Dvipusis plienas: aprašymas, specifikacijos ir funkcijos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Šiandien dvipusis plienas tampa vis populiaresnis. Šio tipo nerūdijančio lydinio gamyba užsiima praktiškai visos metalurgijos srities įmonės. Daugiau apie tai, kas yra dvipusis plienas ir kokie jo pranašumai, galite perskaityti šiame straipsnyje.

Bendra informacija

Dvipusis plienas yra pripažintas visame pasaulyje. Kokiomis savybėmis ji pasižymi? Pirma, didelis šios medžiagos stiprumas leidžia sumažinti galutinį bet kurio gaminio svorį. Antra, jis garsėja didžiuliu atsparumu korozijai. Tai ypač pastebima atsižvelgiant į atsparumą įtempiams korozijai įtrūkimams.

Verta pasakyti, kad šiuo metu žaliava gamintojams dar nėra susipažinusi, todėl kas kelerius metus vyksta konferencijos, kuriose aptariami techniniai straipsniai apie visas dvipusio plieno savybes. Kol kas, nepaisant gana didelio susidomėjimo šio tipo gaminiais, pasaulinė rinkos dalis siekia tik 1–3%.

Įvykio istorija

Verta pažymėti, kad idėja sukurtidvipusis plienas gimė 1920 m. Tačiau pirmoji medžiaga pasirodė tik 1930 m. Švedijoje. Plačiai platinti ir naudoti šios rūšies žaliava pradėta tik praėjusį dešimtmetį. Pagrindinė to priežastis yra ta, kad per šiuos metus gamybos technologija buvo labai patobulinta. Visų pirma, gamintojai galėjo tiksliau kontroliuoti savo azoto kiekį.

Kad suprastumėte naudą ir kodėl atsirado dvipusis nerūdijantis plienas, turite suprasti kitus du pagrindinius tipus.

Austenitinius lydinius, kurie yra AISI 304 arba 08X18H10, taip pat AISI 430 arba 12X17 feritinės klasės, gana lengva gaminti. Kaip rodo jų pavadinimas, jie daugiausia susideda iš austenito arba ferito. Nors jie plačiai naudojami, jie turi techninių trūkumų.

Tradicinio plieno trūkumai

Jei mes kalbame apie austenitinius plienus, tai trūkumai yra mažas stiprumas, taip pat mažas atsparumas įtempių korozijos įtrūkimams. Kalbant apie feritinę medžiagą, jos stiprumas yra šiek tiek didesnis, bet vis tiek „nepasiekia“idealo. Be to, plieno suvirinamumas labai pablogėja didėjant medžiagos storiui ir tampa gana trapus žemoje temperatūroje.

Kitas nedidelis austenitinio lydinio trūkumas yra nikelio kiekis kompozicijoje. Tai lemia didesnę produkto kainą, kuri, žinoma, nėra patenkinta jokiu galutiniu vartotoju.

Dvipusio ryšio pranašumai

Idėja sukurti dvipusį nerūdijantį plieną kilo iš noro sulyginti feritinį ir austenitinį pagrindą, kad būtų gauta nauja, aukštesnės kokybės medžiaga. Maždaug toks pat feritinio ir austenitinio plieno kiekis davė šiuos privalumus:

• Didelė jėga. 0,2% takumo riba bus 400–450 MPa, o tai yra 150–200 MPa daugiau nei galima pastebėti naudojant austenitinius arba feritinius lydinius. Tai lėmė tai, kad galima sumažinti gaminio storį, neprarandant stiprumo. O dėl storio sumažėjimo sumažėjo galutinė masė. Tai labai svarbu statybinių konstrukcijų, rezervuarų ir slėginių indų srityje.
• Kokie yra dvipusio plieno pranašumai, be stiprumo? Metalo suvirinamumas yra gana geras net esant dideliam storiui.
• Didelis smūgio stiprumas. Daug geriau nei feritiniai lydiniai. Tai ypač aktualu, kai aplinkos oro temperatūra nukrenta iki -50, o kartais iki -80 laipsnių Celsijaus.
• Didelis atsparumas įtempių korozijos įtrūkimams. Austenitinės medžiagos yra labai linkusios į šį defektą. Šis parametras atlieka svarbų vaidmenį tokiose pramonės šakose kaip alaus rezervuarai, koncentratoriai, baseinų rėmai.
• Dvipusiai plieniniai katilai yra daug patikimesni nei austenito katilai.

Įtrūkimai

Šiuo metu reguliariaiplienui būdingas toks defektas kaip korozinis įtrūkimas arba SCC - Stress Corrosion Cracking. Tokio tipo korozija dažniausiai atsiranda tam tikromis sąlygomis. Sukėlėjas gali būti stiprus tempimo įtempis, pakilusi temperatūra (50 laipsnių Celsijaus virš nulio). O jei kalbėtume apie baseinus, tai dėl nuolatinio vandens poveikio tokio tipo korozija gali atsirasti net esant 25 laipsnių temperatūrai.

Šis defektas turi didelę įtaką austenitinio plieno rūšims. Šiuo atžvilgiu patikimesnis yra feritinis lydinys, taip pat dvipusis nerūdijantis plienas a890 3a pagal ASTM ir kitas klases. Didelis atsparumo koeficientas leidžia šią medžiagą naudoti vandens šildytuvų, alaus bakų, gėlinimo įrenginių gamyboje. Tai yra, kai yra padidėjusi temperatūra ir kontaktas su skysčiais.

Dėl šio defekto visiškai draudžiama baseino rėmus gaminti iš įprasto austenitinio plieno. Anksčiau reikėjo naudoti lydinį su labai dideliu nikelio kiekiu, todėl gaminio kaina padidėjo. Šiandien galima naudoti dvipusį arba itin dvipusį plieną.

„Super“ir „Hyper“dvipusė medžiaga

Verta pasakyti, kad jei į feritinį chromo plieną pridėsite nikelio, galite gauti mišrią pagrindo struktūrą. Tai yra, jame bus ir austenito, ir ferito. Kaip jau tapo aišku, būtent toks mišinys buvo pradėtas vadinti dvipuse medžiaga. Priešdėliai „super“arba „hiper“dvipusis plienas rodo, kad žaliavoje yra padidėjęslegiruojančių komponentų kiekis. Tai rodo dar didesnį atsparumą korozijai nei įprastos medžiagos.

„Super“ir „hiper“dvipusis plienas gana aktyviai naudojamas dujų gamybos įrenginiuose. Be to, žaliavos naudojamos maisto, chemijos, statybos ir net medicinos pramonėje.

Suvirinimo medžiaga

Nepaisant gero šio gaminio suvirinamumo, reikia laikytis tam tikrų taisyklių. Prieš pradėdami suvirinti, atkreipkite dėmesį į šiuos dalykus:

• siekiant užtikrinti gerą medžiagos įsiskverbimo kokybę, tarpas ties jungties šaknimi ir kraštų pjovimo kampas turi būti šiek tiek didesnis nei įprasto plieno;
• jungtį, taip pat metalą aplink šią vietą, rekomenduojama kruopščiai išvalyti nuo bet kokio užteršimo;
• galima naudoti tik šepečius, pagamintus iš metalinės vielos, atsparios korozijai;
• Suvirinimo elektrodas turi būti sausas.

Suvirindami dvipusį plieną laikykitės šių taisyklių:

• Labai svarbu stebėti tokį parametrą kaip šilumos tiekimas. Jis neturėtų būti per žemas arba, atvirkščiai, per aukštas. Paprastam dvipusiam plienui suvirinant reikia laikytis 0,5–2,5 kJ/mm intervalo. Be to, perėjimo temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 200 laipsnių Celsijaus.
• Suvirinimo siūlės galinėje pusėje neturi atsirasti jokių apnašų. Čia labai svarbu parinkti tinkamas dujas, kurios apsaugotų siūlės šaknį. Apsaugos tikslais dažniausiai naudojamas didelio grynumo argono ir vandenilio arba azoto dujų mišinys.
• Suvirinimą turėtų atlikti tik aukštos kvalifikacijos asmuo. Taip yra dėl to, kad nudegimų vietose metalas labai padidins polinkį į koroziją, taip pat yra didelė įtrūkimų tikimybė.
• Suvirinimo metu nedarykite plačių skersinių elektrodo vibracijų. Dėl to gali būti per daug šilumos, o tai prieštaraus taisyklėms.

Darbas po suvirinimo

Po suvirinimo reikia laikytis tam tikrų nurodymų.

• Siekiant užtikrinti aukštą suvirinimo metalo apsaugą nuo korozijos, ją reikia kruopščiai nuvalyti. Būtina visiškai pašalinti oksido plėvelę ir pašalinti visus šlako likučius.
• Šepetys atliekami tik rankomis ir tik vieliniu šepečiu, pasižyminčiu atsparumo korozijai savybėmis. Jei naudojami mechaniniai įtaisai, siūlės srityje gali atsirasti mikroplyšimų, dėl kurių sumažės jo stiprumas.
• Dažniausiai po suvirinimo siūlės termiškai apdoroti nereikia.

Žaliavų trūkumai

Nepaisant medžiagos išplitimo ir iš pažiūros akivaizdžių bei reikšmingų pranašumų, ji vis dar nesulaukė visuotinio pripažinimo ir, greičiausiai, niekada neužims lyderio rinkoje. Taip yra dėl kelių trūkumų,kuriuos verta žinoti. Dėl jų toks lydinys visada bus „nišinis“.

Iš karto verta pradėti nuo didelio medžiagos stiprumo. Atrodytų nemenkas privalumas, tačiau didžiuliu minusu tampa tada, kai metalą reikia apdirbti mechaninėmis priemonėmis ar slėgiu. Kitas didelio stiprumo trūkumas – stipriai sumažėjusi plastinės deformacijos galimybė. Dėl šios priežasties dvipusės žaliavos iš tikrųjų netinka jokiems produktams, kurie turi būti labai plastiški, gaminti.

Net kai plastiškumas, atrodytų, yra priimtino lygio darbui, vis tiek reikia įdėti daug pastangų. Dėl šios priežasties dvipusis plienas ir lydiniai alyvos ir dujų jungiamosioms detalėms nėra plačiai naudojami.

Kitas trūkumas yra didelis dvipusio nerūdijančio plieno lydymo technologinis sudėtingumas. Austenitinę ir feritinę medžiagą daug lengviau išlydyti. Pažeidus gamybos technologiją, ypač terminio apdorojimo metu, medžiagoje be austenito ir ferito susidarys ir kitos fazės, o tai visiškai nepageidautina. Dažniausiai atsiranda sigmos fazė arba 475 laipsnių trapumas.

Nepageidaujamos žaliavos fazės

Sigmos fazė tokiame gaminyje susidaro 1000 laipsnių Celsijaus ir aukštesnėje temperatūroje. Paprastai šios temperatūros atsiranda, jei aušinimo procesas po suvirinimo arba gamybos metu nėra pakankamai greitas. Be to, jame bus daugiau legiruojančių elementųkompozicija, tuo didesnė tokios fazės atsiradimo tikimybė. Kitaip tariant, sukurti superdupleksinį arba hiperdupleksinį plieną yra labai sunku.

Kalbant apie 475 laipsnių trapumą, jis atsiranda, kai susidaro fazė, vadinama alfa smūgiu. Kaip rodo pavadinimas, pavojingiausia temperatūra yra 475 laipsnių Celsijaus, tačiau problema gali atsirasti ir esant daug žemesnei vertei, maždaug 300 laipsnių. Dėl šios priežasties gaminiams iš šios rūšies žaliavos taikomas maksimalus temperatūros apribojimas. Natūralu, kad dėl to plieno taikymo sritis dar labiau susiaurėja.

Remdamiesi visa tai, kas išdėstyta pirmiau, galime padaryti tokią išvadą. Dvipusio plieno rūšys yra geras sprendimas ir standartinių medžiagų pakaitalas, tačiau labai siaura.

Rezultatai

Dvipusis lydinys naudojamas daug rečiau nei kitų tipų metalai. Tačiau kai kuriose srityse jis populiarus. Dažniausiai jis naudojamas naftos chemijos srityje, automobilių pramonėje ir baseinų gamyboje. Dėl puikaus suvirinamumo, atsparumo korozijai ir didelio atsparumo dilimui ši medžiaga yra tikras atradimas daugeliui.