Sanicro® 35: Премиальная коррозионно-стойкая нержавеющая сталь для морской среды и агрессивных химических сред

Sanicro® 35 (UNS N08935) — это сплав, объединяющий лучшие свойства супераустенитной нержавеющей стали и никелевого сплава. Материал обладает выдающейся коррозионной стойкостью для эксплуатации в морской воде и других высококоррозионных средах. Ключевые характеристики Sanicro® 35:

• Отличная стойкость к точечной и щелевой коррозии
• Высокая устойчивость к коррозионному трещинообразованию под напряжением (КТН)
• Высокая стойкость к общей коррозии в кислотных и щелочных средах
• Повышенная устойчивость к эрозионно-коррозионному износу
• Очень высокая механическая прочность
• Хорошая сваркаемость при использовании наплавочных материалов на никелевой основе

Подробная техническая информация, диаграммы и графики, касающиеся коррозионных, механических и физических свойств материала, представлены в соответствующих разделах.

Свойства

Общие свойства

Свойство	Температура	Значение
Плотность	23,0 °C	8,1 г/см³

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20,0 °C	190 ГПа
	100,0 °C	185 ГПа
	200,0 °C	180 ГПа
	300,0 °C	175 ГПа
	400,0 °C	170 ГПа
Относительное удлинение A2	23,0 °C	35 %	мин.
Предел прочности при растяжении	20,0 °C	750 МПа	мин.
	100,0 °C	680 МПа	мин.
	200,0 °C	620 МПа	мин.
	300,0 °C	600 МПа	мин.
	400,0 °C	580 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	20,0 °C	425 МПа	мин.
	100,0 °C	350 МПа	мин.
	200,0 °C	300 МПа	мин.
	300,0 °C	275 МПа	мин.
	400,0 °C	250 МПа	мин.

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	100,0 °C	1,4×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	200,0 °C	1,45×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	300,0 °C	1,5×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	400,0 °C	1,55×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
Удельная теплоемкость	20,0 °C	450 Дж/(кг·К)
	100,0 °C	470 Дж/(кг·К)
	200,0 °C	500 Дж/(кг·К)
	300,0 °C	510 Дж/(кг·К)
	400,0 °C	530 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	20,0 °C	10 Вт/(м·К)
	100,0 °C	12 Вт/(м·К)
	200,0 °C	13,5 Вт/(м·К)
	300,0 °C	15,5 Вт/(м·К)
	400,0 °C	17 Вт/(м·К)

Электрические свойства

Свойство	Температура	Значение
Электрическое сопротивление	23,0 °C	1×10⁻⁶ Ом·м

Химический состав

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод	0,03 %	макс.
Хром	27 %
Медь	0,2 %
Железо	Остаток
Марганец	0,8 %
Молибден	6,5 %
Никель	35 %
Азот	0,3 %
Фосфор	0,03 %	макс.
Кремний	0,5 %	макс.
Сера	0,02 %	макс.

Технологические свойства

Области применения

Благодаря исключительной стойкости к точечной и щелевой коррозии, Sanicro® 35 особенно подходит для применения там, где морская вода используется для охлаждения или нагрева. Высокая стойкость к общей коррозии в кислотных средах делает его пригодным для множества применений.

Сертификация и стандарты

Утверждения:

• ASME Code Case 2982. Кодекс котлов и сосудов под давлением, раздел VIII, подразделы I и II.
• Предварительное утверждение для оценки конкретного материала (PMA), файл TÜV 1326W043219
• Соответствие NACE MR0175/ISO 15156-3:2015 (Нефть, нефтехимия и газовые отрасли — материалы для использования в средах, содержащих H₂S, в добыче нефти и газа — Часть 3: Устойчивые к трещинообразованию CRAs и другие сплавы) для материалов типа 4a и 4c.
• Соответствие ANSI/NACE MR0103/ISO 17495-1:2016 (Металлические материалы, устойчивые к сульфидному трещинообразованию под напряжением в коррозионных средах нефтепереработки) для высоколегированных аустенитных нержавеющих сталей и никелевых сплавов.

Вмежфазные соединения выпадают при температурах выше 600 °C (1110 °F). Поэтому сталь не должна длительно экспонироваться при этих температурах.

Холодная деформация

Усилие, необходимое для гибки Sanicro® 35, выше, чем для стандартных аустенитных нержавеющих сталей, что является естественным следствием более высокого предела текучести. Отличная штамповочность марки позволяет осуществлять холодную гибку с малыми радиусами гибки.

Коррозионные свойства

Общая коррозия: Sanicro® 35 обладает хорошей стойкостью к соляной кислоте по сравнению с нержавеющими сталями с более низким содержанием хрома и молибдена, поэтому может использоваться в средах с присутствием соляной кислоты (см. Рисунок 1).

Sanicro® 35 обладает высокой стойкостью к серной и азотной кислотам. Изокоррозионные диаграммы приведены на Рисунках 2 и 3.

Sanicro® 35 также хорошо работает в смесях муравьиной и уксусной кислот (см. Таблицу 1).

Таблица 1. Скорость коррозии Sanicro® 35 в смесях уксусной кислоты (CH₃COOH) и муравьиной кислоты (HCOOH) при кипячении.

Концентрация CH₃COOH, %	50	50	50	50
Концентрация HCOOH, %	10	15	20	25
Скорость коррозии, мм/год	0,00	0,00	0,00	0,01

Sanicro® 35 также хорошо проявляет себя в щелочных условиях, демонстрируя высокую коррозионную стойкость в щелочных растворах (см. Таблицу 2).

Таблица 2. Скорость коррозии Sanicro® 35 в гидроксиде натрия (NaOH) при различных концентрациях и температурах.

Концентрация NaOH, %	40	50	60	70
Температура (°C)	120	120	120	130
Скорость коррозии, мм/год	0,06	0,05	0,03	0,01

Точечная коррозия: Одним из главных преимуществ Sanicro® 35 является его отличная стойкость к точечной коррозии. Стойкость обеспечивается высоким содержанием хрома, молибдена и азота. Число PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) используется для сравнения и ранжирования сплавов по химическому составу и возможности сопротивляться точечной коррозии.

PRE определяется как (в масс-%):

PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Номинальное значение PREN для Sanicro® 35 составляет ~52, что сопоставимо с никелевым сплавом Sanicro 625 (Alloy 625). Это значительно выше, чем значения PREN для сверхдуплексных и 6% молибденсодержащих аустенитных марок, обычно используемых в морской воде. Для справки: Sandvik SAF 2507 и Sandvik 254 SMO имеют минимальное значение PREN 42,5.

Критическая температура точечной коррозии (CPT) определена в 6% FeCl₃ по методу ASTM G48 C. Также CPT определена в потенциостатическом тесте в растворе 3M MgCl₂ по модифицированному методу ASTM G150. Измеренные значения CPT приведены в Таблице 3.

Таблица 3. Значения CPT для Sanicro® 35 по сравнению с Sandvik 254 SMO. CPT измерялась на образцах с поверхностью P120 для теста ASTM G48 и P600 для теста G150 mod.

Сплав	CPT (°C)
	Mod. G150 в 3M MgCl₂	ASTM G48 метод C
Sanicro 35	110	>85¹⁾²⁾
Sandvik 254 SMO	67	65³⁾
Alloy C276	N/A	>85¹⁾²⁾
Alloy 625	N/A	>85¹⁾²⁾

1) Согласно стандарту ASTM G48, метод разработан для использования до 85 °C.
2) Метод C
3) Метод E

Щелевая коррозия: Стойкость к щелевой коррозии не менее важна, чем к точечной, поскольку щели трудно полностью исключить. Sanicro® 35 обладает отличной стойкостью к щелевой коррозии в хлоридных средах. Критическая температура щелевой коррозии (CCT) определена потенциостатическими тестами в 1M NaCl по ASTM G150 и испытаниями на погружение в 6% FeCl₃ закисленном HCl по ASTM G48 (см. Таблицу 4).

Таблица 4. Значения CCT для Sanicro® 35 по сравнению с некоторыми сплавами по различным тестовым методам. Приложенный потенциал 700 мВ от ССЭ по ASTM G150. Испытывались плоские образцы со поверхностью, зашлифованной P600 для ASTM G150 и P120 для ASTM G48.

Сплав	CCT (°C)
	ASTM G150¹⁾	ASTM G48 метод D²⁾	ASTM G48 метод F³⁾
Sanicro 35	100	52,5	45
Alloy C276		52,5	42,5
Alloy 625		45	25
Sandvik 254 SMO	75		35

1) Образующие щели по ISO 18070 с приложенным моментом 3 Нм
2) Приложенный момент 0,28 Нм
3) Приложенный момент 1,58 Нм

Испытания в морской воде: Ускоренные лабораторные тесты отлично подходят для ранжирования сплавов, однако испытания в реальных условиях эксплуатации также ценны. Материалы часто используются в среде морской воды, которая очень коррозионно активна для многих сплавов. Sanicro® 35 тестировался 90 дней в натуральной морской воде при 30 °C с активной биопленкой и в хлорированной морской воде (0,5 ppm остаточного хлора) при повышенных температурах.

Таблица 5. Плоские образцы со поверхностью, зашлифованной P120, испытанные в реальной морской воде.

Условие испытания	Точечная коррозия	Щелевая коррозия¹⁾
30 °C натуральная морская вода	Нет	Нет
80 °C хлорированная морская вода (0,5 ppm остаточного Cl)	Нет	N/A

1) Образующие щели по ISO 18070 с давлением 3 Н/мм²

Коррозионное трещинообразование под напряжением (КТН): Обычные аустенитные стали типа ASTM 316 восприимчивы к хлоридному КТН в растворах с хлоридами при температурах выше ~60 °C (140 °F). Восприимчивость снижается с увеличением содержания никеля. Содержание хрома выше 20% также полезно. Sanicro® 35 обладает отличной стойкостью к КТН. Это демонстрирует Таблица 6 с результатами тестов в 40% растворе хлорида кальция. Марка не показала трещин или коррозии после 500 часов испытаний на постоянной нагрузке, соответствующей 90% от фактического предела прочности на растяжение при 100 °C. Следует отметить, что высокая нагрузка 90% от ВПС естественным образом вызывает пластическую деформацию образцов.

Таблица 6. Результаты теста на КТН различных сплавов в насыщенном кислородом 40% CaCl₂ при 100 °C (210 °F), pH 6,5.

Сплав	% от ВПС	Время до разрушения (ч)	Примечание
Sanicro 35	90	>500	Нет поражения
Sanicro 28	90	>500	Нет поражения
ASTM TP 316	90	<70	Точечная коррозия и трещины

Sanicro® 35 не подвержен КТН в среде испытаний NACE MR 0175 / ISO 15156 Уровень VI. Тестирование медленного деформирования (SSRT) проводилось на закаленном Sanicro® 35 (140 ksi и 180 ksi) по NACE TM0198. Среда имела парциальные давления 500 psia H₂S и 500 psi CO₂. В качестве раствора использовался 20 масс-% хлорид натрия, температура 175 °C ± 3 °C. Для обоих материалов тестировалось по два образца в коррозионной среде и один в азоте. Оба материала показали вязкое разрушение с соотношениями ≥92% по времени до разрушения, удлинению, пластической деформации и сокращению площади по сравнению с инертной средой, что указывает на отсутствие КТН.

Водородная ломкость: Sanicro® 35, как ожидается, демонстрирует отличную стойкость к водородной ломкости благодаря высокой стабильности аустенитной фазы. Sanicro® 35 не является сплавом с упрочнением выделением, который может подвергаться водородной ломкости.

Материал Sanicro® 35 в состоянии после отжига на твердое растворение не давал трещин при испытаниях на постоянной нагрузке при 4 °C в 3% NaCl при -1050 мВ при двух нагрузках (Таблица 7). Это указывает на то, что сплав не склонен к водородной ломкости и является приемлемым вариантом для подводных применений.

Таблица 7. Результаты испытаний Sanicro® 35 на постоянной нагрузке при 4 °C в 3% NaCl при -1050 мВ ССЭ

Нагрузка/Предел текучести, %	Нагрузка, МПа	Время до разрушения, ч	Трещины, Да/Нет
100	427	>500	Нет
120	509	>500	Нет

Расширение (экспандирование)

Sanicro® 35 может быть экспандирован в трубные листы так же, как стандартные аустенитные нержавеющие стали.

Тепловая обработка

Трубы поставляются в состоянии после отжига на твердое растворение. Если после дальнейшей обработки требуется дополнительная термическая обработка, обратитесь в Sandvik.

Формы поставки

Sanicro® 35 может поставляться в виде бесшовных труб и трубопроводов.

Сварка

Сваркаемость Sanicro® 35 хороша, подходящим методом плавления является аргонодуговая сварка (TIG/GTAW).

Сварка должна выполняться с низким тепловым вводом, максимум 1,2 кДж/мм, и межпроходной температурой не выше 100 °C. Следует использовать плавление «в припой» (stringer technique). Предварительный и послесварочный нагрев не требуются. Для сохранения полной коррозионной стойкости сварного шва сварка должна сопровождаться тщательной очисткой для удаления всех оксидов и загаров. В качестве защитного и обратного газа при TIG-сварке рекомендуется Ar+2% N₂ для достижения лучшего сочетания механических свойств и коррозионной стойкости сварных соединений.

Сварка полностью аустенитных нержавеющих сталей и никелевых сплавов часто несет риск горячих трещин в сварных швах при наличии скованности. Однако Sanicro® 35 обладает очень высокой чистотой и, следовательно, менее склонен к горячим трещинам, чем большинство никелевых сплавов.

В качестве наплавочного материала для дуговой сварки в защитных газах рекомендуется никелевый сплав UNS N06059 (ERNiCrMo-13, NiCr23Mo16) проволока или стержень. Сварка без наплавочного материала в состоянии «как сварили» следует избегать.