Супердуплексная стальная труба ASTM A789: UNS S32205, S31803, S32750 и S32760 для теплообменников.

Что такое ASTM A789?

ASTM A789 — это спецификация для бесшовных и сварных труб из ферритной/аустенитной (дуплексной) нержавеющей стали, предназначенных для эксплуатации в условиях общей коррозии. Он охватывает как стандартные дуплексные, так и супердуплексные сорта, и это спецификация, наиболее часто используемая для пучков нагревателей, трубок воздухоохладителей, трубок конденсатора, змеевиков резервуаров и аналогичных компонентов тепло-передачи тепла в химической, нефтехимической, опреснительной и морской промышленности. В отличие от аустенитных марок серии 300-, дуплексные стали сочетают в себе ферритную-аустенитную двухфазную микроструктуру, что дает им примерно в два раза больший предел текучести, чем у 316L, а также гораздо лучшую стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением.

Охватываемые марки и химический состав

Обычно указываются четыре марки: дуплексные марки UNS S31803 и UNS S32205 и супердуплексные марки UNS S32750 и UNS S32760. Пределы состава (весовые проценты) приведены ниже.

Элемент	S31803	S32205	S32750	S32760
Углерод (С)	Меньше или равно 0,030	Меньше или равно 0,030	Меньше или равно 0,030	Меньше или равно 0,030
Марганец (Mn)	Меньше или равно 2,00	Меньше или равно 2,00	Меньше или равно 1,20	Меньше или равно 1,00
Фосфор (Р)	Меньше или равно 0,030	Меньше или равно 0,030	Меньше или равно 0,035	Меньше или равно 0,030
Сера (S)	Меньше или равно 0,020	Меньше или равно 0,020	Меньше или равно 0,020	Меньше или равно 0,010
Кремний (Si)	Меньше или равно 1,00	Меньше или равно 1,00	Меньше или равно 0,80	Меньше или равно 1,00
Хром (Cr)	21.0 - 23.0	22.0 - 23.0	24.0 - 26.0	24.0 - 26.0
Никель (Ni)	4.5 - 6.5	4.5 - 6.5	6.0 - 8.0	6.0 - 8.0
Молибден (Мо)	2.5 - 3.5	3.0 - 3.5	3.0 - 5.0	3.0 - 4.0
Азот (Н)	0.08 - 0.20	0.14 - 0.20	0.24 - 0.32	0.20 - 0.30
Медь (Cu)	-	-	Меньше или равно 0,50	0.50 - 1.00
Вольфрам (Ж)	-	-	-	0.50 - 1.00

Механические свойства согласно ASTM A789

Свойство	S31803 / S32205	S32750	S32760
Предел прочности, мин (МПа)	620	800	750
Предел текучести 0,2%, не менее (МПа)	450	550	550
Удлинение, мин (%)	25	15	25

Эти минимальные значения примерно в два раза превышают предел текучести отожженной стали 316L (минимум 170 МПа), что позволяет сделать стенки трубок тоньше при том же расчетном давлении -, что является важной экономией в конструкции пучков и змеевиков.

Коррозионная стойкость и PREN

Устойчивость к точечной коррозии дуплексных марок обычно выражается эквивалентным числом сопротивления точечной коррозии PREN=Cr + 3.3 × Mo + 16 × N. При расчете на основе номинальных составов S31803 и S32205 попадают в диапазон около 34-36, а S32750 и S32760 достигают значений около 40 или выше. Для сравнения, для стали 316L это число составляет примерно 26. Вот почему дуплексные и супердуплексные марки рекомендуются для теплообменников, охлаждаемых морской водой-, технологических потоков с содержанием хлоридов и соляных растворов, где аустенитные марки подвергаются коррозионному растрескиванию под напряжением или хлоридной коррозией. В супердуплексные марки добавляются медь и вольфрам (S32760) для дальнейшего повышения стойкости к хлоридно-кислым средам.

Вопросы изготовления и обслуживания

Дуплексные трубки обычно поставляются в-отожженном состоянии. Сварка требует контролируемого подвода тепла и, в большинстве случаев, использования сверхлегированной присадки типа S32205 или S32750 для поддержания баланса аустенита-феррита в металле сварного шва; предварительный нагрев обычно не требуется. Поскольку дуплексные стали склонны к явлениям охрупчивания в диапазоне 280-500 градусов, следует избегать длительной эксплуатации при температурах выше примерно 300 градусов, а трубы проектируются в температурных пределах, указанных в нормативах по давлению. После горячей штамповки стандартной практикой является отжиг на раствор с последующим быстрым охлаждением.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между S31803 и S32205?

S32205 имеет более узкий диапазон содержания хрома (22,0–23,0%), более высокий минимум молибдена (3,0–3,5%) и более высокий минимум азота (0,14–0,20%), чем S31803, что улучшает стойкость к точечной коррозии и является причиной того, что S32205 в настоящее время является наиболее широко используемой дуплексной маркой.

Что означает PREN и почему это важно?

PREN (эквивалентное число питтинговой устойчивости) представляет собой расчетный показатель питтинговой устойчивости: PREN=Cr + 3.3 × Mo + 16 × N. Более высокое значение указывает на лучшую устойчивость к хлоридной питтинговой коррозии; классы супердуплекса достигают около 40 по сравнению с примерно 26 у 316L.

Труба А789 бесшовная или сварная?

ASTM A789 охватывает как бесшовные, так и сварные дуплексные трубы, предназначенные для эксплуатации в условиях общей коррозии. Для трубной продукции ASTM A790 охватывает ту же группу марок.

Для чего используются супердуплексные трубки?

Типичные области применения включают теплообменники и конденсаторы для морской воды, воздухоохладители, комплекты нагревателей, нагревательные змеевики резервуаров, химические технологические линии и другие устройства с высоким содержанием хлоридов-, где требуются как высокая прочность, так и питтинговая стойкость.

Можно ли сваривать дуплексные трубки без термообработки после-сварки?

Да, в большинстве случаев. Требуются правильные процедуры сварки с контролируемым подводом тепла и соответствующим или-легированным присадочным материалом; Отжиг после-сварочного раствора обычно применяется при тяжелых условиях эксплуатации или после горячей штамповки.

В чем разница между А789 и А790?

A789 охватывает бесшовные и сварные дуплексные трубы для общей коррозионной эксплуатации, а A790 — бесшовные и сварные дуплексные трубы. Химический состав и механические требования аналогичны.