סופר דאבלקס S32750/2507: ייצור באמצעות אקסטרוזיה, עיבוד חום של פתרון וגלגול קרה

סופר דאבלקס S32750, הידוע בדרך כלל כ-2507, הוא פלדת אל חלד עם ריכוז נומינלי של 25% כרום, 7% ניקל ו-4% מוליבדן ועוד חנקן. צינורות חסרי חיבור שלו מיוצרים על ידי דחיסה חמה, השהיה בפתרון בטמפרטורה גבוהה של כ-1050–1100 מעלות צלזיוס, קירור מהיר במים וחישול קרה (פילגרינג או משיכה). תהליך זה יוצר מיקרו-מבנה מאוזן של כ-50% אוסטניט ו-50% פריט, עם מספר שווה ערך להתנגדות לקבוקיות (PREN) העולה על 40 ועוצמת חצייה מינימלית של כ-550 MPa (כ-80 ksi); צינורות מחושלים קרה מגיעים לעוצמת מתח קרובה ל-125 ksi. הקומבינציה של עוצמה והתנגדות לקלקול היא הסיבה לכך ש-2507 נבחר לשימוש בתשתיות הקשות ביותר הנגועות כלורידים.

המטאלורגיה מאחורי המספרים
סופר דאבלקס מושג את ביצועיו מבנייה דו-פאזית מכוונת. הפלריט מספק חוזק גבוה ותנגדות לנזילות קורוזיבית תחת מתח כלורידי; האוסטניט תורם עמידות ודבקות ותנגדות כללית לקורוזיה. הרכב הכימי הנומינלי, כ-25 אחוז כרום, 7 אחוז ניקל, 4 אחוז מוליבדנום ו-0.24 עד 0.32 אחוז חנקן, נקבע כך ששני הפאזות יופיעו בכמויות שוות בערך לאחר טיפולי אינילינג בפתרון. החנקן הוא המנוף המודרני המרכזי: הוא יוצר אוסטניט חזק, מגביר את החוזק באמצעות הקשחה על ידי פתרון מוצק, ומעלים באופן חד את התנגדות הנקודות. אם מחשבים את המספר על פי נוסחת PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, אז חום טיפולי טיפוסי של 2507 מגיע לערך PREN של כ-43, מעל סף ה-40 המגדיר את קבוצת הסופר דאבלקס.
המחיר של ביצוע זה הוא רגישות מתלורגית. בין 600 ל-950 מעלות צלזיוס, פאזות בין-מתכתיות שבריריות כגון סיגמה וקי יכולות להצטבר תוך דקות, ולשאול כרום ומוליבדנום מהמטריצה, מה שמקלקל גם את העמידות לשבירה וגם את ההתנגדות לקורוזיה. כל שלב בייצור נבנה כדי להעביר את החומר דרך חלון הטמפרטורות הזה במהירות, ולהשאיר אותו במצב של טיפולי פתרון מלא. אותה רגישות מגבילה גם את הרכבה לאחר מכן: כמות החום המוזרמת במהלך הלחיצה, הטמפרטורה בין המעברים, וכל טיפול حراري לאחר הצורה חייבים לכבד את אותם מגבלות תרמיות, משום שמכפלה אידיאלית מהמפעל עלולה עדיין להרוס עקב עשייה לא זהירה בשטח.

דחיסה חמה של הקופסה הריקה
צינור סופר-דפלקס חלק בלי חיבורים מתחיל כבלט מוצק או נקוב, מחומם באינדוקציה לטמפרטורת היציקה, משומן בזגוגית ומדוחף דרך תבנית מעל מנדרל כדי ליצור צינור ריק. היציקה מתאימה לדרגות סגסוגת גבוהות מכיוון שהיא פועלת על החומר תחת מתח דחיסה, אשר מדכא התפצלות במתכת שגמישותה נמוכה בהשוואה ל-304 או 316. טמפרטורת היציקה הגבוהה שומרת על עומסים של עיוות ברמה נשלטת, אך אסור לאפשר לצינור להשהות את עצמו בטווח הבין-מתכתי בעת הקירור, ולכן הוא עובר ישירות לטיפול פתרון.

האריה פתרון והזרקה במים
הטמעה בפתרון היא הטיפול החם הקריטי. השהיה של הצינור בטמפרטורה של כ-1050 עד 1100 מעלות צלזיוס מפזרת כל פאזה סיגמא או חי, מאחדת את הכרום והמolibדנום, ומשחזרת את יחס האוסטניט-פריט המбаланс. השהיה חייבת להסתיים בקירור מים אגרסיבי: קירור מהיר מספיק כדי לקפוא את המיקרו-מבנה ולעצור את היצירת הפאזות מחדש כאשר הצינור עובר שוב בטווח של 950 עד 600 מעלות צלזיוס. קירור איטי מדי הוא אחת מהסיבות הנפוצות ביותר לכישלון בבדיקות מכה או קורוזיה במוצר דופלקס, ולכן נפח מים לקירור וטיפול בחלקים נשלטים, וכן נבדק צינור גמור באמצעות בדיקות מכה ובדיקות קורוזיה לפי ASTM A790 ו-A923.

גידור קור, משיכה וחיזוק
כדי להגיע לממדים ולסיבובים הסופיים, הצינור האב שטופל בטמפרטורת פתרון מועבד קרה על ידי גלגלת פילגר או על ידי משיכה מעל פלטינה. עיבוד קרה באמצעות גלגלת פילגר מקטין הן את הקוטר והן את עובי הדופן בפעולה מבוקרת אחת, ומשפר את מראה המשטח ואת הדיוק הממדי. בנוסף, הוא מגביר את העוצמה דרך קשיחות עבודה, כך שהצינור יכול לעבור עוצמת מתח של 125 ksi במצבו לאחר העיבוד. מאחר שעיבוד קרה מאחסן אנרגיה ומפחית את היציבות, מבצעים טיפול בטמפרטורת פתרון ובצירה בין מעברים כבדים, וטיפול סופי בטמפרטורת פתרון משחזר את המבנה המיקרוסקופי שצוין, אלא אם הלקוח מבקש במפורש מסירה במצב עיבוד קרה עם עוצמה גבוהה יותר. יש לשלוט באופן הדוק בהפחתה בכל מעבר: עיבוד קרה מוגזם במעבר אחד עלול להוביל לקריעת משטח או התפצלות פנימית בחומר שכבר נמוך ביציבות יחסית לאוסטניטים סטנדרטיים, ולכן מאושרים פרמטרי התהליך עבור כל חמה בנפרד.

טבלה: יעדים אוריינטטיביים לתהליך ולתכונות

התקדמות מקומית והיכן ש־2507 מספקת ערך
במשך שנים, צינורות סופר דאבלקס בעלי העוצמה הגבוהה ביותר היו שייכים לקבוצה מצומצמת של יצרנים מחו״ל, אולם מפעלי הפלדה הסיניים השיגו התקדמויות אמיתיות בתחום הניקיון בלהט, בקרת החנקן ובגיליון המכוון, ומעכשיו מייצרים צינורות סופר דאבלקס חלולים ללא מפרקים בעלי עוצמה גבוהה אשר עומדים בדרישות הקשיחות של תחומי האנרגיה הימית והכימיה. הבגרות הזו משפרת את אבטחת האספקה ומקצרת את זמני ההמתנה לקונים שהיו צריכים בעבר לייבא כל מטר.
היישומים מוצדקים את המאמץ. תחומי הנפט והגז באוקיינוס משתמשים ב-2507 לצלב חיצוני, לכבלים מרובים ולמערכות מים ימיים, שם כלורידים חמים ועמוסי חמצן יגרמו במהרה לקיזוז או לשבירה של דרגות נמוכות יותר. שיטות להפיכת מים ימיים למתוקים מסתמכות עליו לצינורות הפוך אוסמוזה בלחץ גבוה ולחלקי פליטת חום. מפעלי כימיקלים וצבעים משתמשים בו לזרמים תהליכיים חומציים ועמוסי כלורידים. הערך שהמוצר מציע זהה בכל מקרה: סופר דאבלקס מאפשר קירות דקיקים יותר תחת לחצים גבוהים בזכות חוזקו, בעוד שמדד PREN שלו שמעל 40 מספק את שולי התנגדות הקורוזיה הדרושים לשמירה על פעילות הנכס. קיר דקיק יותר משמעו גם פחות סגסוגת למטר, מה שמקזז חלקית את המחיר הגבוה יותר לקילוגרם של חום סופר דאבלקס, ומקטין את המשקל במבנים ימיים, שם כל טון של מסה על הפלטפורמה החיצונית עולה יקר. צינורות 2507 מאומתים באמצעות בדיקות PMI, הרכב כימי, מכאניות, פריט, וקורוזיה – זהו מוצר דרמטי שדורש ייצור מדויק ומושכל בכל שלב.

שאלות נפוצות
שאלה: למה טמפרטורת השיקום-פתרון גבוהה כל כך ל-2507?
תשובה: נדרשת טמפרטורה של כ-1050–1100 מעלות צלזיוס כדי להמיס לחלוטין את הפאזות החריגות סיגמה וקי, ולשחזר את האיזון בין המבנה האוסטניטי והפריטי; קירור מהיר לאחר מכן מקבע מבנה זה.
שאלה: האם ניתן לספק סופר דאבלקס במצב עיבוד קרה בעל חוזק גבוה יותר?
תשובה: כן. עיבוד קרה באמצעות גלגלת קרה או משיכה יכול להגביר את חוזק המתיחה עד ל-125 Ksi, אך יש לציין זאת במפורש, מאחר שרוב המשלוחים הסטנדרטיים נמצאים במצב סופי של שיקום-פתרון כדי להשיג עמידות מרבית בפני שבר ותהליך קורוזיה.
צריכים צינורות חלולים מסופר דאבלקס 2507/S32750 עם תיעוד מלא של תכונות מכניות ותהליכים קורוזיביים? פנו לחברה Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. טלפון: +86 577 8922 2595 https://www.chinawqsteel.com/