труба из дуплексной нержавеющей стали марки 2205: области применения и преимущества

труба из дуплексной нержавеющей стали марки 2205 — это прочный и коррозионностойкий материал, широко применяемый во многих трубопроводных системах. Она обладает высокой механической прочностью, хорошей обрабатываемостью и благоприятными физическими свойствами.

Благодаря этим характеристикам многие отрасли промышленности полагаются на сталь марки 2205. Среди них — морская нефтегазовая отрасль, химические предприятия и морские системы. Материал хорошо зарекомендовал себя в морской воде, где многие другие стали теряют работоспособность. По сравнению с нержавеющей сталью марки 316L она обладает почти вдвое более высоким пределом текучести и повышенной стойкостью к коррозии, вызванной хлоридами.

Однако ни один материал не подходит для всех ситуаций. Эксплуатационные характеристики стали марки 2205 зависят от условий и способа её применения. Поэтому знание её сильных сторон и ограничений помогает правильно подобрать материал для конкретного применения и избежать проблем в процессе эксплуатации.

Что такое дуплексная нержавеющая сталь марки 2205?

дуплексная нержавеющая сталь 2205 является двухфазным сплавом, содержащим 50 % феррита и 50 % аустенита. В отличие от нержавеющей стали серии 300, этот материал обладает высокой прочностью и легко сопротивляется коррозии. Поэтому его можно использовать в агрессивных средах, например, в морской, нефтегазовой отраслях.

Обратите внимание: сплав 2205 выпускается в двух марках. Первая — S31803, это исходная марка. Вторая — S32205, в которой установлены более жёсткие допуски на содержание хрома, молибдена и азота. Таким образом, S32205 представляет собой усовершенствованную версию S31803 и обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики.

Что касается химического состава, дуплексная сталь 2205 содержит ряд элементов. Наиболее распространённые из них приведены в таблице ниже:

Эти элементы в совокупности обеспечивают превосходство над возможностями однофазной микроструктуры. Например, 22 % хрома отвечают за общую коррозионную стойкость, а 3 % молибдена повышают сопротивление питтинговой коррозии. Другие элементы, такие как никель процентное содержание стабилизирует аустенитную фазу, в то время как азот оптимизирует баланс феррит-аустенит.

Каковы механические свойства труб из дуплексной стали 2205?

дуплексная сталь 2205 обладает впечатляющими механическими свойствами, включая высокую ударную вязкость, предел текучести и предел прочности, что обеспечивает её эффективную работу в тяжёлых и требовательных условиях эксплуатации.

• Прочность на растяжение: Предел прочности при растяжении дуплексной стали 2205 составляет от 620 до 655 МПа (90–95 ksi). Такое высокое значение позволяет использовать трубы с более тонкими стенками, сохраняя при этом безопасность эксплуатации под рабочим давлением.
• Предел текучести: нержавеющая сталь марки 2205 имеет предел текучести при остаточной деформации 0,2 %, соответствующий минимальным техническим требованиям — 450 МПа (65 ksi). Это примерно вдвое превышает предел текучести стали 316L, составляющий 170 МПа. Таким образом, она обеспечивает отличные конструкционные характеристики для ваших компонентов.
• Длина растяжения: Дуплексная сталь 2205 имеет значение удлинения более 25 % при длине измерительного участка 50 мм. Хотя это значение ниже, чем 40 % у аустенитных марок, оно вполне достаточно и обеспечивает высокую степень пластичности. Таким образом, вы можете с уверенностью использовать этот материал в безопасных конструкционных и трубопроводных применениях.
• Твердость: Дуплексная сталь 2205 характеризуется твёрдостью до 293 HB (по Бринеллю) или 32 HRC (по Роквеллу C). Благодаря этому её легко обрабатывать, а также она обладает исключительной стойкостью к износу.
• Коррозионная стойкость: В отличие от стали 316L, дуплексная сталь 2205 обладает превосходной стойкостью к питтинговой, стресс-коррозионной и щелевой коррозии. Поэтому её можно применять в морской, нефтегазовой отраслях без опасений по поводу коррозии.
• Ударная вязкость: При комнатной температуре дуплексная сталь 2205 демонстрирует высокую ударную вязкость свыше 100 Дж (по Шарпи, V-образный надрез). Это означает, что ваш компонент не будет легко разрушаться. Кроме того, она сохраняет хорошую и стабильную вязкость при температурах около −50 °C (−58 °F), поэтому её можно использовать в криогенных применениях.

Каковы основные области применения труб из дуплексной стали 2205?

дуплексная нержавеющая сталь марки 2205 находит применение во многих отраслях промышленности, включая нефтегазовую, химическую переработку, морское судостроение и другие. Ниже приведено, как можно использовать этот металл в каждой из этих отраслей:

1) Нефтегазовая отрасль

Оффшорный сектор нефтегазовой отрасли занимает первое место среди отраслей, наиболее зависимых от труб из дуплексной стали 2205. Этот материал можно использовать для решения различных задач — например, для систем обработки пластовой воды, подачи морской воды и линий химического реагента. Это объясняется способностью стали 2205 противостоять коррозии под напряжением в хлоридных средах (в частности, в морской воде), а также выдерживать высокие механические нагрузки.

И это ещё не всё: сталь 2205 также применима для подводных поточных линий и подъёмных труб (ризеров) в условиях мелководья. Кроме того, в условиях эксплуатации при наличии «кислого газа», содержащего сероводород, она демонстрирует высокую надёжность благодаря устойчивости к коррозии под напряжением в сероводородсодержащей среде, что соответствует требованиям стандарта NACE MR0175 / ISO 15156-1 по предельным значениям.

2) Химическая переработка

В химическая обработка растений вы найдете 2205 в соединениях резервуаров для хранения, трубках теплообменников и патрубках сосудов под давлением. Это связано с тем, что данный металл способен выдерживать агрессивные условия, такие как органические кислоты, растворы хлоридов и окислительные среды, например уксусная и фосфорная кислоты.

В сосудах под давлением можно применять более тонкие стенки благодаря высокой пределу текучести дуплексной стали 2205. В результате снижается расход материала и сокращается время изготовления, а также исключается риск коррозионного растрескивания под напряжением, которому часто подвержены марки 304L и 316L при эксплуатации в хлоридсодержащих средах.

3) Морское и офшорное оборудование

Если вы занимаетесь судостроением, вы можете использовать дуплексную сталь 2205 для систем охлаждения морской водой, балластных линий и систем пожаротушения. Благодаря этому компоненты служат дольше, поскольку сталь 2205 не подвержена коррозии в застойной морской воде.

Аналогичным образом, сталь 2205 может применяться для напорных трубопроводов подачи воды в установках опреснения с обратным осмосом. Это обусловлено способностью металла выдерживать одновременное воздействие высокого содержания хлоридов, повышенных температур и механических нагрузок.

4) Целлюлозно-бумажная промышленность

дуплексная сталь 2205 устойчива к воздействию хлоридов и предотвращает коррозионное растрескивание под напряжением. Поэтому её можно использовать в целлюлозно-бумажной промышленности для операций отбеливания.

Кроме того, если в вашем отбельном цехе применяются гипохлорит натрия или диоксид хлора, этот материал оказывается особенно полезным. В отличие от аустенитных марок сталей, которые могут преждевременно подвергаться питтинговой коррозии.

5) Другие отрасли

Вы можете использовать нержавеющая сталь 2205 во многих других отраслях, где предъявляются высокие требования к чистоте и стойкости к коррозии. Среди них:

• Переработка пищевых продуктов: Сталь 2205 можно использовать в линиях для рассола и системах очистки «на месте» (CIP), поскольку она устойчива к коррозии и обеспечивает соблюдение гигиенических требований в пищевой промышленности.
• Фармацевтика: Дуплексная сталь подходит для технологических трубопроводов, транспортирующих активные компоненты в агрессивных растворителях. Таким образом, вы не только соблюдаете гигиенические стандарты, но и получаете высокую механическую прочность.
• Контроль загрязнения: Если вы работаете в сфере контроля загрязнений окружающей среды, дуплексная сталь 2205 — это экономически эффективный материал. Она хорошо зарекомендовала себя в оборудовании, эксплуатируемом в условиях воздействия серной кислоты и потоков, богатых хлоридами, обеспечивая его длительный срок службы.

Каковы ограничения дуплексной нержавеющей стали марки 2205 в трубах?

Как и любой другой материал, дуплексная сталь 2205 также имеет свои недостатки. Во-первых, она устойчива только при температурах до 300 °C (572 °F). Это означает, что при длительном воздействии высокой температуры образуются сигма-фаза и хи-фаза. В результате формируются локальные участки коррозии, а материал становится хрупким.

Во-вторых, низкие температуры ниже −50 °C вызывают иные проблемы. При работе с этим материалом при столь низких температурах ферритная фаза претерпевает переход от пластичного состояния к хрупкому. Данное явление снижает ударную вязкость материала и повышает риск хрупкого разрушения при ударных нагрузках.

Ещё одним недостатком дуплексной стали 2205 является необходимость проявлять повышенную осторожность при её обработке по сравнению с аустенитными марками. В противном случае некачественное холодное гибление приведёт к увеличению упругого отскока и ограничит степень деформации материала до проведения отжига.

Кроме того, обработка сплава 2205, как правило, осуществляется примерно на 20 % медленнее, чем обработка сплава 316L. Это означает, что инструмент изнашивается быстрее. Поэтому для поддержания разумного уровня производственных затрат необходимо использовать твердосплавные или керамические режущие пластины с износостойкими покрытиями.

Наконец, сварка требует более строгого контроля. Короче говоря, для сохранения баланса ферритной и аустенитной фаз и предотвращения чрезмерного образования феррита в шве необходимо применять присадочные материалы, содержащие азот, например, проволоку ER2209.

Часто задаваемые вопросы

Является ли труба из дуплексной стали 2205 экономически выгодной?

дуплексная сталь 2205 позволяет сэкономить деньги в долгосрочной перспективе. Например, благодаря высокой прочности материала можно проектировать трубы с более тонкими стенками, что снижает расходы на материал и монтаж. Одновременно с этим высокая коррозионная стойкость обеспечивает длительный срок службы труб при меньших затратах на техническое обслуживание.

В чём разница между трубами из дуплексной стали 2205 и нержавеющей стали 316?

Трубы из дуплексной стали 2205 и стали 316 отличаются в первую очередь эксплуатационными характеристиками каждого материала. Трубы из дуплексной стали 2205 обладают почти вдвое большей прочностью по сравнению со сталью 316. Кроме того, они обеспечивают повышенную стойкость к коррозии под напряжением в хлоридных средах, что позволяет применять их в агрессивных условиях.

с другой стороны, трубы из стали 316 характеризуются более высокой пластичностью и надёжнее выдерживают повышенные температуры. Поэтому они хорошо подходят для применения в условиях умеренного воздействия коррозии, когда важна гибкость конструкции.

Можно ли сваривать дуплексные трубы 2205?

Да, дуплексные трубы 2205 можно сваривать, при условии использования соответствующего присадочного материала, например, ER2209. Также необходимо контролировать тепловложение и обеспечивать защиту расплавленной сварочной ванны. При соблюдении этих условий сварной шов сохраняет высокую прочность и коррозионную стойкость, сопоставимую со стойкостью основного металла.

Сколько стоят трубы из дуплексной стали 2205?

дуплексная сталь 2205 обойдется вам в 1,5–2 раза дороже аналогичной трубы из стали 316L по массе. Фактические цены зависят от рыночной конъюнктуры, объёма заказа, габаритов и поставщика. Поэтому рекомендуем обратиться к вашему поставщику за точным коммерческим предложением.

Заключение

трубы из дуплексной нержавеющей стали 2205 обеспечивают более высокие эксплуатационные характеристики и лучшую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными сталями. Они обладают пределом текучести, приблизительно вдвое превышающим предел текучести стали 316L. Следовательно, вы можете использовать стенки меньшей толщины и при этом полностью удовлетворять требованиям по эксплуатационным характеристикам, что снижает затраты на материалы и общий вес системы.

И это ещё не всё: сталь 2205 демонстрирует превосходную стойкость к коррозии под напряжением в хлоридсодержащих средах и к питтинговой коррозии. Поэтому при монтаже морских инфраструктурных объектов, систем забора и обработки морской воды, а также оборудования для химической промышленности применение стали 2205 обеспечивает длительный и надёжный срок службы.

Однако вы должны убедиться, что приобретаете материалы от надежного поставщика для гарантированной производительности благодаря Voyagemetal. Мы обеспечиваем прослеживаемость материалов, правильную термообработку и соответствие стандартам ASTM, ASME или EN.