hävitades nii tugevuse kui ka korrosioonikindluse. Iga tootmistoiming on kavandatud nii, et materjal liiguks selle temperatuuriala läbi kiiresti ja jääks täielikult lahustuskuumtöödelduks. Sama tundlikkus piirab ka hilisemat töötlemist: keevitamisel kasutatav soojusenergia, üleliitumistemperatuur ja iga pärast kujundamist tehtav soojus­töötlemine peavad kõik järgima samu termilisi piiranguid, sest isegi täiuslik tööstuslik toode võib välistes tingimustes ebahoolikas käsitsemise tõttu kahjustuda.

Kuum ekstrudeerimine õõnsas olekus
Õmbluseta superduplex toru valmistatakse tahkest või augustatud billetist, mida soojendatakse induktsiooniga ekstrusioonitemperatuurini, lubrikatsiooniks kasutatakse klaaslahust ja see surutakse läbi kujundusmatrissi mandrelile, et moodustada õõnes ematoru. Ekstrusioon sobib kõrgliitmete sortide puhul, sest see töötleb materjali survepinge all, mis takistab pragude teket metallis, mis on palju vähem talumatu kui 304 või 316. Kõrgel ekstrusioonitemperatuuril jäävad deformatsioonikoormused hallatavasse ulatusse, kuid toru ei tohi külmumisel paigutseda intermetallsetes temperatuuripiirkondades, seepärast viiakse see kohe lahustussoojendusse.

Lahustussoojendus ja veeküllutus
Lahustussoojendamine on otsustav soojus­töötlemine. Toru hoitakse umbes 1050–1100 °C juures, et lahustada sigma- või khi-faas, ühtlustada kroomi ja moolübdeeni ja taastada tasakaalustatud austeniit-ferriit-suhe. Soojutamise järel tuleb toru kiiresti vees jahutada: jahutus peab olema piisavalt kiire, et mikrostruktuur „külmutada“ ja takistada uuesti sadestumist, kui toru läbib temperatuuri vahemiku 950–600 °C. Liiga aeglane jahutus on üks sagedasemaid põhjusi, miks kahekordse struktuuriga (duplex) toodete löögi- või korrosioonitestid ebaõnnestuvad; seetõttu reguleeritakse jahutusvee kogust ja osade käsitsemist ning lõpetatud torusid kontrollitakse löögikindluse ja korrosioonikindluse testidega vastavalt standarditele ASTM A790 ja A923.

Külm pilgerdamine, tõmbamine ja tugevdamine
Lõppmõõtmete ja -tolerantside saavutamiseks töödeldakse lahustussoojendatud emastoru külmkäigus pilgerpressimisega või tihendiga tõmbamisega. Külm pilgerpressimine vähendab ühes kontrollitud toimingus nii diameetrit kui ka seina paksust ning parandab pinnakvaliteeti ja mõõtmetäpsust. Samuti suurendab see töötlemise tõttu tugevust, võimaldades torul saavutada töödeldud olekus üle 125 ksi (862 MPa) tõmbetugevuse. Kuna külm töötlemine salvestab energiat ja vähendab venuvust, tehakse raskete läbikäikude vahel vahepealne lahustussoojendus ja jahutus ning lõplik lahustussoojendus taastab määratud mikrostruktuuri, välja arvatud juhul, kui klient soovib spetsiaalselt külmkäigus töödeldud, kõrgema tugevusega tarnetingimusi. Iga läbikäigu reduktsioon tuleb täpselt reguleerida: liialdatud külm töötlemine ühes käigus võib põhjustada pinnaservade purunemist või sisemisi pragusid materjalil, mille venuvus on juba standardsete austeniitsete teradega võrreldes madal, mistõttu valideeritakse protsessiparameetrid iga sulatise puhul eraldi.

Tabel: Näitlikud protsessi- ja omaduste eesmärgid

Kodumaine areng ja kus 2507 annab väärtust
Aastaid kõrgeima tugevusega superduplex torud kuulusid vaid mõnede välismaiste tootjate omandisse, kuid hiinlased tehased on saavutanud tõelisi metallurgilisi edusamme sulatamise puhtuses, lämmastiku kontrollis ja reguleeritud külmkõvendamises ning toodavad nüüd kõrge tugevusega superduplexi ühenduseta torusid, mis vastavad nõudlikule merealasele ja keemilisele spetsifikatsioonile. See täiskasvanuks muutumine parandab tarnepädevust ja lühendab tellijatele ettevalmistusaegu, kes varem importisid iga meetri.
Rakendused õigustavad pingutusi. Okeanipõhja nafta- ja gaasitööstus kasutab 2507 materjali ülemiste torusüsteemide, umbilikaalde ja mereveesüsteemide jaoks, kus soe, hapnikuga rikastunud kloriidid põhjustaksid kiiresti sügavat korrosiooni või pragusid vähema kvaliteediga materjalides. Merevee desaliniseerimine toetub sellele kõrgsurvelistes pöördeosmoosi torusüsteemides ja soojuse tagasitoomise osades. Keemia- ja värvitaimed kasutavad seda happeliste, kloriididega küllastunud tööprotsesside voolu jaoks. Igal juhul on väärtuspakkumine sama: superduplex võimaldab suurema rõhu talumiseks õhemaid seini tugevuse tõttu, samas kui selle PREN-väärtus üle 40 tagab korrosioonikaitse piisava marginaali, et varad jääksid teenistusse. Õhemad seinad tähendavad ka vähemat sulamit meetri kohta, mis osaliselt kompenseerib superduplexi soojustamise kõrgemat kilogrammi hindu, ning vähendab ka okeanipõhja konstruktsioonide kaalu, kus iga tonn ülemiste struktuuride massi puhul kehtib lisatasu. 2507 toru on nõudlik toode, mille kvaliteeti on kinnitanud materjali identifitseerimise (PMI), keemiline koostis, mehaanilised omadused, ferriitne sisaldus ja korrosioonikatsetused; see tasub end ära täpselt reguleeritud tootmisprotsessi igas etapis.

Tavaliselt esinevad küsimused
K: Miks on 2507 sulamile vajalik lahustussoojenduse temperatuur nii kõrge?
S: Lahustussoojenduseks on vajalik umbes 1050–1100 °C, et täielikult lahustada habras sigmas ja hi faas ning taastada austeniiti-ferriti struktuuri tasakaal; kiire jahutamine fikseerib seejärel selle struktuuri.
K: Kas superduplexi saab tarnida kõrgema tugevusega külmkõlblikus olekus?
S: Jah. Külmpihustamine või -tõmbamine võib tõsta tõmbetugevust kuni 125 ksi-ni, kuid seda tuleb eraldi märkida, kuna enamik standardtarneteid on lõplikult lahustussoojendatud maksimaalse tugevuse ja korrosioonikindluse saavutamiseks.
Vajate superduplex 2507/S32750 õmbluseta torusid täieliku mehaanilise ja korrosioonikindluse dokumentatsiooniga? Võtke ühendust Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. tel. +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/