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La selezione di un grado di materiale per flange in acciaio duplex adatto a un particolare scenario applicativo richiede un'attenta considerazione delle proprietà del mezzo (corrosività, composizione), delle condizioni operative (temperatura, pressione), dei requisiti di proprietà meccaniche, del budget di costo e di altri fattori. Di seguito è riportata una procedura di selezione sistematica e la sua logica principale:
I. Definire i parametri chiave dello scenario applicativo
1. Valutazione della corrosività del mezzo
Concentrazione di ioni cloruro (Cl-):
Ambiente a basso contenuto di Cl- (<1000 ppm): è disponibile acciaio duplex economico (ad es. 2304).
Ambiente a medio contenuto di Cl- (1000~5000 ppm): l'acciaio duplex standard (ad es. 2205) è adatto.
Ambiente ad alto contenuto di Cl- (>5000 ppm) o contenente solfuro di idrogeno (H₂S), acqua di mare, soluzione salina: è necessario acciaio super duplex (ad es. 2507, 2553).
pH e tipo di mezzo:
Mezzi acidi / alcalini: concentrarsi sul contenuto di Cr e Mo, Cr per la resistenza all'ossidazione, Mo per la resistenza alla riduzione.
Agenti fluorurati (F-) o fortemente ossidanti (ad es. acido nitrico concentrato): è richiesto un contenuto di Cr più elevato (ad es. 2507 = 25% Cr). 2.
2. Temperatura e pressione di esercizio
Intervallo di temperatura:
Bassa temperatura (-50 ~ 150 ℃): l'acciaio duplex ordinario (2205, 2304) può soddisfare i requisiti di tenacità.
Temperatura medio-alta (150 ~ 300 ℃): è necessario considerare la stabilità termica del materiale, l'acciaio super duplex (2507) nel tasso di ritenzione della resistenza alle alte temperature è più elevato.
Alta temperatura (> 300 ℃): potrebbero essere necessarie leghe a base di nichel, l'acciaio duplex non è generalmente raccomandato per l'uso a lungo termine al di sopra dei 300 ℃.
Livello di pressione:
Scenari ad alta pressione (ad es. oleodotto PN ≥ 16): dare la preferenza agli acciai duplex ad alta resistenza (ad es. resistenza allo snervamento 2507 ≥ 550 MPa). 3.
3. Requisiti di prestazione meccanica
Requisiti di resistenza:
Ambiente ad alto carico o vibrazioni: l'acciaio super duplex (ad es. 2507) ha un limite di snervamento 1,3 volte superiore a quello del 2205 e una migliore resistenza alla fatica.
Lavorazione e saldabilità:
necessità di saldatura in loco o stampaggio complesso: il processo di saldatura 2205 è maturo, il rischio di cricche termiche è inferiore a 2507; la saldatura di acciaio super duplex (come 2507) deve controllare rigorosamente l'apporto di calore e i materiali di consumo per la saldatura da abbinare (come il filo ER2594).
Secondo, classificazione dei gradi di materiale in acciaio duplex e scenari applicativi
Tipo di grado Grado tipico Componenti chiave (%) Resistenza alla corrosione (valore PREN) Scenari applicativi tipici
Economico 2304 (S32304) Cr = 23, Ni = 4, Mo = 0,5, N ≈ 0,05 ~ 25 Trattamento dell'acqua dolce, ambienti corrosivi atmosferici, tubazioni chimiche a basso contenuto di Cl- (come soluzioni di solfato a pH neutro) Soluzione di solfato standard)
Standard 2205 (S32205) Cr=22, Ni=5,5, Mo=3, N=0,14~0,22 ~32 Desalinizzazione dell'acqua di mare, mezzi chimici a media concentrazione di Cl- (ad es. soluzione di sbiancamento della carta, iniezione di pozzi petroliferi contenenti Cl-),
III. Processo di selezione e punti decisionali
1. Screening preliminare: in base al mezzo corrosivo
Fase 1: Determinare la concentrazione di Cl- nel mezzo e se contiene H₂S, F- e altri componenti fortemente corrosivi.
Esempio: acqua di mare (Cl- ≈ 20000 ppm) → escludere direttamente 2304, priorità 2507.
Fase 2: Valutazione dell'acidità e dell'alcalinità del mezzo, per determinare la necessità di un grado elevato di Cr o Mo.
Esempio: mezzo acido contenente Cl- (ad es. acido cloridrico) → è necessario un elevato contenuto di Mo (ad es. 2205, 2507); mezzo alcalino → è preferibile un elevato contenuto di Cr (ad es. 2507).
2. Revisione delle proprietà meccaniche e della temperatura
Corrispondenza della resistenza: in base al livello di pressione, selezionare i gradi, come per le tubazioni ad alta pressione (PN = 25) è necessario 2507 (maggiore resistenza), è possibile utilizzare 2205 a bassa pressione.
Correzione della temperatura:
bassa temperatura (<-40 ℃): è necessario confermare il materiale della tenacità all'urto a bassa temperatura (ad es. 2205 a - 40 ℃ lavoro di impatto ≥ 27J).
Alta temperatura (> 250 ℃): la resistenza all'ossidazione di 2507 è migliore di 2205, più adatta a condizioni di alta temperatura a lungo termine.