Super duplex S32750/2507: Ražošana ar ekstrūziju, risinājuma atkausēšanu un auksto velmēšanu

Super duplux S32750, parasti saukta par 2507, ir nomināli 25Cr-7Ni-4Mo-N nerūsējošā tērauda sakausējums. Tās bezšuvju caurules ražo, izmantojot karsto ekstrūziju, augstas temperatūras risinājuma termisko apstrādi (aptuveni 1050–1100 °C), ātru ūdens dzesēšanu un auksto pilgerēšanu vai vilkšanu. Šis ražošanas process veido līdzsvarotu aptuveni 50/50 austēnīta–ferīta mikrostruktūru ar pittinga pretestības ekvivalenta skaitli virs 40 un minimālo izturību stiepšanā aptuveni 550 MPa (apmēram 80 ksi); aukstā kaltā caurule sasniedz izturību stiepšanā aptuveni 125 ksi. Spēks, kas kombinēts ar korozijas izturību, ir iemesls, kādēļ 2507 tiek norādīts visagresīvākajām hlorīdu saturošajām lietojumprogrammām.

Metalurģija aiz skaitļiem
Superduplex materiāla veiktspēja izriet no apzināti izveidotās divfāžu struktūras. Ferīts nodrošina augstu izturību un pretestību hlorīdu izraisītai stresa korozijas plaisošanai; austēnīts nodrošina triecienizturību un vispārējo korozijas izturību. Nominālā ķīmiskā sastāva parametri — aptuveni 25 % hroma, 7 % niķeļa, 4 % molibdēna un 0,24–0,32 % slāpekļa — ir noteikti tā, lai pēc risinājuma atkausēšanas abas fāzes būtu aptuveni vienādas. Slāpeklis ir galvenais modernais regulēšanas elements: tas ir spēcīgs austēnīta veidotājs, paaugstina izturību ar cietā šķīduma cietināšanu un ievērojami palielina pretestību plaisošanai. Aprēķinot PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N, tipiskam 2507 sakausējuma maisījumam PREN vērtība sasniedz aptuveni 43, kas droši pārsniedz 40 robežvērtību, kura definē superduplex klasi.
Tās veiktspējas cena ir metalurģiska jutība. Aptuveni no 600 līdz 950 grādiem pēc Celsija kļūst trausli starpmetāliski fazi, piemēram, sigma un chi, kas var izdalīties minūšu laikā, atņemot hroma un molibdēna no matricas un sabojājot gan triecienizturību, gan korozijas izturību. Katrs ražošanas posms ir izstrādāts tā, lai materiāls ātri tiktu novadīts caur šo temperatūru diapazonu un paliktu pilnīgi risinājumā apstrādāts. Tā pati jutība ierobežo arī vēlāko apstrādi: metināšanas siltuma pievade, starppasaules temperatūra un jebkāda pēc formas veidošanas siltuma apstrāde visi ir jāveic ievērojot tās pašas termiskās robežas, jo pat ideāls rūpnīcas produkts var tikt sabojāts neuzmanīgā darbībā uz vietas.

Doziju dobuma karstā ekstrūzija
Nevainīgas superdivas caurules ražošana sākas ar cietu vai urbtu billetu, ko indukcijas cepeškrāsnī uzsilda līdz izspiešanas temperatūrai, pēc tam ar stikla lubrikāciju izspiež caur matricu uz mandrela, lai veidotu dobu pamatcauruli. Izspiešana ir piemērota augstā sakausējuma kvalitātēm, jo materiāls tiek apstrādāts spiedes slodzē, kas novērš plaisu veidošanos metālā, kas ir daudz mazāk pieļaujošs nekā 304 vai 316. Augstā izspiešanas temperatūra ļauj kontrolēt deformācijas slodzes, taču atdzišanas laikā caurulei nedrīkst palikt intermetāliskajā temperatūru diapazonā, tāpēc tā tiek nekavējoties novadīta uz risinājuma apstrādi.

Risinājuma atkausēšana un ūdens dzesēšana
Risinājuma termiskā apstrāde ir lēmjošā termiskā apstrāde. Caurules uzturēšana aptuveni 1050–1100 grādu Celsija temperatūrā izšķīdina jebkuru sigmas vai hi fāzi, vienmērīgi sadala hroma un molibdēna saturu un atjauno līdzsvarotu austēnīta–ferīta attiecību. Uzturēšanai jāsekos intensīva ūdens dzesēšana: ātra dzesēšana, lai „aizsalst“ mikrostruktūra un apturtu atkārtotu izdalīšanos, kamēr caurule atkal pāriet caur 950–600 grādu Celsija temperatūru diapazonu. Pārāk lēna dzesēšana ir viena no biežākajām divfāžu izstrādājumu trieciena vai korozijas testu neveiksmēm, tāpēc tiek kontrolēts dzesēšanas ūdens daudzums un detaļu apstrāde, kā arī pabeigtās caurules tiek pārbaudītas, veicot trieciena un korozijas testus saskaņā ar ASTM A790 un A923.

Aukstā pilgerēšana, velšana un nostiprināšana
Lai sasniegtu galīgos izmērus un pieļaujamās novirzes, risinājuma termiski apstrādāto cauruli aukstā stāvoklī deformē ar pilgera velmēšanu vai velkot pāri sprauslai. Aukstā pilgera velmēšana vienā kontrolētā operācijā samazina gan diametru, gan sieniņu biezumu, kā arī uzlabo virsmas apdarēšanu un izmēru precizitāti. Turklāt tā palielina izturību, izmantojot deformācijas cietināšanu, kas ļauj caurulei sasniegt vairāk nekā 125 ksi (862 MPa) stiepes izturību bez papildu termiskās apstrādes. Tā kā aukstā deformācija saglabā enerģiju un samazina izstiepamību, starpposma risinājuma termiskā apstrāde ar dzesēšanu tiek veikta pēc lielām deformācijām, bet galīgā risinājuma termiskā apstrāde atjauno norādīto mikrostruktūru, ja tikai klientis specifiski nepieprasa cauruli ar auksto deformāciju un augstāku izturību. Katras operācijas deformācijas pakāpe jākontrolē stingri: pārāk liela aukstā deformācija vienā operācijā var izraisīt virsmas plaisas vai iekšējas plaisas materiālā, kurš jau ir zemas izstiepamības salīdzinājumā ar standarta austēnītiskajiem materiāliem, tāpēc procesa parametri tiek validēti katram kausējumam.

Tabula: Orientējošie procesa un īpašību mērķi

Vietējā progresija un 2507 vērtības piegāde
Gadu gaitā augstākās stiprības superdivas tubulārās caurules piederēja tikai dažām ārzemju ražotājām, taču ķīniešu rūpnīcas ir panākušas reālus metalurģiskus sasniegumus kausējuma tīrībā, slāpekļa koncentrācijas kontrolē un kontrolētā aukstajā deformācijā, un tagad ražo augstas stiprības superdivas bezšuvju caurules, kas atbilst stingrajām jūras un ķīmiskās rūpniecības prasībām. Šis nobriešanas process uzlabo piegādes drošību un saīsina piegādes laikus pircējiem, kuriem agrāk bija jāimportē katrs metrs.
Lietojumi attaisno pūli. Jūras naftas un gāzes rūpniecībā 2507 izmanto virszemes cauruļvadiem, umbilikālajām sistēmām un jūras ūdens sistēmām, kur siltie, skābekli saturošie hlorīdi ātri izraisītu bedrītes vai plaisas mazāk izturīgos sakausējumos. Jūras ūdens desalinācijā to izmanto augsspiediena pretapstrādes cauruļvadiem un siltuma atdalīšanas sekcijām. Ķīmisko un krāsvielu rūpnīcas izmanto to skābās, hlorīdus saturošās tehnoloģiskās plūsmās. Katrā gadījumā vērtības piedāvājums ir viens un tas pats: superdivīzijas sakausējums ļauj izmantot plānākas sienas augstākam spiedienam, jo tam ir liela izturība, kamēr tā PREN vērtība virs 40 nodrošina korozijas drošības rezervi, kas ļauj ekspluatēt iekārtu ilgāku laiku. Plānāka siena nozīmē arī mazāku sakausējuma daudzumu uz metru, kas daļēji kompensē augstāko kilograma cenu superdivīzijas sakausējuma siltumapstrādē, kā arī samazina svaru jūras platformās, kur katrs tonna virszemes masas ir īpaši dārgs.

Bieži uzdotie jautājumi
J: Kāpēc risinājuma atkausēšanas temperatūrai 2507 ir tik augsta?
A: Lai pilnībā izšķīdinātu kaitīgās sigmas un hi fāzes un atjaunotu austēnīta–ferīta struktūru, nepieciešama aptuveni 1050–1100 grādu Celsija temperatūra; ātra dzesēšana pēc tam „aizslēdz” šo struktūru.
J: Vai superdivīzijas tēraudu var piegādāt ar augstāku stiprumu, iegūtu aukstā deformācijā?
A: Jā. Aukstā pilgerēšana vai velšana var palielināt stiepes izturību līdz aptuveni 125 ksi, taču to jānorāda pasūtījumā, jo lielākā daļa standarta piegāžu ir beidzot risinājuma atkausētas maksimālās izturības un korozijas izturības nodrošināšanai.
Vai nepieciešamas superdivīzijas 2507/S32750 bezšuvju caurules ar pilnu mehānisko un korozijas dokumentāciju? Sazinieties ar Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. Tālrunis +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/