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Tubo in acciaio duplex è un materiale in acciaio inossidabile contenente una struttura a due fasi di ferrite e austenite, con un tipico rapporto di fase di circa 50:50. Questa struttura a due fasi combina un'alta resistenza con una buona resistenza alla corrosione ed è ampiamente utilizzata in ambienti ad alta corrosione e ad alta stress come petrolio e gas, industria chimica e ingegneria marina. I gradi comuni come UNS S31803 e S32205 sono estremamente sensibili ai processi di lavoro a caldo a causa della loro speciale struttura metallurgica.
Caratteristiche del processo di formazione calda del tubo in acciaio duplex
La formazione calda si riferisce al processo di riscaldamento del tubo di acciaio ad alta temperatura e quindi forma attraverso uno stampo. Per l'acciaio inossidabile duplex, la temperatura di formazione calda è generalmente controllata tra 1100 ° C e 1250 ° C. All'interno di questo intervallo di temperatura, il materiale ha una buona plasticità ed è facile da formare. Tuttavia, esiste anche il rischio di cambiamento di fase, ingrossamento della struttura e precipitazione di fasi dannose, specialmente quando l'alta temperatura rimane troppo a lungo.
Se il controllo di raffreddamento non è appropriato durante il processo di formazione calda, può portare ad un aumento della fase della ferrite, una diminuzione della fase di austenite e persino la formazione di fasi fragili come la fase σ (fase di Sigma) e la fase χ (fase CHI), che indebolirà gravemente la resistenza alla resistenza alla corrosione del materiale.
Definizione e scopo del trattamento della soluzione
Il trattamento della soluzione si riferisce al riscaldamento del materiale a una temperatura adeguata (di solito da 1020 ° C a 1100 ° C), mantenendolo caldo per un certo periodo di tempo e quindi raffreddandolo rapidamente, in modo che le fasi dannose precedentemente precipitate vengano sciolte nella matrice austenite e si ottiene una struttura uniforme duplex.
Gli scopi principali di questo trattamento includono:
Ripristinare il rapporto austenite/ferrite standard;
Dissolvere composti intermetallici dannosi come la fase σ e la fase χ precipitate durante il lavoro a caldo;
Perfezionare i cereali e migliorare le proprietà meccaniche generali;
Migliorare la resistenza alla cornice, alla corrosione della fessura e alla corrosione dello stress;
Ripristina la tenacità e la duttilità del materiale.
Il trattamento della soluzione è necessario dopo la formazione calda di tubi in acciaio duplex?
Se è necessario il trattamento della soluzione deve essere determinato in base ai parametri di processo specifici della formazione calda:
Caso 1: ragionevole controllo della temperatura di formazione calda e velocità di raffreddamento veloce
Se la temperatura di formazione calda è strettamente controllata tra 1100-1200 ° C, il tempo di riscaldamento è breve e il raffreddamento rapido (come il raffreddamento dell'aria o il raffreddamento dell'acqua) viene eseguito immediatamente dopo la formazione, è possibile evitare la precipitazione di fasi dannose. In questo caso, la fase di austenite può essere rigenerata spontaneamente in una proporzione ragionevole e potrebbe non essere richiesto un ulteriore trattamento della soluzione.
Applicabile a prodotti con sottile spessore della parete, piccoli cambiamenti geometrici e deformazioni di formazione piccole, come gomiti, sezioni brevi, riduttori, ecc.
Caso 2: la temperatura di formazione calda è troppo alta o il tempo di mantenimento è troppo lungo
Se la temperatura di formazione calda è superiore a 1250 ° C o il tempo di ritenzione ad alta temperatura supera i 10 minuti, è molto facile causare il crollo del grano, la formazione di fase σ e la struttura irregolare. Soprattutto nel processo di formazione calda con grande spessore delle pareti o una grande deformazione, questo tipo di cambiamento organizzativo è difficile da riparare mediante raffreddamento naturale e il successivo trattamento della soluzione deve essere utilizzato per ripristinare lo stato organizzativo ideale.
Applicabile a aree di applicazione chiave come raccordi per tubi a parete spessa, vasi a pressione, flange e parti a forma speciale forgiata.
Caso 3: raffreddamento naturale o raffreddamento lento dopo la formazione calda
Il raffreddamento naturale o il raffreddamento lento (in particolare il raffreddamento nel forno) possono facilmente far rimanere troppo a lungo l'organizzazione nella zona di temperatura a 850 ° C - 950 ° C. Questa zona di temperatura è un'area altamente sensibile per la formazione della fase σ e il trattamento della soluzione è indispensabile. Deve essere riscaldato su 1050 ° C per la completa dissoluzione.
Requisiti di specifica del processo per il trattamento della soluzione
Il processo di trattamento della soluzione dovrebbe rispettare rigorosamente i seguenti requisiti di processo:
Controllo della velocità di riscaldamento: prevenire le differenze di temperatura;
Temperatura dell'alloggiamento: da 1050 ° C a 1100 ° C;
Tempo di alloggio: dipende dallo spessore della parete, generalmente 15-30 minuti per ogni spessore della parete di 25 mm;
Metodo di raffreddamento: tempra d'acqua o raffreddamento ad aria rapida per garantire che non rimanga nella zona di formazione della fase σ;
Test successivi: l'analisi metallografica o il metodo di induzione magnetica vengono utilizzati per confermare che il rapporto di fase soddisfa lo standard.
Per garantire la qualità del prodotto, si consiglia di implementare le clausole di trattamento termico in standard internazionali come ASTM A240, ASME SA789 e EN 10088.
Il trattamento della soluzione migliora le prestazioni dei tubi in acciaio duplex
Il trattamento della soluzione dopo la formazione calda può migliorare significativamente le seguenti proprietà:
INDICE DI RESISTENZA DI PITTINA (PREN) migliorato;
Resistenza maggiore al cracking della corrosione dello stress da cloruro;
Significativamente migliorato l'allungamento e la tenacità dell'impatto;
Durata di servizio estesa e un rischio di fallimento ridotto;
Miglioramento delle prestazioni complessive di saldatura e stabilità strutturale.
Per progetti ingegneristici esigenti come condutture di trasmissione sottomarina, scambiatori di calore dell'acqua di mare, recipienti a pressione di raffineria, ecc.
