Hva er ASTM A790
ASTM A790/A790M er standardspesifikasjonen for sømløse og sveiset ferritisk -austenittisk (dupleks) rustfritt stålrør for generell korrosiv bruk. Standarden dekker sømløse rør og rør produsert ved autogen sveising, der det ikke tilsettes tilsatsmetall under sveising. Den gjelder utvendige diametre fra NPS 1/8 (10,3 mm) til NPS 30 (762 mm) med veggtykkelser fra 1,24 mm til 12,7 mm. Alt rør leveres i løsningen-glødd tilstand, og sveisesonen til sveiset rør får samme varmebehandling som grunnmetallet.
Duplekskvaliteter er definert av en balansert to-mikrostruktur av omtrent like mengder ferritt og austenitt. Det er denne strukturen som gir dupleks rustfritt stål omtrent det dobbelte av flytegrensen til vanlige 304 eller 316 austenittiske kvaliteter, samtidig som den beholder god seighet og mye bedre motstand mot kloridspenningskorrosjon.
Hvorfor komposisjon kontrollerer ytelsen
Korrosjonsmotstanden og den mekaniske balansen til en duplekskvalitet bestemmes av proporsjonene av krom, molybden, nikkel, nitrogen og i noen kvaliteter wolfram og kobber. Krom og molybden driver grop- og sprekkkorrosjonsbestandighet; nitrogen øker styrken og gropmotstanden samtidig som den stabiliserer austenittfasen; nikkel kontrollerer austenitt/ferrittbalansen; wolfram gir ytterligere gropmotstand i superduplekskvaliteter. Den kombinerte effekten uttrykkes ved ekvivalent tall for gropmotstand (PREN=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N, med wolfram regnet som 0,5 x W i noen formuleringer). En høyere PREN betyr bedre motstand mot kloridgroper og er det vanlige første filteret når en designer velger mellom standard dupleks og super dupleks.
Kjemisk sammensetning etter karakter
Tabellen nedenfor viser de spesifiserte sammensetningsområdene for de fire mest bestilte duplekskvalitetene under ASTM A790. Verdier er maksimale prosenter med mindre et område vises.
| Element | UNS S31803 | UNS S32205 (2205) | UNS S32750 | UNS S32760 |
|---|---|---|---|---|
| Karbon, maks | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| Mangan, maks | 2.00 | 2.00 | 1.20 | 1.00 |
| Fosfor, maks | 0.030 | 0.030 | 0.035 | 0.030 |
| Svovel, maks | 0.020 | 0.020 | 0.020 | 0.010 |
| Silisium, maks | 1.00 | 1.00 | 0.80 | 1.00 |
| Krom | 21.0 - 23.0 | 22.0 - 23.0 | 24.0 - 26.0 | 24.0 - 26.0 |
| Nikkel | 4.5 - 6.5 | 4.5 - 6.5 | 6.0 - 8.0 | 6.0 - 8.0 |
| Molybden | 2.5 - 3.5 | 3.0 - 3.5 | 3.0 - 5.0 | 3.0 - 4.0 |
| Nitrogen | 0.08 - 0.20 | 0.14 - 0.20 | 0.24 - 0.32 | 0.20 - 0.30 |
| Kobber, maks | - | - | 0.50 | 0.50 - 1.00 |
| Wolfram | - | - | - | 0.50 - 1.00 |
Standard Duplex vs Super Duplex
S31803 og S32205 er standard duplekskvaliteter. S32205 ble introdusert for å stramme S31803-områdene -, spesielt krom, molybden og nitrogen -, slik at materialet mer pålitelig når målet 50/50 fasebalanse og en PREN over 34. Dette er grunnen til at S32205 (2205)-graden har blitt standard dupleks-, kjemisk- og desalgass- og oljeservice.
S32750 og S32760 er superduplekskvaliteter med omtrent 25 % krom. Deres høyere nitrogen og molybden (pluss wolfram i S32760) presser PREN til omtrent 40 eller høyere, noe som gir dem grop- og sprekkkorrosjonsmotstand nær den for 6 % austenittiske molybdenlegeringer, men med høyere styrke og lavere legeringskostnad per ytelsesenhet. Super duplex er det normale valget for sjøvann, offshore dekker og høyt klorerte prosessstrømmer.
Typiske mekaniske egenskaper
Følgende er typiske minimumsverdier som er oppgitt for disse karakterene i oppløsnings-glødet tilstand; eksakte akseptverdier er definert av innkjøpsordren mot gjeldende standard.
| Eiendom | S31803 | S32205 | S32750 | S32760 |
|---|---|---|---|---|
| Flytegrense, min (MPa) | 450 | 450 | 550 | 550 |
| Strekkfasthet, min (MPa) | 620 | 655 | 795 | 750 |
| Forlengelse, min (%) | 25 | 25 | 15 | 25 |
| Hardhet, maks | 290 HBW | 293 HBW | 310 HBW | 300 HBW |
| PREN, typisk | 30 - 34 | 34 - 36 | 40 - 42 | 40 - 42 |
ASTM A790 vs ASTM A928
ASTM A928 dekker elektrisk smeltesveiset (EFW) dupleks rustfritt stålrør laget med fyllmetall tilsatt under sveising, og det er delt inn i fem klasser som definerer nivået for radiografisk undersøkelse. ASTM A790, derimot, dekker sømløse rør og rør sveiset uten fyllmetall. A928 er derfor den gjeldende standarden når konstruksjonen krever et sveiset dupleksrør med fyllmetall og definert radiografi; A790 er standarden for sømløst eller autogent sveiset dupleksrør. Kjøpere som spesifiserer sveiset dupleksrør bør bekrefte med fabrikken hvilken produksjonsrute og standard som gjelder for prosjektkravene.
Varmebehandling og testing
Alle ASTM A790-rør er løsningsglødd og deretter raskt avkjølt. Standard duplekskvaliteter er typisk glødet i området 1020 - 1100 C og superduplekskvaliteter i området 1040 - 1120 C, etterfulgt av vannkjøling for å unngå utfelling av skadelige sekundærfaser. Rør levert under standarden er gjenstand for strekktesting, og sveiset rør er i tillegg testet for utflating; hydrostatisk testing eller ikke-destruktiv elektrisk testing utføres som kreves av spesifikasjonen.
Søknader
Dupleksrør under ASTM A790 brukes overalt hvor kloridholdige-medier angriper standard austenittiske kvaliteter: kjemiske og petrokjemiske prosesslinjer, olje- og gassproduksjon og rørledninger på overflaten, sjøvannskjøle- og avsaltingsanlegg, blekeanlegg for masse og papir, varmevekslere og kondensatorer, og strukturelle elementer i marine miljøer. Super duplekskvaliteter utvider den samme servicekonvolutten til høyere temperaturer og mer aggressive kloridkonsentrasjoner.
FAQ
1. Hva er forskjellen mellom UNS S31803 og UNS S32205?
S31803 er den originale duplekskvaliteten for 22 % krom. S32205 er en senere, strammere spesifikasjon av den samme legeringsfamilien med høyere minimum krom (22.0 - 23.0%), molybden (3.0 - 3.5%) og nitrogen (0.14 - 0.20%), noe som gjør 50/50 ferritt-austenittbalansen mer reproduserbar og øker den garanterte PREN. For nye prosjekter foretrekkes vanligvis S32205.
2. Hva betyr PREN og hva er PREN for 2205?
PREN er ekvivalenttallet for gropmotstand, beregnet som Cr + 3.3 x (Mo + 0.5 x B) + 16 x N. Det rangerer motstanden mot kloridgroper. Typiske PREN-verdier er 30 - 34 for S31803, 34 - 36 for S32205 (2205) og 40 - 42 for superduplekskvalitetene S32750 og S32760.
3. Er ASTM A790 rør sømløst eller sveiset?
Både. ASTM A790 dekker sømløse dupleksrør og rør sveiset ved en autogen prosess uten fyllmetall. Sveiset rør skal løsningsglødes etter sveising slik at sveisesonen har korrosjonsbestandighet sammenlignbar med grunnmetallet.
4. Hvorfor tilsettes nitrogen til dupleks rustfritt stål?
Nitrogen er en sterk austenittstabilisator og en potent forsterker. Den kompenserer for det reduserte nikkelinnholdet, hjelper til med å holde målferritt/austenitt-balansen, og forbedrer gropmotstanden betydelig, og det er grunnen til at PREN-formelen gir nitrogen en vekt på 16.
5. Kan ASTM A790-rør brukes i sjøvannsservice?
Ja. Standard duplex S32205 er mye brukt i sjøvannshåndtering ved omgivelsestemperaturer, mens super duplex S32750 og S32760 er spesifisert for sjøvannssystemer der høyere temperaturer, spaltegeometrier eller aggressiv klorering krever en PREN på minst 40.
6. Hvilken varmebehandling kreves for ASTM A790 rør?
Standarden krever løsningsgløding etterfulgt av rask avkjøling. Typiske glødetemperaturer er 1020 - 1100 C for standard duplekskvaliteter og 1040 - 1120 C for superduplekskvaliteter, etterfulgt av vannkjøling.
