Ατσάλι διπλής όψης: περιγραφή, προδιαγραφές και χαρακτηριστικά

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Σήμερα, ο χάλυβας διπλής όψης γίνεται όλο και πιο δημοφιλής. Πρακτικά όλες οι εταιρείες στον τομέα της μεταλλουργίας ασχολούνται με την παραγωγή αυτού του τύπου ανοξείδωτου κράματος. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με το τι είναι ο χάλυβας διπλής όψης και τα πλεονεκτήματά του σε αυτό το άρθρο.

Γενικές πληροφορίες

Ο χάλυβας διπλής όψης είναι αναγνωρισμένος σε όλο τον κόσμο. Τι χαρακτηριστικά έχει; Πρώτον, η υψηλή αντοχή αυτού του υλικού επιτρέπει τη μείωση του τελικού βάρους οποιουδήποτε προϊόντος. Δεύτερον, φημίζεται για την τεράστια αντοχή του στη διάβρωση. Αυτό είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο όταν λαμβάνεται υπόψη η αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης.

Αξίζει να πούμε ότι αυτή τη στιγμή η πρώτη ύλη δεν έχει γίνει ακόμη γνωστή στους κατασκευαστές και επομένως κάθε λίγα χρόνια πραγματοποιούνται συνέδρια στα οποία εξετάζονται τεχνικά άρθρα σχετικά με όλα τα χαρακτηριστικά του χάλυβα διπλής όψης. Μέχρι στιγμής, παρά το αρκετά μεγάλο ενδιαφέρον για αυτό το είδος προϊόντος, το παγκόσμιο μερίδιο αγοράς είναι μόνο 1-3%.

Ιστορικό εμφάνισης

Αξίζει να σημειωθεί ότι η ιδέα της δημιουργίαςΤο duplex χάλυβα γεννήθηκε το 1920. Αλλά το πρώτο υλικό εμφανίστηκε μόλις το 1930 στη Σουηδία. Η ευρεία διανομή και χρήση αυτού του τύπου πρώτης ύλης ξεκίνησε μόλις την τελευταία δεκαετία. Ο κύριος λόγος για αυτό έγκειται στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια αυτών των ετών η τεχνολογία παραγωγής έχει βελτιωθεί σημαντικά. Συγκεκριμένα, οι παραγωγοί μπόρεσαν να ελέγξουν την περιεκτικότητά τους σε άζωτο με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Για να κατανοήσετε τα οφέλη και γιατί γεννήθηκε το duplex ανοξείδωτο χάλυβα, πρέπει να κατανοήσετε τους άλλους δύο κύριους τύπους.

Τα ωστενιτικά κράματα, τα οποία είναι AISI 304 ή 08X18H10, καθώς και ποιότητες φερριτικού AISI 430 ή 12X17, είναι αρκετά εύκολο να κατασκευαστούν. Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, αποτελούνται κυρίως από ωστενίτη ή φερρίτη. Αν και χρησιμοποιούνται ευρέως, έχουν τεχνικές ελλείψεις.

Μειονεκτήματα των παραδοσιακών χάλυβων

Αν μιλάμε για ωστενιτικούς χάλυβες, τότε τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν τη χαμηλή αντοχή, καθώς και τη χαμηλή αντοχή στη διάβρωση λόγω καταπόνησης. Όσο για το φερριτικό υλικό, η δύναμή του είναι ελαφρώς υψηλότερη, αλλά και πάλι «δεν φτάνει» το ιδανικό. Επιπλέον, η συγκολλησιμότητα του χάλυβα επιδεινώνεται πολύ με την αύξηση του πάχους του υλικού και γίνεται αρκετά εύθραυστο σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Ένα άλλο μικρό μειονέκτημα του ωστενιτικού κράματος είναι η περιεκτικότητα σε νικέλιο στη σύνθεση. Αυτό οδηγεί σε υψηλότερο κόστος του προϊόντος, με το οποίο, φυσικά, κανένας τελικός καταναλωτής δεν είναι ευχαριστημένος.

Πλεονεκτήματα Duplex

Η ιδέα της δημιουργίας διπλού ανοξείδωτου χάλυβα προήλθε από την επιθυμία να εξισωθούν η φερριτική και η ωστενιτική βάση προκειμένου να αποκτήσουμε ένα νέο, υψηλότερης ποιότητας υλικό. Περίπου η ίδια ποσότητα φερριτικού και ωστενιτικού χάλυβα είχε ως αποτέλεσμα τα ακόλουθα οφέλη:

• Υψηλή αντοχή. Το εύρος ισχύος διαρροής στο 0,2% θα είναι 400 έως 450 MPa, το οποίο είναι 150 έως 200 MPa περισσότερο από ό,τι μπορεί να παρατηρηθεί με ωστενιτικά ή φερριτικά κράματα. Αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι είναι δυνατό να μειωθεί το πάχος του προϊόντος, χωρίς να χάνεται η αντοχή. Και η μείωση του πάχους προκάλεσε μείωση της τελικής μάζας. Αυτό είναι πολύ σημαντικό στον τομέα των κτιριακών κατασκευών, δεξαμενών και δοχείων πίεσης.
• Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του χάλυβα διπλής όψης εκτός από την αντοχή; Η συγκολλησιμότητα του μετάλλου είναι αρκετά καλή ακόμα και με μεγάλα πάχη.
• Υψηλή αντοχή σε κρούση. Πολύ καλύτερο από τα κράματα φερριτικών. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν η θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος πέφτει στους -50 και μερικές φορές στους -80 βαθμούς Κελσίου.
• Υψηλή αντοχή στη διάβρωση λόγω καταπόνησης. Τα ωστενιτικά υλικά είναι πολύ επιρρεπή σε αυτό το ελάττωμα. Αυτή η παράμετρος παίζει σημαντικό ρόλο σε βιομηχανίες όπως δεξαμενές ζυθοποιίας, συμπυκνωτές, πλαίσια πισίνας.
• Οι λέβητες από χάλυβα διπλής όψης είναι πολύ πιο αξιόπιστοι από τους λέβητες ωστενίτη.

Cracking

Προς το παρόν κανονικόΟ χάλυβας υπόκειται σε ένα ελάττωμα όπως η διάβρωση ή η ρωγμή SCC - Stress Corrosion. Αυτός ο τύπος διάβρωσης συμβαίνει συνήθως υπό ορισμένες συνθήκες. Ο αιτιολογικός παράγοντας μπορεί να είναι μια ισχυρή τάση εφελκυσμού, αυξημένη θερμοκρασία (50 βαθμοί Κελσίου πάνω από το μηδέν). Και αν μιλάμε για πισίνες, τότε λόγω της συνεχούς έκθεσης στο νερό, αυτού του είδους η διάβρωση μπορεί να συμβεί ακόμα και στους 25 βαθμούς.

Οι ποιότητες ωστενιτικού χάλυβα επηρεάζονται αρκετά από αυτό το ελάττωμα. Ένα κράμα φερριτικού είναι πιο αξιόπιστο από αυτή την άποψη, καθώς και ο διπλός ανοξείδωτος χάλυβας a890 3a σύμφωνα με το ASTM και άλλες ποιότητες. Ο υψηλός συντελεστής αντίστασης επιτρέπει σε αυτό το υλικό να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή θερμοσιφώνων, δεξαμενών παρασκευής, μονάδων αφαλάτωσης. Όπου δηλαδή υπάρχει αυξημένη θερμοκρασία και επαφή με υγρά.

Απαγορεύεται εντελώς η κατασκευή πλαισίων πισίνας από συνηθισμένους ωστενιτικούς χάλυβες εξαιτίας αυτού του ελαττώματος. Προηγουμένως, ήταν απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ένα κράμα με πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση του κόστους του προϊόντος. Σήμερα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί χάλυβας duplex ή super duplex.

"Super" και "Hyper" duplex υλικό

Αξίζει να πούμε ότι εάν προσθέσετε νικέλιο στον φερριτικό χάλυβα χρωμίου, μπορείτε να αποκτήσετε μια μικτή δομή βάσης. Δηλαδή θα περιέχει και ωστενίτη και φερρίτη. Όπως έχει ήδη γίνει σαφές, ήταν ακριβώς ένα τέτοιο μείγμα που άρχισε να ονομάζεται διπλό υλικό. Τα προθέματα "super" ή "hyper" duplex steel δείχνουν ότι η πρώτη ύλη περιέχει αυξημένητην ποσότητα των συστατικών κραμάτων. Αυτό υποδηλώνει ακόμη μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση από τα συμβατικά υλικά.

Ο χάλυβας "super" και "hyper" διπλής όψης χρησιμοποιείται αρκετά ενεργά στον εξοπλισμό παραγωγής αερίου. Επιπλέον, οι πρώτες ύλες χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες τροφίμων, χημικών, κατασκευών, ακόμη και στην ιατρική.

Υλικό συγκόλλησης

Παρά την καλή συγκολλησιμότητα αυτού του προϊόντος, πρέπει να τηρούνται ορισμένοι κανόνες. Πριν ξεκινήσετε τη συγκόλληση, προσέξτε τα εξής:

• για να εξασφαλιστεί καλή ποιότητα διείσδυσης του υλικού, το κενό στη ρίζα του αρμού και η γωνία κοπής των άκρων πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερα από ό,τι για τον συνηθισμένο χάλυβα.
• η άρθρωση, καθώς και το μέταλλο γύρω από αυτό το μέρος, συνιστάται να καθαρίζονται σχολαστικά από τυχόν μόλυνση.
• μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο βούρτσες από μεταλλικό σύρμα με αντοχή στη διάβρωση.
• το ηλεκτρόδιο συγκόλλησης πρέπει να είναι στεγνό.

Κατά τη συγκόλληση χάλυβα διπλής όψης, ακολουθήστε αυτούς τους κανόνες:

• Είναι πολύ σημαντικό να παρακολουθείτε μια παράμετρο όπως η είσοδος θερμότητας. Δεν πρέπει να είναι πολύ χαμηλό ή, αντίθετα, πολύ υψηλό. Για συνηθισμένο χάλυβα διπλής όψης, κατά τη συγκόλληση θα πρέπει να τηρείται ένα εύρος 0,5-2,5 kJ/mm. Επιπλέον, η θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 200 βαθμούς Κελσίου.
• Δεν πρέπει να εμφανίζεται σκωρία στο πίσω μέρος της συγκόλλησης. Εδώ είναι πολύ σημαντικό να επιλέξετε το σωστό αέριο που θα προστατεύει τη ρίζα της ραφής. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μείγμα αερίων για προστατευτικούς σκοπούς είναι αργό υψηλής καθαρότητας και υδρογόνο ή άζωτο.
• Η συγκόλληση πρέπει να πραγματοποιείται μόνο από άτομο με υψηλή εξειδίκευση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε σημεία εγκαυμάτων, το μέταλλο θα αυξήσει πολύ την τάση για διάβρωση, ενώ υπάρχει επίσης μεγάλη πιθανότητα ρωγμών.
• Κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, μην κάνετε ευρείες εγκάρσιες δονήσεις του ηλεκτροδίου. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική παροχή θερμότητας, η οποία θα είναι αντίθετη με τους κανόνες.

Εργασία μετά τη συγκόλληση

Υπάρχουν ορισμένες οδηγίες που πρέπει να ακολουθήσετε μετά τη συγκόλληση.

• Για να διασφαλιστεί η υψηλή αντιδιαβρωτική προστασία του μετάλλου συγκόλλησης, πρέπει να καθαριστεί σχολαστικά. Είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε εντελώς το φιλμ οξειδίου και να αφαιρέσετε όλα τα υπολείμματα σκωρίας.
• Οι εργασίες βουρτσίσματος γίνονται μόνο με το χέρι και μόνο με συρμάτινη βούρτσα με ιδιότητες αντοχής στη διάβρωση. Εάν χρησιμοποιηθούν μηχανικές συσκευές, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μικροσκίσιμο στην περιοχή της ραφής, γεγονός που θα μειώσει την αντοχή της.
• Πιο συχνά, δεν απαιτείται θερμική επεξεργασία της ραφής μετά τη συγκόλληση.

Ελλείψεις πρώτων υλών

Παρά την εξάπλωση του υλικού και τα φαινομενικά προφανή και σημαντικά πλεονεκτήματά του, εξακολουθεί να μην έχει λάβει καθολική αναγνώριση και, πιθανότατα, δεν θα πάρει ποτέ το προβάδισμα στην αγορά. Αυτό οφείλεται σε πολλά μειονεκτήματα,που αξίζει να γνωρίσετε. Εξαιτίας τους, ένα τέτοιο κράμα θα είναι πάντα "θέση".

Αξίζει αμέσως να ξεκινήσετε με την υψηλή αντοχή του υλικού. Θα φαινόταν σημαντικό πλεονέκτημα, αλλά γίνεται τεράστιο μειονέκτημα όταν καθίσταται απαραίτητη η επεξεργασία μετάλλου με μηχανικά μέσα ή πίεση. Ένα άλλο μειονέκτημα της υψηλής αντοχής είναι η ισχυρή μείωση της πιθανότητας πλαστικής παραμόρφωσης. Για το λόγο αυτό, οι πρώτες ύλες διπλής όψης δεν είναι στην πραγματικότητα κατάλληλες για την παραγωγή προϊόντων που πρέπει να έχουν υψηλή ολκιμότητα.

Ακόμα και όταν η πλαστικότητα, όπως φαίνεται, είναι σε αποδεκτό επίπεδο για εργασία, πρέπει να καταβάλετε μεγάλες προσπάθειες. Για το λόγο αυτό, οι αμφίδρομοι χάλυβες και τα κράματα για εξαρτήματα λαδιού και αερίου δεν χρησιμοποιούνται ευρέως.

Το επόμενο μειονέκτημα είναι η μεγάλη τεχνολογική πολυπλοκότητα του ανοξείδωτου χάλυβα διπλής τήξης. Το ωστενιτικό και το φερριτικό υλικό λιώνει πολύ πιο εύκολα. Εάν παραβιαστεί η τεχνολογία κατασκευής, ειδικά κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας, θα σχηματιστούν στο υλικό άλλες φάσεις εκτός από τον ωστενίτη και τον φερρίτη, κάτι που είναι εντελώς ανεπιθύμητο. Τις περισσότερες φορές εμφανίζεται φάση σίγμα ή ευθραυστότητα 475 μοιρών.

Ανεπιθύμητες φάσεις στις πρώτες ύλες

Η φάση Σίγμα σχηματίζεται σε ένα τέτοιο προϊόν στους 1000 βαθμούς Κελσίου και άνω. Συνήθως, αυτές οι θερμοκρασίες εμφανίζονται εάν η διαδικασία ψύξης μετά τη συγκόλληση ή κατά τη διάρκεια της παραγωγής δεν είναι αρκετά γρήγορη. Επιπλέον, τα περισσότερα στοιχεία κραμάτων θα περιέχονται σεσύνθεση, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα εμφάνισης μιας τέτοιας φάσης. Με άλλα λόγια, η δημιουργία χάλυβα super duplex ή hyper duplex είναι εξαιρετικά δύσκολη.

Όσον αφορά την ευθραυστότητα 475 μοιρών, εμφανίζεται στην περίπτωση του σχηματισμού μιας φάσης που ονομάζεται άλφα-εγκεφαλικό επεισόδιο. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η πιο επικίνδυνη θερμοκρασία είναι οι 475 βαθμοί Κελσίου, αλλά το πρόβλημα μπορεί να εμφανιστεί και σε πολύ χαμηλότερες τιμές, περίπου 300 βαθμούς. Εξαιτίας αυτού, επιβάλλεται μέγιστος περιορισμός θερμοκρασίας στη χρήση προϊόντων από αυτόν τον τύπο πρώτης ύλης. Φυσικά, εξαιτίας αυτού, το πεδίο εφαρμογής του χάλυβα περιορίζεται ακόμη περισσότερο.

Με βάση όλα τα παραπάνω, μπορούμε να βγάλουμε ένα τέτοιο συμπέρασμα. Οι ποιότητες χάλυβα διπλής όψης είναι μια καλή λύση και αντικατάσταση για τυπικά υλικά, αλλά σε πολύ στενό πεδίο.

Αποτελέσματα

Το κράμα διπλής όψης χρησιμοποιείται πολύ λιγότερο ευρέως από άλλους τύπους μετάλλων. Ωστόσο, είναι δημοφιλές σε ορισμένες περιοχές. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται στον τομέα των πετροχημικών, στην αυτοκινητοβιομηχανία και στην παραγωγή πισινών. Η εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης, η αντοχή στη διάβρωση και η υψηλή αντοχή στη φθορά καθιστούν αυτό το υλικό ένα πραγματικό εύρημα για πολλούς.