Kołnierze S31803: specyfikacja ASTM A182, klasa F51 i ciśnienie-Temperatury znamionowe

Kołnierze S31803są produkowane zgodnie z ASTM A182 jako klasa F51 -, kuta stal nierdzewna typu duplex (UNS S31803, oryginalna chemia „2205”) o około dwukrotnie większej wytrzymałości niż 316L i dobrej odporności na chlorki. Ich wartości znamionowe ciśnienia-temperatury są zgodne z zasadami grupy materiałów ASME B16.5: w temperaturze otoczenia kołnierz klasy 150 F51 ma znamionowe ciśnienie około 275 psi, klasa 300 około 720 psi, a klasa 600 około 1440 psi, przy czym wartości zmniejszają się wraz ze wzrostem temperatury.

W jednym zdaniu: kołnierz S31803 / F51 to-wytrzymały i odporny na korozję-kuty kołnierz duplex, którego wymiary pochodzą z normy ASME B16.5 i którego dopuszczalne ciśnienie robocze wynika z tabel ciśnienia-temperatury ASME B16.5 dla grupy materiałów duplex.

Kluczowe dania na wynos

• S31803=UNS S31803; odpowiednik gatunku-kołnierzy kutych w normie ASTM A182 to F51. Nowsza, ciaśniejsza wersja to UNS S32205/A182 F60.
• ASTM A182 obejmuje kołnierze rur ze stali kutej lub walcowanej-, kute łączniki i zawory/części; F51 to pozycja dupleksowa w tym standardzie.
• Typical F51 properties: yield >= 450 MPa (65 ksi), tensile >= 620 MPa (90 ksi), twardość<= 290 HB, ferrite 35-65%.
• Wymiary są zgodne z ASME B16.5 (NPS 1/2-24) i ASME B16.47 (NPS 26-60); Wartości ciśnienia i temperatury są zgodne z normą ASME B16.5.
• Wartości znamionowe (reprezentatywne): klasa 150 ~275 psi, klasa 300 ~720 psi, klasa 600 ~1440 psi w temperaturze otoczenia, obniżone w górę wraz ze wzrostem temperatury.
• Kołnierze F51 wymagają wyżarzania rozpuszczającego (~1040 stopni C) + szybkiego hartowania i odpowiedniego spawania duplex (ER2209), aby zachować wytrzymałość i odporność na korozję.

Co to jest klasa F51 S31803 i ASTM A182?

S31803 to numer UNS oryginalnej stali nierdzewnej Duplex 2205; gdy ten środek chemiczny jest dostarczany w postaci kutego kołnierza, złączki lub części zaworu, jest on oznaczony jako ASTM A182, klasa F51. F60 to nowsza, ciaśniejsza wersja (UNS S32205).

Stal nierdzewna typu duplex zawiera mieszankę austenitu i ferrytu w przybliżeniu 50/50. S31803 był pierwszym szeroko stosowanym gatunkiem „2205”; S32205 zawęził zakres zawartości azotu i molibdenu, zapewniając bardziej stałą odporność na korozję. W wersji kołnierzowej oba są objęte normą ASTM A182 - F51 dla S31803 i F60 dla S32205. Większość fabryk dostarcza obecnie F60 (S32205), ale „F51 / S31803” pozostaje powszechną etykietą zakupową.

Co obejmuje norma ASTM A182?

ASTM A182 to standardowa specyfikacja dotycząca kołnierzy rur ze stali kutej lub walcowanej-, kutych złączek oraz zaworów i części do pracy-w wysokich temperaturach; Gatunek F51 to stal nierdzewna typu duplex, która definiuje skład chemiczny, właściwości mechaniczne, obróbkę cieplną, wymiary (w odniesieniu do ASME B16.5 itp.), znakowanie i testowanie.

A182 nie określa samych wymiarów czoła kołnierza -, pochodzą one z ASME B16.5 (i B16.47 dla dużych rozmiarów). A182 określa materiał: z czego wykonana jest odkuwka i jak mocna musi być. W przypadku F51 odnosi się to do składu chemicznego dupleksu i minimalnej granicy plastyczności/rozciągania 450 MPa / 620 MPa.

F51 Wymagania dotyczące składu chemicznego (ASTM A182)

F51 (S31803) musi zawierać, według analizy cieplnej, około 21-23% chromu, 4,5-6,5% niklu, 2,5-3,5% molibdenu i 0,08-0,20% azotu, przy zawartości węgla ograniczonej do 0,030% - molibden i azot nadają dupleksowi jego wytrzymałość i odporność na chlorki.

Uwaga: F60 (S32205) zawęża Mo do 3,0-3,5% i N do 0,14-0,20%, podnosząc minimalną wartość PREN. Zawsze sprawdzaj rzeczywisty MTR w stosunku do zamówionej klasy.

Właściwości mechaniczne F51 (ASTM A182)

Minimalne właściwości mechaniczne odkuwek F51: wytrzymałość na rozciąganie 620 MPa (90 ksi), granica plastyczności 450 MPa (65 ksi), wydłużenie 25% i twardość nie przekraczająca 290 HB - mniej więcej dwukrotnie większa od granicy plastyczności 316L.

Obróbka cieplna i równowaga ferrytu

Kołnierze F51 są dostarczane w roztworze-wyżarzonym w temperaturze co najmniej około 1040 stopni C (1900 stopni F), po którym następuje szybkie hartowanie; rozpuszcza to szkodliwe fazy i utrzymuje równowagę 35-65% ferryt/austenit, co nadaje duplexowi jego właściwości.

Wyżarzanie rozpuszczające jest obowiązkowe -. Zapobiega fazie sigma i kruchości w temperaturze 475 stopni C oraz przywraca odporność na korozję po kuciu. Zawartość ferrytu musi pozostać w przedziale 35-65%; za dużo ferrytu obniża wytrzymałość i spawalność, za mało obniża wytrzymałość i odporność na SCC. Sprawdź przy użyciu lunety ferrytowej i PMI podczas kontroli przychodzącej.

Wymiary kołnierza (ASME B16.5)

Kołnierze S31803 / F51 mają dokładnie takie same wymiary jak każdy kołnierz ASME B16.5 - gatunek materiału nie zmienia geometrii, a jedynie klasę ciśnienia- i stopu. Typowe typy twarzy to RF, FF i RTJ w klasach 150, 300, 600, 900, 1500 i 2500.

Ponieważ wymiary są zgodne z normą ASME B16.5, kołnierz F51 jest bezpośrednim zamiennikiem wymiarowym kołnierza-ze stali węglowej lub kołnierza 316 tego samego NPS, klasy i typu powierzchni czołowej -, zmienia się jedynie materiał i jego dopuszczalne ciśnienie. (Patrz tabele wymiarów kołnierzy WN w naszym przewodniku towarzyszącym dla NPS 1/2-24.)

Ciśnienie-Nominalne temperatury (ASME B16.5)

Dopuszczalne ciśnienie robocze kołnierza F51 odczytuje się z tabeli wartości ciśnienia-ciśnienia i temperatury ASME B16.5 dla grupy materiałów duplex; reprezentatywne wartości to około 275 psi (klasa 150), 720 psi (klasa 300) i 1440 psi (klasa 600) w temperaturze otoczenia i zmniejszające się wraz ze wzrostem temperatury.

Wartości te odnoszą się wyłącznie do kołnierza i zakładają solidną konstrukcję (prawidłowe uszczelnienie, połączenie śrubowe i montaż). Poniższe wartości są reprezentatywne dla grupy materiałów dupleksowych ASME B16.5 i należy je potwierdzić w odniesieniu do aktualnej edycji ASME B16.5 oraz danych producenta dla określonej klasy i temperatury.

Praktyczny sufit: kołnierze podwójne są zwykle ograniczone do ciągłej pracy w temperaturze około 300°C (570°F), aby uniknąć tworzenia się fazy sigma-; ponadto rozważ-wysokotemperaturowy stop austenityczny lub niklowy. Poniżej około -40 stopni C sprawdź materiał przetestowany pod kątem udarności dla tej usługi.

Kołnierze F51, F60 i 316L

Dla kołnierzy: F51/F60 (duplex) daje około 2x wydajność w porównaniu do 316L i lepszą odporność na chlorki przy umiarkowanej cenie; Gdy potrzebny jest maksymalny margines korozji, preferowany jest F60 zamiast F51; Stal 316L pozostaje wyborem tam, gdzie plastyczność i najniższy koszt dominują nad wytrzymałością.

Spawanie i produkcja kołnierzy F51

Spawać kołnierze F51 z pasującym wypełniaczem duplex (ER2209 dla rodziny 2205), kontrolować dopływ ciepła do 0,5-2,5 kJ/mm, utrzymywać temperaturę międzyściegów poniżej 150°C i trawić/pasywować po spawaniu, aby zachować margines korozji.

1. Wypełniacz: ER2209 (pasujący duplex) utrzymuje równowagę PREN i fazową.
2. Dopływ ciepła: 0,5-2,5 kJ/mm; za gorąco tworzy sigma, za zimno pozostawia nadmiar ferrytu.
3. Międzyściegowa: poniżej 150 st. C; unikaj wielokrotnego podgrzewania tej samej strefy.
4. Po-spawaniu: wytrawianie i pasywacja przywracają warstwę pasywną; Samo szlifowanie nie wystarczy.
5. Nigdy nie stresuj się-w zakresie temperatur 600–900 stopni C; tylko wyżarzanie z pełnym rozpuszczaniem + hartowanie, jeśli jest to wymagane.

Często zadawane pytania

P: Czy S31803 to to samo co F51?

Odp.: S31803 to numer stopu UNS; F51 to gatunek kutego- ASTM A182 dla tego samego składu chemicznego. W przypadku zakupu kołnierzy „kołnierz S31803” i „kołnierz A182 F51” oznaczają ten sam materiał duplex 2205.

P: Jaka jest różnica między F51 i F60?

Odp.: Obydwa są kutymi gatunkami Duplex 2205. F51=UNS S31803 (oryginalna chemia); F60=UNS S32205 (męższa zawartość azotu i molibdenu zapewniająca wyższą PREN i lepszą odporność na korozję). F60 jest ogólnie preferowany w przypadku nowych zamówień.

P: Jakie ciśnienie może wytrzymać kołnierz klasy 300 F51?

Odp.: W temperaturze otoczenia kołnierz typu duplex klasy 300 ma ciśnienie robocze około 720 psi zgodnie z normą ASME B16.5; wartość znamionowa maleje wraz ze wzrostem temperatury (około 605 psi przy 149°C, 485 psi przy 315°C). Potwierdź w oparciu o bieżący kod.

P: Czy kołnierze F51 można stosować w wodzie morskiej?

Odp.: Tak w przypadku chłodnej, płynącej wody morskiej o temperaturze poniżej około 30-35 stopni C w strefach szczelin i poniżej około 60 stopni C w przypadku granic-korozyjnych naprężeń; w przypadku ciepłej wody morskiej o wysokiej zawartości chlorków wybierz Super Duplex 2507 (F53/F55).

P: Jaka jest maksymalna temperatura pracy kołnierzy F51?

Odp.: Zwykle około 300°C (570°F) w sposób ciągły, aby uniknąć kruchości w fazie sigma-. Tabele ocen ASME B16.5 są wyższe, ale limit materiałowy powinien regulować usługę dupleksową.

P: Czy kołnierze F51 wymagają odprężania?

A: No. Never stress-relieve in the 600-900 deg C band (it causes sigma). Only a full solution anneal (>= 1040 stopni C) plus szybkie hartowanie jest właściwe, jeśli konieczna jest obróbka cieplna.