Sandvik 2RE10: Премиальная аустенитная сталь с ультра-низким углеродом для стойкости в азотной кислоте

Sandvik 2RE10 — аустенитная нержавеющая сталь с экстремально низким содержанием углерода и примесей. Характеризуется:

• Отличной стойкостью к коррозии в азотной кислоте
• Отличной стойкостью к межкристаллитной коррозии
• Хорошей стойкостью к ямковой коррозии
• Хорошей сварностью

Sandvik 2RE10 соответствует EN 1.4335, но фактический состав имеет значительно более низкие максимальные уровни C, Si, P, S и Mo, чем допускает стандарт. Высокие уровни этих элементов повышают коррозионную активность, поэтому в 2RE10 они минимизированы.

Подробная техническая информация и диаграммы представлены на странице материала.

Дата обновления спецификации: 16.08.2019 (заменяет все предыдущие издания).

Свойства

Общие

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Плотность	23,0 °C	7,9 г/см³	—
Содержание переработанного материала	—	82,1 %	Среднее значение

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Шарпи)	-270 °C	60 Дж	мин., EN 13445-2 (UFPV-2) и EN 10216-5
Ударная вязкость (Шарпи)	-196 °C	60 Дж	мин., 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.
Твердость по Виккерсу	23 °C	155 HV	—
Предел прочности при растяжении	20 °C	500–670 МПа	—
Предел прочности при растяжении	50 °C	485 МПа	—
Предел прочности при растяжении	100 °C	470 МПа	—
Предел прочности при растяжении	150 °C	455 МПа	—
Предел прочности при растяжении	200 °C	440 МПа	—
Предел прочности при растяжении	250 °C	430 МПа	—
Предел прочности при растяжении	300 °C	420 МПа	—
Предел прочности при растяжении	350 °C	415 МПа	—
Предел прочности при растяжении	400 °C	410 МПа	—
Предел текучести Rp0,1	20 °C	210 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	50 °C	225 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	100 °C	210 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	150 °C	200 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	200 °C	190 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	250 °C	180 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	300 °C	170 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	350 °C	165 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,1	400 °C	160 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	20 °C	205 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	50 °C	195 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	100 °C	180 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	150 °C	170 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	200 °C	160 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	250 °C	150 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	300 °C	145 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	350 °C	140 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	400 °C	135 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	1,65·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Коэффициент термического расширения	300 °C	1,70·10⁻⁵ 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	1,75·10⁻⁵ 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	1,80·10⁻⁵ 1/К	от 30 °C до указанной температуры
Удельная теплоемкость	20 °C	470 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	100 °C	495 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	200 °C	530 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	300 °C	555 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	400 °C	580 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	500 °C	600 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	600 °C	615 Дж/(кг·К)	—
Удельная теплоемкость	700 °C	630 Дж/(кг·К)	—
Теплопроводность	20 °C	13 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	100 °C	15 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	200 °C	17 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	300 °C	19 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	400 °C	21 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	500 °C	23 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	600 °C	25 Вт/(м·К)	—
Теплопроводность	700 °C	26 Вт/(м·К)	—

Электрические

Свойство	Температура	Значение
Удельное электрическое сопротивление	20 °C	8,4·10⁻⁷ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	100 °C	9,0·10⁻⁷ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	200 °C	9,8·10⁻⁷ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	300 °C	1,07·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	400 °C	1,10·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	500 °C	1,14·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	600 °C	1,18·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	700 °C	1,20·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	800 °C	1,22·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	900 °C	1,23·10⁻⁶ Ω·м
Удельное электрическое сопротивление	1000 °C	1,24·10⁻⁶ Ω·м

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод (C)	0,015 %	макс.
Хром (Cr)	24,5 %	—
Железо (Fe)	Остаток	—
Марганец (Mn)	1,8 %	—
Молибден (Mo)	0,1 %	—
Никель (Ni)	20 %	—
Фосфор (P)	0,02 %	макс.
Кремний (Si)	0,15 %	макс.
Сера (S)	0,005 %	макс.

Технологические свойства

Области применения

Sandvik 2RE10 идеально подходит для теплообменных труб в процессах с азотной кислотой: производство азотной кислоты, акриловолокна, аммиачной селитры, регенерация ядерного топлива. Опыт эксплуатации подтвердил превосходство над стандартными сталями ASTM 304L и ASTM 329.

Преднагреватели хвостовых газов: Главная причина высокой коррозионной агрессивности — капли азотной кислоты, уносимые хвостовыми газами из абсорбционной колонны. При попадании в нагреватель капли оседают на горячих стенках труб и закипают. Температура нагревающего среда (горячий процессный газ или пар) может быть очень высокой. В таких условиях ASTM 304L имеет короткий ресурс. Трубы и трубоплиты из 2RE10 рекомендуются для долгой службы.

Охладители/конденсаторы: Коррозия обычно встречается на входе, где образуется первый конденсат. Если происходит повторный кипение первого конденсата, условия становятся экстремально коррозионными (см. рис. 5). Переход на 2RE10 дает существенно больший ресурс, чем 304L.

Сертификация

Утверждение: ASME Code Case 2591, Section VIII, Division 1.

Холодная деформация

Отличная формовочность позволяет гибать в холодном состоянии до очень малых радиусов. Холодная деформация не ухудшает стойкость к общей и межкристаллитной коррозии. Отжиг после гиба обычно не требуется. Если трубы холоднодеформированы и будут работать в условиях риска SCC — рекомендуется снятие напряжений (см. «Тепловая обработка»).

Коррозионные свойства

Общая коррозия

Sandvik 2RE10 разработана для решения проблем коррозии в азотной кислоте. Благодаря высокому Cr и низким примесям она имеет значительно лучшую стойкость, чем ASTM 304L (изокоррозионная диаграмма, рис. 1). В таких применениях 2RE10 далеко превосходит 304L, 321 и 329. Скорости коррозии в 65% HNO₃ (тест Хьюи) сравнены на рис. 2.

Sandvik 3R12 — аналог ASTM 304L. Результаты для отожженного и чувствительного (650 °C, 1 ч) состояний. ASTM 329 чувствили при 650 °C всего 5 мин.

Коррозия под напряжением (SCC)

Более высокое содержание Ni делает 2RE10 немного стойчее к SCC, чем обычные аустенитные стали (304L).

Межкристаллитная коррозия

2RE10 высоко стойка к межкристаллитной коррозии даже после длительной чувствилизации. Рис. 3 — результаты теста Хьюи (5×48 ч в 65% HNO₃) для чувствиленных образцов 2RE10 и 304L. Низкая склонность к чувствилизации — преимущество при сложной сварке.

При входном контроле тестом Хьюи гарантированная макс. скорость коррозии для 2RE10: 0,12 мм/год (5 mpy) в отожженном состоянии и 0,20 мм/год (8 mpy) после чувствилизации при 675 °C. Еще более низкие значения можно гарантировать по согласованию. Рис. 3 показывает, что чувствилизация незначительно повышает скорость коррозии для 2RE10, тогда как для 304L она растет значительно.

Ямковая коррозия

2RE10 имеет значительно более высокую стойкость к ямковой коррозии, чем 304L, и превосходит 329 (рис. 4).

Тепловая обработка

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

Снятие напряжений: 850–950 °C (1560–1740 °F), 10–15 мин, быстрое охлаждение в воздухе. Альтернативно: 1000–1050 °C (1830–1920 °F), ~1 мин, быстрое охлаждение в воздухе.

Твердотельный отжиг: 1000–1100 °C (1830–2010 °F), 5–20 мин, быстрое охлаждение в воздухе или воде.

Формы поставки

Трубы: до 80 мм (3,15 дюйма) наружного диаметра в состоянии твердотельного отжига и белезирования или яркоотожженном.

Другие формы:

• Обмотанные электроды
• Лист и пластина
• Круглый пруток (марка Sandvik 2RE69)

Сварка

Сварность хорошая. Методы: ручная дуговая (MMA/SMAW) и газозащищенная дуговая, предпочтительно TIG/GTAW.

Как и все полностью аустенитные стали, 2RE10 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). Технология «шнур за шнуром».

Рекомендуемые наплавные материалы:

• TIG/GTAW или MIG/GMAW:
  • 25.20.L (например, Exaton 25.20.L)
  • ISO 14343 S 25 22 2 N L (например, Exaton 25.22.2.LMn)
• MMA/SMAW:
  • ISO 3581 E 25 22 2 N L B (например, Exaton 25.22.2.LMnB)
  • Проволока/ленточные электроды ISO 14343 S 25 22 2 N L для наплавки трубоплит и высокодавных сосудов, где требуется коррозионная стойкость как у 2RE10