Sandvik SAF 2906™ — высоколегированная дуплексная нержавеющая сталь с повышенной коррозионной стойкостью

Общие сведения

Sandvik SAF 2906™ — это высоколегированная дуплексная (аустено-ферритная) нержавеющая сталь, обладающая отличной коррозионной стойкостью в щелочных средах и средах с хлоридами. Благодаря высокому содержанию хрома, молибдена и азота, эта сталь демонстрирует превосходные характеристики в агрессивных химических условиях.

Ключевые преимущества

• Отличная стойкость в щелочных средах, в том числе в присутствии загрязнителей (хлориды)
• Высокая устойчивость к межкристаллитной коррозии
• Превосходная стойкость к ямной и щелевой коррозии
• Высокая устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC)
• Хорошая сварность
• Очень высокая прочность: предел текучести примерно в три раза выше, чем у обычных аустенитных нержавеющих сталей

Физические и общие свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Плотность	23,0 °C	7,7 г/см³
Содержание переработанного материала		82,1 %	Среднее значение

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20,0 °C	200 ГПа
	100,0 °C	194 ГПа
	200,0 °C	186 ГПа
	300,0 °C	180 ГПа
Относительное удлинение	20,0 °C	25 %	мин.
	100,0 °C	25 %	мин.
	200,0 °C	25 %	мин.
	300,0 °C	25 %	мин.
Предел прочности при растяжении	20,0 °C	750–800 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
	100,0 °C	730–750 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
	200,0 °C	700–720 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
	300,0 °C	690–710 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
Предел текучести Rp0,2	20,0 °C	550–650 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
	100,0 °C	500–550 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
	200,0 °C	430–470 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм
	300,0 °C	410 МПа	мин. для толщины > 10 мм, макс. для < 10 мм

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	100,0 °C	1,15×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	200,0 °C	1,20×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	300,0 °C	1,25×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	400,0 °C	1,25×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
Удельная теплоемкость	20,0 °C	470 Дж/(кг·К)
	100,0 °C	500 Дж/(кг·К)
	200,0 °C	530 Дж/(кг·К)
	300,0 °C	560 Дж/(кг·К)
	400,0 °C	600 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	20,0 °C	13 Вт/(м·К)
	100,0 °C	14 Вт/(м·К)
	200,0 °C	16 Вт/(м·К)
	300,0 °C	18 Вт/(м·К)
	400,0 °C	19 Вт/(м·К)

Электрические свойства

Свойство	Температура	Значение
Электрическое сопротивление	23,0 °C	8,1×10⁻⁷ Ом·м

Химический состав (масс. %)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод (C)	0,03 %	макс.
Хром (Cr)	29 %
Медь (Cu)	0,8 %	макс.
Железо (Fe)	Остаток
Марганец (Mn)	1 %
Молибден (Mo)	2,3 %
Никель (Ni)	7 %
Азот (N)	0,35 %
Фосфор (P)	0,03 %	макс.
Кремний (Si)	0,3 %
Сера (S)	0,015 %	макс.

Технологические свойства и применение

Области применения

Типовые области применения Sandvik SAF 2906™:

• Производство едкого натрона: материал подходит для систем трубопроводов от ячеек до испарительных установок. Это также отличный выбор для очень агрессивных условий, таких как трубы испарителей, как в диафрагменном, так и в мембранном процессе.
• Производство оксида алюминия: теплообменные трубы и трубопроводы при выщелачивании альлюмина.
• Среды, требующие высокой стойкости к ямной и щелевой коррозии.

Сертификация и стандарты

• Утвержден Американским обществом механических инженеров (ASME) для использования в соответствии с ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, div. 1 и 2.
• PED (Директива о под давлением оборудовании) 2014/68/EU и AD2000 Merkblatt W2: заключение о соответствии материала (PMA), аустено-ферритная сталь Sandvik SAF 2906.

Холодная деформация

Усилие, необходимое для гибки Sandvik SAF 2906™, выше, чем для стандартных аустенитных нержавеющих сталей, что является естественным следствием более высокого предела текучести.

Коррозионные свойства

Щелочная среда

Благодаря высокому содержанию хрома Sandvik SAF 2906™ обладает очень хорошей стойкостью в щелочных средах. Для чистого едкого натрона производительность материала показана на изокоррозионной диаграмме (0,1 мм/год). В производстве едкого натrona часто присутствуют примеси в виде хлоридов и хлоратов. Обычно в производстве едкого натрона, особенно в критическом оборудовании (испарителях), применяют никель Ni200 или высоконикелевые сплавы.

Результаты испытаний на коррозию в гидроксиде натрия (NaOH) с различным содержанием хлорида натрия (NaCl) и хлората натрия (NaClO₃), соответствующих содержимому в испарительных установках диафрагменного и мембранного процесса, представлены в таблицах 1, 2. Результаты ясно подтверждают хорошую производительность Sandvik SAF 2906™ в щелочных средах.

Таблица 1. Производительность в щелочных средах — диафрагменный процесс

Сталь	Среда	Температура, °C (°F)	Скорость коррозии, мм/год
Sandvik SAF 2906	10% NaOH, 2% NaCl, 800 ppm ClO₃⁻	100 (212)	< 0,01
		Кипение	< 0,01
	50% NaOH, 7% NaCl, 800 ppm ClO₃⁻	100 (212)	< 0,01
		Кипение	0,016
Sanicro 28	10% NaOH, 2% NaCl, 800 ppm ClO₃⁻	100 (212)	< 0,01
		Кипение	< 0,01
	50% NaOH, 7% NaCl, 800 ppm ClO₃⁻	100 (212)	< 0,01
		Кипение	0,34
Ni200	10% NaOH, 2% NaCl, 800 ppm ClO₃⁻	100 (212)	< 0,01
		Кипение	< 0,01
	50% NaOH, 7% NaCl, 800 ppm ClO₃⁻	100 (212)	< 0,01
		Кипение	0,15

Таблица 2. Производительность в щелочных средах — мембранный процесс

Сталь	Среда	Температура	Скорость коррозии, мм/год
Sandvik SAF 2906	32% NaOH + 30 ppm Cl⁻ + 20 ppm NaClO₃	Кипение	< 0,01
	50% NaOH + 30 ppm Cl⁻ + 20 ppm NaClO₃	Кипение	< 0,01
Ni200	32% NaOH + 30 ppm Cl⁻ + 20 ppm NaClO₃	Кипение	< 0,01
	50% NaOH + 30 ppm Cl⁻ + 20 ppm NaClO₃	Кипение	< 0,01

Ямная и щелевая коррозия

Sandvik SAF 2906™ имеет тщательно сбалансированный состав с высоким содержанием хрома и азота и умеренным содержанием молибдена. Это обеспечивает высокую устойчивость к локализованной коррозии, вызванной хлоридами. Для сравнения стойкости к ямной коррозии используется число PRE (Pitting Resistance Equivalent).

PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Очень строгим испытанием на ямную или щелевую коррозию является тест ASTM G48 (погружение в 6% FeCl₃). Результаты испытаний на ямную коррозию по модифицированному методу А и на щелевую коррозию по методу В представлены в таблице 3. Критическая температура ямления (CPT) и критическая температура щелевого коррозионного поражения (CCT) — это температуры, при которых начинается развитие ямной или щелевой коррозии.

Таблица 3. Значения PRE, CPT и CCT

Сталь	PRE (мин.)	CPT, °C (°F)	CCT, °C (°F)
Sandvik SAF 2906	41,5	75 (167)	42,5 (109)
Sandvik SAF 2507	42,5	80 (176)	50 (122)
Sandvik SAF 2205	35	30 (86)	18 (64)
ASTM 316L	26	<10 (50)	<10 (50)

Потенциостатические испытания в растворах с разным содержанием хлоридов приведены на рисунке 3. Рис. 4 показывает влияние повышенной кислотности. В обоих случаях применяемый высокий потенциал (600 мВ SCE) соответствует очень суровым условиям, что дает консервативные данные с более низкой критической температурой по сравнению с большинством практических ситуаций.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Sandvik SAF 2906™ обладает отличной устойчивостью к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением. Устойчивость различных сплавов к SCC, определенная методом постоянной нагрузки в насыщенном кислородом 40% CaCl₂, pH 1,5, при 100 °C (210 °F) (модифицированный метод ASTM G36), показана на рисунке 5.

Азотная кислота

Благодаря балансу хрома и молибдена Sandvik SAF 2906™ демонстрирует хорошую стойкость в азотной кислоте. Изокоррозионная диаграмма (рис. 6) показывает производительность материала по сравнению с Sandvik 2RE10 — высокочистым аустенитным классом, широко используемым для азотной кислоты.

Расширение труб в трубоплиты

По сравнению с аустенитными нержавеющими сталями, Sandvik SAF 2906™ имеет более высокие предел текучести и предел прочности. Это необходимо учитывать при расширении труб в трубоплитах. Обычные методы можно использовать, но расширение требует большего начального усилие и должно выполняться в одну операцию. Как общее правило, соединения труба-трубоплита должны быть сварены для обеспечения герметичного стыка.

Тепловая обработка

Трубы обычно поставляются в теплообработанном состоянии. Если после дополнительной обработки требуется дополнительная термическая обработка, рекомендуется следующее:

• Закалка с выведением в твердое растворение: 1040–1080 °C (1900–1980 °F), быстрый охлаждение в воздухе или воде.

Механическая обработка

Будучи двухфазным материалом (аустено-ферритным), Sandvik SAF 2906™ демонстрирует иную картину износа режущего инструмента по сравнению с однофазными материалами, такими как Sandvik 2RE69. Скорость резания должна быть ниже рекомендуемой для аустенитных классов. Дополнительная информация доступна по запросу.

Формы поставки

Sandvik SAF 2906™ может поставляться в виде бесшовных труб и трубопроводов. Трубы могут поставляться прямыми или U-образными.

Другие формы поставки:

• Фитинги и фланцы
• Лист, полоса и лента
• Круглые прутки
• Кованые изделия

Сварка

Сварность Sandvik SAF 2906™ хорошая. Сварка должна выполняться без предварительного нагрева, последующая термическая обработка обычно не требуется. Подходящий метод плавления — аргонно-дуговая сварка с вольфрамовым электродом (GTAW/TIG) с защитным газом Ar + 2% N₂. Для сварки труба-трубоплита рекомендуется использовать Ar + 3% N₂ в качестве защитного газа для обеспечения правильной структуры сварочного металла.

Для Sandvik SAF 2906™ рекомендуется тепловой вклад 0,2–1,5 кДж/мм и межпроходная температура < 150 °C (300 °F).

Рекомендуемые наплавные материалы:

• Сварка GTAW/TIG
• Проволока или ленточные электроды Exaton 29.8.2.L рекомендуются для наплавки трубоплит и высоконапорных сосудов, когда требуется коррозионная стойкость, равная Sandvik SAF 2906™.

Дата обновления спецификации: 20.12.2019 (заменяет все предыдущие издания)