Sandvik 2RK65™: Премиальная аустенитная нержавеющая сталь для экстремальной коррозионной стойкости

Sandvik 2RK65™ — высоколегированная аустенитная нержавеющая сталь для работы в тяжелых коррозионных условиях процессной промышленности. Характеризуется:

• Очень хорошей стойкостью в кислых средах (серая, фосфорная, уксусная кислоты)
• Очень хорошей стойкостью к ямковой коррозии в нейтральных хлоридных растворах
• Значительно лучшей стойкостью к щелевой коррозии по сравнению со сталями типа ASTM 304 и ASTM 316
• Очень хорошей стойкостью к коррозии под напряжением
• Хорошей сварностью

Подробная техническая информация и диаграммы по коррозионным, механическим и физическим свойствам представлены на странице материала.

Дата обновления спецификации: 17.01.2020 (заменяет все предыдущие издания).

Свойства

Общие

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

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Шарпи)	-196 °C	60 Дж	EN 13445-2 (UFPV-2) и EN 10216-5
Модуль упругости	20 °C	195 ГПа	—
Модуль упругости	100 °C	190 ГПа	—
Модуль упругости	200 °C	182 ГПа	—
Модуль упругости	300 °C	174 ГПа	—
Модуль упругости	400 °C	166 ГПа	—
Модуль упругости	500 °C	158 ГПа	—
Относительное удлинение	23 °C	35 %	мин., NFA 49-217 (можно обеспечить мин. 40%)
Относительное удлинение A2	23 °C	35 %	мин.
Твердость по Виккерсу	23 °C	160 HV	—
Предел прочности при растяжении	23 °C	520–720 МПа	—
Предел текучести Rp0,1	20 °C	250 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	100 °C	205 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	200 °C	185 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	300 °C	125–165 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	350 °C	115 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	400 °C	110–155 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	20 °C	230 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	100 °C	176 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	200 °C	155 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	300 °C	136 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	400 °C	125 МПа	мин.

Тепловые

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент термического расширения	100 °C	1,55·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	200 °C	1,60·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	300 °C	1,65·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	400 °C	1,70·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	500 °C	1,70·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	600 °C	1,75·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	700 °C	1,75·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Удельная теплоемкость	20 °C	460 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	100 °C	485 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	200 °C	515 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	300 °C	545 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	400 °C	570 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	500 °C	590 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	600 °C	605 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	700 °C	615 Дж/(кг·К)	—
Теплопроводность	20 °C	12 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	100 °C	14 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	200 °C	16 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	300 °C	18 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	400 °C	20 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	500 °C	22 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	600 °C	23 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	700 °C	25 Вт/(м·К)	—

Электрические

Свойство	Температура	Значение
Удельное электрическое сопротивление	20 °C	9,4·10⁻⁷ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	100 °C	9,9·10⁻⁷ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	200 °C	1,07·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	300 °C	1,13·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	400 °C	1,15·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	500 °C	1,17·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	600 °C	1,15·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	700 °C	1,18·10⁻⁶ Ω·м

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод (C)	0,02 %	макс.
Хром (Cr)	20 %	—
Медь (Cu)	1,5 %	—
Железо (Fe)	Остаток	—
Марганец (Mn)	1,8 %	—
Молибден (Mo)	4,5 %	—
Никель (Ni)	25 %	—
Фосфор (P)	0,03 %	макс.
Кремний (Si)	0,5 %	—
Сера (S)	0,015 %	макс.

Технологические свойства

Области применения

Типичные применения Sandvik 2RK65™: нефтепереработка, химическая и нефтехимическая промышленность, целлюлозно-бумажная, горно-металлургическая, пищевая промышленность, морское охлаждение и многие другие.

Сталь является отличной альтернативой стандартным аустенитным сталям в теплообменниках с высокотемпературной водой, загрязненной хлоридами.

Сертификация

• Утверждена для применения по ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII, Div. 1
• VdTÜV-Werkstoffblatt 421 (аустенитный прокат и кованые заготовки)

При высоких температурах: сталь не должна долго эксплуатироваться выше ~550 °C (1020 °F) из-за выделения интерметаллических фаз, ухудшающих механические свойства и коррозионную стойкость.

Холодная деформация

Хорошая пластичность позволяет гнуть в холодном состоянии до минимально возможных радиусов. Отжиг после холодного гиба не требуется. Если трубы сильно холоднодеформированы и будут работать в условиях риска коррозии под напряжением (SCC), рекомендуется твердотельный отжиг (см. «Тепловая обработка»).

Для сосудов под давлением в Германии по VdTÜV-Wb 421 после холодной деформации может потребоваться тепловая обработка — твердотельный отжиг.

Коррозионные свойства

Общая коррозия

Сталь разработана для серной кислоты. Хорошая стойкость достигается высоким содержанием молибдена и легированием медью. На рис. 1 — изокоррозионная диаграмма для Sandvik 2RK65™, Sanicro® 28 и ASTM 316L в обезгазированной серной кислоте.

Техническая фосфорная кислота («мокрый» метод) содержит примеси хлоридов и фторидов. Sandvik 2RK65 успешно применяется во многих установках, но для самых тяжелых условий превосходит её Sanicro® 28.

В чистой уксусной кислоте обе стали (2RK65 и 316L) стойки при всех температурах и концентрациях при атм. давлении. При повышенных T и P сталь 316L корродирует, а 2RK65 остается стойкой. Загрязнение муравьиной кислотой делает среду коррозионно-активной — здесь 2RK65 значительно превосходит 316L (табл. 1). Практический опыт подтверждает превосходство над 317L.

В муравьиной кислоте 2RK65 лучше обычных сталей типа 316L (рис. 3). В щавелевой — лучше 316L (рис. 4). В молочной кислоте стойка (скорость <0,1 мм/год) при всех концентрациях до температур чуть ниже кипения — аналогично или чуть лучше 316L.

В азотной кислоте из-за высокого Mo 2RK65 менее стойка, чем 304L и 310L.

В соляной кислоте высокий Mo дает преимущество — 2RK65 намного стойчее 316L (рис. 5). Подходит для процессных растворов с малыми количествами HCl. Риск ямковой коррозии учитывать.

В фтористоводородной кислоте также выгоден высокий Mo, хотя среда агрессивнее (рис. 6).

Таблица 1. Лабораторные испытания (1+3+3 дня) в кипящих смесях уксусной и муравьиной кислот.

Уксусная к-та, %	Муравьиная к-та, %	Sandvik 2RK65		ASTM 316L
		мм/год	mpy	мм/год	mpy
10	10	0,09	3,6	0,35	14
25	10	0,07	2,8	0,33	13
30	10	0,10	4,0	0,29	12
50	10	0,10	4,0	0,27	11

Благодаря высокому Cr и Ni, 2RK65 обладает гораздо лучшей стойкостью в NaOH, чем 304 и 316 (рис. 7).

Риск SCC растет при высоких температурах, особенно с хлоридами. Sanicro® 28 обеспечивает еще лучшую стойкость к SCC и общей коррозии.

Ямковая коррозия

Высокое Cr и Mo делают сталь очень стойкой к ямковой коррозии. Подтверждено практикой работы в хлоридных растворах и морском охлаждении.

Средняя критическая температура ямкования (CPT) для 2RK65 ~75 °C (165 °F) при потенциале 400 мВ SCE в нейтральном растворе (pH=6) с хлоридами как в морской воде. Это на 50 °C выше 316 и на 20 °C выше сплава 825 (21Cr42Ni3Mo).

Коррозия под напряжением (SCC)

Обычные аустенитные стали (304, 316) подвержены SCC в хлоридах выше ~60 °C. При T >100 °C достаточно хлоридов в ppm (10⁻⁴%) для SCC. Ni 25% дает очень хорошую стойкость в практике. Тесты в хлориде кальция подтверждают превосходство 2RK65 над 304 и 316 (рис. 9). Пороговое напряжение для 2RK65 значительно выше — сталь стойка до 0,9 σв. Авклавные тесты (рис. 10) также демонстрируют хорошую стойкость.

Важно: остаточные напряжения у неотпущенных швов часто равны пределу текучести материала. Соотношение приложенного напряжения к σв = 0,3–0,5 достаточно для SCC в 304 и 316.

Щелевая коррозия

Лабораторные тесты и практика показывают, что 2RK65 существенно превосходит 316L по стойкости к щелевой коррозии (табл. 2). Щели все равно желательно избегать, особенно в хлоридах.

Таблица 2. Испытания на щелевую коррозию в аэрированном стагнирующем NaCl (1,8% Cl⁻), pH=6, 58 дней. Соотношение площадей щелевой/нещелевой = 1/12.

Сталь	Инициированные атаки щелевой коррозии, %			Макс. глубина, мм
	50 °C	60 °C	70 °C	50 °C	60 °C	70 °C
Sandvik 2RK65	—	0	0	—	0	0
ASTM 316L	38	21	—	0,20	0,16	—

Тепловая обработка

Трубы поставляются в термически обработанном состоянии. При необходимости дополнительной обработки после доработки:

Твердотельный отжиг: 1080–1150 °C (1975–2100 °F), 5–30 мин, быстрый отпуск в воздухе или воде.

Формы поставки

Бесшовные трубы: до 230 мм (9,1 дюйма) наружного диаметра в состоянии твердотельного отжига и белезирования или яркоотожженном. Могут гнуться по чертежам заказчика с последующим отжигом по запросу.

Фитинги: колена 90° по ANSI B16.9 и ASTM A403. Фланцы по ANSI B16.5: накладные (class 150) и втыкаемые с воротником (class 300), по ASTM A182. Другие стандарты и типы (переходники, ти, муфты) — по согласованию.

Другие формы:

• Сварные трубы
• Полоса (отожженная или холоднодеформированная до разной твердости)
• Проволока (тянутая или шлифованная)
• Круглый пруток
• Лист и пластина
• Кованые трубоплиты
• Сварочные материалы

Сварка

Сварность хорошая. Сварка без предварительного нагрева, обычно без последующей термообработки. Методы: ручная дуговая (MMA/SMAW) и газозащищенная дуговая, предпочтительно TIG/GTAW.

Как и все полностью аустенитные стали, 2RK65 имеет низкую теплопроводность и высокое тепловое расширение. План сварки должен минимизировать деформации. При опасении остаточных напряжений — твердотельный отжиг после сварки.

Рекомендуется: тепловой ввод <1,0 кДж/мм, межпроходная температура <100 °C (210 °F). Применять технологию «шнур за шнуром» (string bead).

Рекомендуемые наплавные материалы:

• TIG/GTAW или MIG/GMAW: ISO 14343 S 20 25 5 Cu L / AWS A5.9 ER385 (например, Exaton 20.25.5.LCu)
• MMA/SMAW: ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R / AWS A5.4 E385-16 (например, Exaton 20.25.5.LCuR)
• Для наплавки трубоплит и высокодавных сосудов, где требуется коррозионная стойкость как у 2RK65: проволока или ленточные электроды ISO 14343 S 20 25 5 Cu L