Сандвик 3RE60

3RE60 — отличный материал для использования в хлоридсодержащих средах, где потенциальными проблемами являются точечная коррозия и растрескивание под напряжением. В таких условиях 3RE60 намного превосходит стандартные аустенитные стали. Поэтому этот материал особенно хорошо подходит для использования в теплообменниках, работающих с охлаждающей водой с умеренным содержанием хлоридов.

Типичные примеры применения можно найти на нефтеперерабатывающих, химических и нефтехимических заводах, а также в целлюлозной промышленности.

Высокая прочность и твердость 3RE60 делают этот материал привлекательной альтернативой аустенитным сталям в конструкциях, подвергающихся большим нагрузкам или износу.

Утверждения:

Если 3RE60 в течение длительного времени подвергается воздействию температур, превышающих 300 °C (570 °F), изменяется микроструктура, что приводит к снижению ударной вязкости. Этот эффект не обязательно влияет на поведение материала при рабочей температуре. Например, трубы теплообменника можно без проблем использовать при более высоких температурах. Обратитесь в Sandvik за консультацией.

Для сосудов под давлением требуется максимальная температура 300 °C (570 °F) в соответствии с VdTÜV-Wb 385 и NGS 1604.

Изгиб

Требуемое усилие для изгиба примерно в два раза выше для 3RE60, чем для AISI 304L/316L, но при превышении предела текучести пластическая деформация происходит в 3RE60 так же легко, как и в аустенитных нержавеющих сталях. 3РЭ60 можно гнуть в холодном состоянии до деформации 25 %, не требуя последующей термической обработки. Однако в условиях эксплуатации, когда риск коррозионного растрескивания под напряжением начинает увеличиваться, например, при температуре материала около 150°C (300°F) в кислородсодержащей среде с содержанием Cl– около 100 частей на миллион, термообработка рекомендуется даже после умеренное холодное изгибание.

Общая коррозия

С точки зрения устойчивости к общей коррозии 3RE60 сравним или превосходит AISI 316L в большинстве сред. В таблице ниже приведены примеры данных о коррозии, полученных в результате лабораторных испытаний в муравьиной и соляной кислотах.

Стойкость к серной кислоте показана на диаграмме изокоррозии на рис. 3. Диаграмма показывает, что 3RE60 хорошо сравнивается с AISI 316L в этом отношении.

Для использования в сильно окислительных условиях, т.е. в азотной кислоте 3RE60 не рекомендуется. В таких условиях следует выбирать аустенитную сталь, т.е. Sandvik 3R12 (AISI 304L) или специальная сталь Sandvik 2RE10 (AISI 310L).

Точечная коррозия:стойкость стали к точечной коррозии улучшается, например, за счет увеличения содержания хрома и молибдена. По сравнению со сталью типа AISI 316, 3RE60 имеет более высокое содержание хрома и, следовательно, лучшую устойчивость к точечной коррозии. По сравнению со сталью типа AISI 304, не содержащей молибдена, 3RE60 явно превосходит ее. Это подтверждается потенциостатическими измерениями критической температуры начала питтинговой коррозии (КПТ), выполненными в хлоридсодержащих водных растворах, рис. 4.

Коррозионное растрескивание под напряжением. Стандартные аустенитные стали AISI 304L и AISI 316L склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) в растворах, содержащих хлориды, при температурах выше 60°C (140°F).

Дуплексные нержавеющие стали гораздо менее чувствительны к этому типу коррозии. Хорошая устойчивость 3RE60 к SCC была подтверждена лабораторными испытаниями, но, что более важно, обширным опытом эксплуатации за последние 20 лет. Опыт эксплуатации и лабораторные результаты собраны на рис. 5.

На диаграмме показан диапазон температур и хлоридов, в пределах которого можно использовать 3RE60 и стандартные стали AISI 304L и AISI 316L без риска коррозионного растрескивания под напряжением. При высоком содержании хлоридов устойчивость к точечной коррозии часто является ограничивающим фактором. В таких случаях мы рекомендуем использовать дуплексную нержавеющую сталь Sandvik SAF 2205, состоящую из 22 % Cr, 5,5 % Ni и 3 % Mo.

Результаты лабораторных испытаний, проведенных в хлориде кальция, показаны на рисунке 6. Испытания продолжались до отказа или не более 500 часов. На диаграмме показано гораздо более высокое сопротивление SCC стали 3RE60 по сравнению со стандартными аустенитными сталями AISI 304L и AISI 316L.

Межкристаллитная коррозия:3RE60 относится к семейству современных дуплексных нержавеющих сталей, состав которых сбалансирован таким образом, что при сварке быстро происходит повторное образование аустенита в зоне термического влияния, примыкающей к сварному шву. Это приводит к микроструктуре, которая обеспечивает коррозионные свойства и ударную вязкость, примерно равные свойствам основного металла. Многолетний опыт применения 3РЭ60 в сварных конструкциях подтвердил высокую стойкость сталей к межкристаллитной коррозии.

Щелевая коррозия:точно так же, как стойкость к точечной коррозии может быть связана с содержанием хрома и молибдена в стали, то же самое можно сказать и о стойкости к щелевой коррозии. Таким образом, 3RE60 обладает лучшей стойкостью к щелевой коррозии, чем стали типа AISI 316L.

Эрозионная коррозия

Стали типа AISI 316L подвергаются эрозионной коррозии при воздействии проточной среды, содержащей высокоабразивные твердые частицы. Благодаря своей высокой твердости 3RE60 демонстрирует очень хорошую стойкость в таких условиях.

Коррозионная усталость:в определенных областях применения, например. Всасывающих валов на бумажных фабриках устойчивость материала к коррозионной усталости имеет решающее значение для срока его службы. Лабораторные испытания показали, что 3RE60 имеет гораздо лучшую усталостную прочность в коррозионных условиях, чем сталь типа AISI 316L. Это относится как к закалочному отжигу, так и к свариваемому материалу. Разница между двумя марками стали объясняется превосходной механической прочностью 3RE60.

Испытания на усталость при изгибе при вращении были проведены для стали 3RE60 и AISI 316L при комнатной температуре в растворе, содержащем 400 частей на миллион Cl– и 250 частей на миллион SO42–, pH =3,5. Результаты теста показаны на рисунке 7.

По сравнению с аустенитными нержавеющими сталями 3RE60 имеет более высокую 0,2% текучесть и более высокую прочность на растяжение. Это необходимо учитывать при развальцовке труб в трубные решетки. Можно использовать обычные методы расширения, но расширение требует более высокого начального усилия и должно выполняться за одну операцию.

Трубы обычно поставляются в термообработанном состоянии. Если после дальнейшей обработки требуется дополнительная термообработка, рекомендуется следующее.

Отжиг на твердый раствор:990–1130°C (1815–2065°F), быстрое охлаждение на воздухе или в воде.

Термическая обработка осуществляется в виде отжига на твердый раствор (см. под этим заголовком) или отжига сопротивления.

Горячая гибка проводится при 1100-950°C (2010-1740°F) и должна сопровождаться отжигом на твердый раствор.

Механическая обработка нержавеющих сталей всегда требует корректировки режимов резания и метода обработки для получения удовлетворительных результатов. При токарной обработке инструментами с твердосплавными напайками скорость резания должна быть снижена на 20 % для чистовой обработки и на 60 % для черновой обработки по сравнению со скоростями резания, применяемыми для AISI 316. То же самое относится и к другим операциям. Если используются инструменты из быстрорежущей стали, можно использовать примерно ту же скорость резания, что и для AISI 316.

Подробные рекомендации по выбору инструмента и режимов резания приведены в брошюре S-1,462-ENG. Подберите данные как для марки 5R60 (AISI 316) с учетом приведенных выше замечаний.

Формы поставки:

Бесшовные трубы и трубы из Sandvik 4C54 поставляются с наружным диаметром до 125 мм в состоянии отжига на твердый раствор и белого травления или в состоянии светлого отжига.

Другие формы поставки

Sandvik 3RE60 также может поставляться в следующих формах:

Бесшовные трубы и трубы:Бесшовные трубы для теплообменников в соответствии с ASTM A789 хранятся в отожженном на твердый раствор и протравленном состоянии размером (средняя стенка):32 x 1,5 мм.

Присадочный металл для сварки имеется на складе следующих диаметров:

Свариваемость Sandvik 3RE60 хорошая. Сварку следует проводить без предварительного нагрева, последующая термообработка, как правило, не требуется. Подходящими методами сварки плавлением являются ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA/SMAW) и дуговая сварка в среде защитного газа, причем в первую очередь используется метод TIG/GTAW.

Для Sandvik 3RE60 рекомендуется тепловложение 0,5–2,5 кДж/мм и межпроходная температура <150°C (300°F).

Рекомендуемые присадочные металлы:

• Сварка TIG/GTAW или MIG/GMAW
  • ISO 14343 S 22 9 3 N L / AWS A5.9 ER2209 (например, Exaton 22.8.3.L)
• Сварка MMA/SMAW
  • ISO 3581 E 22 9 3 N L R / AWS A5.4 E2209-17 (например, Exaton 22.9.3.LR)