Sandvik 254 SMO — Премиальная аустенитная нержавеющая сталь для морской воды и хлоридных сред

Общие сведения

Sandvik 254 SMO — это высоколегированная аустенитная нержавеющая сталь, разработанная для использования в морской воде и других агрессивных хлоридосодержащих средах. Сталь характеризуется следующими свойствами:

• Отличная стойкость к точечной и щелевой коррозии, PRE ≥ 42,5 (PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N в масс.%)
• Высокая стойкость к общей коррозии
• Высокая стойкость к коррозионному растрескиванию
• Более высокая прочность, чем у обычных аустенитных нержавеющих сталей
• Хорошая сваропригодность

Подробная техническая информация, диаграммы и графики по коррозионным, механическим и физическим свойствам представлены в разделах ниже.

Дата обновления спецификации: 06.11.2019 (заменяет все предыдущие издания)

Свойства

Общие физические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Плотность	23,0 °C	8,0 г/см³
Содержание переработанного материала		82,1 %	Среднее содержание

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость по Шарпи	-196,0 °C	60 Дж	EN 13445-2 (UFPV-2) и EN 10216-5
Модуль упругости	20,0 °C	195 ГПа
	100,0 °C	190 ГПа
	200,0 °C	182 ГПа
	300,0 °C	174 ГПа
	400,0 °C	166 ГПа
	500,0 °C	158 ГПа
Относительное удлинение	23,0 °C	35 %	мин.
Удлинение A2	23,0 °C	35 %	мин.
Твердость по Rockwell B	23,0 °C	96 HRB	макс.
Предел прочности при растяжении	23,0 °C	675–850 МПа
Предел текучести Rp0.1	20,0 °C	340 МПа	мин.
	100,0 °C	270 МПа	мин.
	200,0 °C	225 МПа	мин.
	300,0 °C	200–205 МПа	мин.
	350,0 °C	195 МПа	мин.
	400,0 °C	185–190 МПа	мин.
	450,0 °C	175 МПа	мин.
	500,0 °C	170–180 МПа	мин.
Предел текучести Rp0.2	20,0 °C	310 МПа	мин.
	100,0 °C	230 МПа	мин.
	200,0 °C	190 МПа	мин.
	300,0 °C	170–175 МПа	мин.
	350,0 °C	165 МПа	мин.
	400,0 °C	155–160 МПа	мин.
	450,0 °C	145 МПа	мин.
	500,0 °C	140–148 МПа	мин.

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	100,0 °C	1,6×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
	200,0 °C	1,6×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
	300,0 °C	1,65×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
	400,0 °C	1,65×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
	500,0 °C	1,7×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
	600,0 °C	1,7×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
	700,0 °C	1,75×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C – указанной температуры
Удельная теплоемкость	20,0 °C	485 Дж/(кг·К)
	100,0 °C	510 Дж/(кг·К)
	200,0 °C	535 Дж/(кг·К)
	300,0 °C	565 Дж/(кг·К)
	400,0 °C	585 Дж/(кг·К)
	500,0 °C	600 Дж/(кг·К)
	600,0 °C	615 Дж/(кг·К)
	700,0 °C	625 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	20,0 °C	10 Вт/(м·К)
	100,0 °C	12 Вт/(м·К)
	200,0 °C	14 Вт/(м·К)
	300,0 °C	16 Вт/(м·К)
	400,0 °C	18 Вт/(м·К)
	500,0 °C	20 Вт/(м·К)
	600,0 °C	21 Вт/(м·К)
	700,0 °C	23 Вт/(м·К)

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод	0,02 %	макс.
Хром	20 %
Медь	0,7 %
Железо	Остаток
Марганец	1 %	макс.
Молибден	6,1 %
Никель	18 %
Азот	0,2 %
Фосфор	0,03 %	макс.
Кремний	0,8 %	макс.
Сера	0,01 %	макс.

Технологические свойства

Области применения

Sandvik 254 SMO применяется в следующих областях:

• Оборудование для работы с морской водой: системы морского охлаждения, трубы охлаждающей воды, балластные системы, пожаротушения и др.
• Гидравлическая и приборная трубка
• Оборудование целлюлозно-беливающих производств
• Компоненты систем газоочистки
• Емкости и трубопроводы для химикатов с высоким содержанием галогенов

Торговая марка: 254 SMO является товарным знаком компании Outokumpu OY.

Сертификация

Утверждения:

• UNS S31254 (Sandvik 254 SMO) в виде бесшовных труб утвержден Американским обществом механических инженеров (ASME) для использования согласно ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII, Div. 1. Однако для бесшовных труб утверждения нет, но согласно пункту UG-15 ASME допускается использование расчетных значений для бесшовных труб согласно Section VIII, Div. 1 также для бесшовных труб.
• NACE MR 0175 (материал, стойкий к сульфидному растрескиванию для нефтепромыслового оборудования).

При высоких температурах: Межметаллические фазы выпадают в диапазоне температур 600–1000°C (1110–1830°F). Поэтому сталь не должна длительно экспонироваться при этих температурах.

Холодная деформация

Отличная штамповочность Sandvik 254 SMO позволяет выполнять холодный гиб с очень малыми радиусами. Отжиг после холодного гибания обычно не требуется.

Коррозионные свойства

В растворах, содержащих галогенные ионы (хлорид, бромид), обычные нержавеющие стали подвержены локальной коррозии в виде точечной, щелевой коррозии или коррозионного растрескивания (SCC). В кислых средах присутствие галогенов также ускоряет общую коррозию.

Общая коррозия: В чистой серной кислоте Sandvik 254 SMO гораздо более стойка, чем ASTM TP316, а в естественно наэрированной серной кислоте с хлорид-ионами — превосходит сталь «904L» (см. рисунок 2).

Межкристаллитная коррозия: Sandvik 254 SMO имеет очень низкое содержание углерода, что минимально риск выпадения карбидов при нагреве, например при сварке. Сталь проходит тест Штрауса (ASTM A262, практика E) даже после нагрубения в течение 1 часа при 600–1000°C (1110–1830°F). Однако из-за высокого легирования сталью межметаллические фазы могут выпадать на границах зерен в диапазоне 600–1000°C. Эти выпадения не несут риска межкристаллитной коррозии в средах, для которых сталь предназначена. Таким образом, сварка может выполняться без риска межкристаллитной коррозии.

Точечная и щелевая коррозия: Стойкость определяется содержанием Cr, Mo, N. Производство и обработка (сварка) также критически важны. Параметр сравнения — число PRE (Pitting Resistance Equivalent).

PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N (в масс.%)

PRE для Sandvik 254 SMO = ≥42,5.

Результаты лабораторного определения критической температуры точечной коррозии (CPT) в 3% NaCl показаны на рисунке 3, где видно, что Sandvik 254 SMO обладает очень хорошей стойкости в хлоридосодержащей воде. Поэтому это подходящий материал для использования в морской воде.

Коррозионное растрескивание (SCC): Обычные аустенитные стали типов ASTM TP304 и TP316 склонны к SCC в хлоридсодержащих растворах при температурах выше ~60°C (140°F). Для аустенитных сталей стойкость к SCC растет с повышением содержания Ni и Mo. Таблицы ниже показывают результаты двух ускоренных тестов, демонстрирующих отличную стойкость Sandvik 254 SMO к SCC.

Испытания на SCC в кипящем 25% NaCl, pH=1.5. Образцы U-образные.

Марка	Время до разрушения	Примечание
ASTM TP316	<150 ч	Точечная коррозия
«904L»	Нет разрушения (1000 ч)	Щелевая коррозия
Sandvik 254 SMO	Нет разрушения (1000 ч)	Нет поражения

Испытания на SCC методом капающего испарения. Напряжение: 0,9×Rp0.2

Марка	Время до разрушения, ч
ASTM TP316	105
«904L»	225
Sandvik 254 SMO	425
* 0,1 М раствор NaCl капает на электрически нагреваемый образец при 300°C (570°F).

Щелевая коррозия: Слабое место обычных нержавеющих сталей — ограниченная стойкость к щелевой коррозии. В морской воде, например, риск щелевой коррозии под прокладками, нагаром или загрязнениями значительно выше. Испытания в натуральной морской воде при 60°C (140°F) показали, что Sandvik 254 SMO может длительно экспонироваться без щелевой коррозии. На рисунке 4 показаны результаты ускоренных испытаний на щелевую коррозию.

Тепловая обработка

Трубы поставляются в термически обработанном состоянии. Если требуется дополнительная термическая обработка после дальнейшей обработки, рекомендуется следующее:

Запекание в твердом растворе: 1150–1200°C (2100–2190°F), закалка в воде. Тонкостенные трубы мин. 1130°C (2060°F), закалка в воздухе/воде.

Механическая обработка

Sandvik 254 SMO — высоколегированная аустенитная нержавеющая сталь, поэтому для обработки металла режущим инструментом требуются более твердые пластины, чем для менее легированных аустенитных марок. При обработке Sandvik 254 SMO рекомендуются значительно более низкие скорости резания по сравнению с марками Sanmac 304/304L и Sanmac 316/316L, имеющими улучшенную обрабатываемость.

Избегайте абразивного контакта с медью/медными сплавами или аналогичными металлами, которые в металлической форме могут вызывать трещины при последующей сварке, горячей обработке или термической обработке.

Формы поставки

Бесшовные трубы и трубопроводы поставляются в размерах до 230 мм (9,06 дюйма) наружного диаметра. Состояние поставки: либо запеченные в твердом расторе и бело-маринованные, либо запеченные в процессе яркого отжига.

Другие формы поставки:

• Сварные трубы и трубопроводы
• Фитинги и фланцы
• Круглый пруток
• Кованые изделия
• Литые изделия

Сварка

Сваропригодность Sandvik 254 SMO хороша. Подходящими методами плавления являются ручная дуговая сварка (MMA/SMAW) и дуговая сварка в защитных газах, причем метод TIG/GTAW является первым выбором.

Как и все полностью аустенитные нержавеющие стали, Sandvik 254 SMO имеет низкую теплопроводность и высокое тепловое расширение. Планы сварки должны тщательно выбираться заранее, чтобы минимизировать деформации сварного шва. Если остаточные напряжения вызывают опасения, после сварки можно выполнить закалку в твердом растворе.

Для Sandvik 254 SMO рекомендуется тепловой ввод <1,5 кДж/мм и межпроходная температура <100°C (210°F). Следует использовать технологию наплавки шнуровым швом.

В качестве наплавка материалов должны использоваться никелевые сплавы с высоким содержанием молибдена и хрома для обеспечения хорошей коррозионной стойкости в необработанном после сварки состоянии.

Рекомендуемые наплавка материалы:

• TIG/GTAW или MIG/GMAW сварка:
  • ISO 18274 S Ni 6625 / AWS A5.14 ERNiCrMo-3 (например, Exaton Ni60)
  • ISO 18274 S Ni 6059 / AWS A5.14 ERNiCrMo-13 (например, Exaton Ni59)
• MMA/SMAW сварка:
  • ISO 14172 E Ni 6625 / AWS A5.11 ENiCrMo-3 (например, Exaton Ni60)
  • ISO 14172 E Ni 6059 / AWS A5.11 ENiCrMo-13 (например, Exaton Ni59)