Дуплекс из нержавеющей стали(DSS) относится к нержавеющей стали, в которой феррит и аустенит составляют около 50%. Обычно содержание более мелкой фазы должно составлять не менее 30%. В случае низкого содержания C содержание Cr составляет 18–28%, а содержание Ni — 3–10%. Некоторые стали также содержат легирующие элементы, такие как Mo, Cu, Nb, Ti и N.
Дуплекс из нержавеющей сталисочетает в себе преимущества аустенита и феррита и минимизирует недостатки обеих фаз. Состав дуплексной нержавеющей стали с лучшими характеристиками состоит в том, что содержание феррита составляет от 60% до 40%, а содержание аустенита - от 40% до 60%. Существенное снижение содержания любого из компонентов приведет к ухудшению характеристик дуплексной стали. ослабить.
Коррозионная стойкость дуплексной нержавеющей стали
Дуплексные нержавеющие стали демонстрируют высокую коррозионную стойкость в подавляющем большинстве сред, где используются стандартные аустенитные нержавеющие стали. Относительно высокое содержание хрома, молибдена и азота придает им хорошую устойчивость к хлоридной точечной коррозии и коррозии. Характеристики щелевой коррозии, двухфазная структура является преимуществом в средах, где может возникнуть коррозионное растрескивание под напряжением.
Если микроструктура дуплексной нержавеющей стали содержит не менее 30% феррита, ее устойчивость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением намного лучше, чем у аустенитной нержавеющей стали 304 или 316.
Дуплексные нержавеющие стали обычно различают по значению эквивалентного числа PREN сопротивления питтинговой коррозии. Эквивалентное число стойкости к питтинговой коррозии характеризует устойчивость нержавеющей стали к локальной коррозии в хлорсодержащей среде.
Роль легирующих элементов в дуплексной нержавеющей стали.
Хром
Содержание хрома в стали должно быть не менее 10,5 % для образования устойчивой хромсодержащей пассивационной пленки, защищающей сталь от атмосферной коррозии. Коррозионная стойкость нержавеющей стали увеличивается с увеличением содержания хрома. Хром – элемент, образующий феррит. Добавление хрома в сталь может способствовать образованию феррита с объемноцентрированной кубической структурой. Когда содержание хрома в стали выше, необходимо добавлять больше никеля для образования аустенитной или двухфазной (феррит-аустенитной) структуры. Более высокие количества хрома также могут способствовать образованию интерметаллических фаз. Аустенитные нержавеющие стали имеют содержание хрома не менее 16%, а дуплексные нержавеющие стали имеют содержание хрома не менее 20%. Хром также может повысить стойкость стали к окислению при высоких температурах. Эта роль хрома очень важна. Это влияет на образование и удаление оксидной окалины или цвета отпуска после термообработки или сварки. Травление и удаление цвета отпуска из дуплексных нержавеющих сталей сложнее, чем из аустенитных нержавеющих сталей.
Молибден
Молибден может улучшить устойчивость нержавеющей стали к точечной и щелевой коррозии. При содержании хрома в нержавеющей стали не менее 18% молибден в три раза более устойчив к точечной и щелевой коррозии, чем хром в среде хлорид-ионов. Молибден является элементом, образующим феррит, а также повышает склонность нержавеющей стали к образованию интерметаллических фаз. Поэтому аустенитные нержавеющие стали обычно имеют содержание молибдена менее примерно 7,5%, а дуплексные нержавеющие стали имеют содержание молибдена менее 4%.
Азот
Азот повышает устойчивость аустенитных и дуплексных нержавеющих сталей к точечной и щелевой коррозии. Это также может значительно повысить прочность стали. Фактически это наиболее эффективный упрочняющий элемент на твердом растворе и недорогой легирующий элемент. Улучшение ударной вязкости азотсодержащей дуплексной нержавеющей стали обусловлено более высоким содержанием в ней аустенита и меньшим количеством интерметаллической фазы. Азот не предотвращает осаждение интерметаллических фаз, но может задержать образование интерметаллических фаз, предоставляя достаточно времени для обработки и производства дуплексной нержавеющей стали. Азот добавляется в высококоррозионностойкие аустенитные и дуплексные нержавеющие стали с высоким содержанием хрома и молибдена, чтобы противодействовать их склонности к образованию сигма-фаз.
В дуплексные нержавеющие стали обычно добавляют азот и регулируют содержание никеля для достижения надлежащего фазового баланса. Двухфазную структуру можно получить путем балансирования элементов, образующих феррит, хрома и молибдена, с элементами, образующими аустенит, никелем и азотом.
Никель
Никель – элемент, стабилизирующий аустенит. Никель способствует трансформации кристаллической структуры нержавеющей стали из объемноцентрированной кубической структуры (феррита) в гранецентрированную кубическую структуру (аустенита). Ферритная нержавеющая сталь содержит мало никеля или совсем не содержит его, дуплексная нержавеющая сталь содержит никель от низкого до умеренного уровня, например, от 1,5% до 7%, а аустенитная нержавеющая сталь серии 300 содержит не менее 6% никеля. Добавление никеля замедляет образование вредных интерметаллических фаз в аустенитных нержавеющих сталях, но замедляющий эффект никеля в дуплексных нержавеющих сталях гораздо менее эффективен, чем азот. Гранецентрированная кубическая структура придает аустенитной нержавеющей стали превосходную прочность. Почти половина дуплексной нержавеющей стали состоит из аустенита, поэтому прочность дуплексной нержавеющей стали значительно выше, чем у ферритной нержавеющей стали.
Области применения дуплексной нержавеющей стали
Дуплексная нержавеющая сталь — универсальный материал, работающий как в высококоррозионных средах, так и в качестве конструкционного материала для конструкций из нержавеющей стали.
Его использование включает в себя:
Бумажная промышленность
Химическая и нефтехимическая промышленность
Гидрометаллургия
Органические кислоты и едкие среды
оборудование для контроля загрязнения
Резервуар для хранения химикатов
Морские и прибрежные применения
Сантехническое оборудование пивоваренного завода
