Tìm kiếm
Thép không gỉ và hợp kim hiệu suất cao là các vật liệu quan trọng cho ngành công nghiệp hiện đại do các đặc tính đặc biệt của chúng, bao gồm khả năng chống ăn mòn, sức mạnh cao và độ bền. Những vật liệu này rất cần thiết trong một loạt các ứng dụng, từ các mặt hàng hàng ngày đến các thành phần chuyên dụng cao trong môi trường khắc nghiệt. Hướng dẫn này cung cấp một cái nhìn tổng quan chi tiết về bảy vật liệu chính: TP304, TP316, TP310s, S32205, S32750, 904l và Inconel 625. Hiểu tài sản và ứng dụng của họ là rất quan trọng đối với các kỹ sư và các nhà xác định vật liệu để đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuổi thọ trong các dự án của họ.
Thép không gỉ TP304
TP304, một loại thép không gỉ Austenitic, là một trong những loại thép không gỉ được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn cầu. Khả năng định dạng tuyệt vời, khả năng hàn và kháng ăn mòn của nó trong nhiều môi trường khí quyển làm cho nó trở thành một vật liệu đa năng.
Thành phần và tính chất hóa học
TP304 chủ yếu bao gồm 18% crom và 8% niken, đó là lý do tại sao nó thường được gọi là thép không gỉ "18/8". Thành phần này cung cấp khả năng chống lại một loạt các phương tiện ăn mòn. Nó không từ tính trong điều kiện ủ và có sức mạnh và độ dẻo dai tốt. Tuy nhiên, nó có thể dễ bị rỗ và ăn mòn kẽ hở trong môi trường giàu clorua.
Các ứng dụng và giới hạn phổ biến
Do vệ sinh và dễ làm sạch, TP304 được sử dụng rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm cho các thiết bị như xe tăng và đường ống. Nó cũng được tìm thấy trong thiết bị nhà bếp, bảng kiến trúc và các thiết bị gia dụng. Một hạn chế quan trọng là khả năng kháng clorua thấp hơn so với các lớp khác, khiến nó không phù hợp với các ứng dụng khắc nghiệt hoặc ven biển khắc nghiệt.
So sánh với các lớp khác
So với các lớp như TP316, TP304 thiếu molybdenum, cung cấp khả năng chống ăn mòn tăng cường. Điều này làm cho TP304 trở thành một lựa chọn hiệu quả hơn về chi phí cho môi trường ít đòi hỏi hơn. Tuy nhiên, trong các ứng dụng cần phải có khả năng chống ăn mòn cao hơn, chẳng hạn như trong xử lý biển hoặc hóa chất, TP316 là một lựa chọn tốt hơn.
Thép không gỉ TP316
Thép không gỉ TP316 là một hợp kim austenit nổi tiếng với khả năng chống ăn mòn vượt trội so với TP304, làm cho nó trở thành một yếu tố chính trong môi trường tích cực hơn.
Thành phần và tính chất hóa học
Sự khác biệt chính giữa TP316 và TP304 nằm ở việc bổ sung molybdenum, thường dao động từ 2% đến 3%. Sự bổ sung này giúp tăng cường đáng kể khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở của nó, đặc biệt là trong các thiết lập chứa clorua. TP316 cũng chứa các mức niken cao hơn, giúp cải thiện hơn nữa khả năng chống lại các axit khác nhau. Nó chia sẻ nhiều tính chất cơ học giống như TP304, bao gồm khả năng định dạng và hàn tốt, nhưng với khả năng chống tấn công ăn mòn cao hơn.
Các ứng dụng trong môi trường biển và hóa học
Khả năng chống ăn mòn tăng cường của TP316 làm cho nó trở thành lựa chọn ưa thích cho các ứng dụng biển, trong đó tiếp xúc với nước mặn là mối quan tâm hàng đầu. Nó được sử dụng rộng rãi cho các phụ kiện thuyền, lan can và các thành phần kiến trúc ven biển. Trong ngành chế biến hóa học, TP316 được sử dụng cho các bể chứa, đường ống và các thiết bị khác xử lý nhiều loại hóa chất, bao gồm axit sunfuric và hydrochloric. Lớp này cũng phổ biến trong các ngành công nghiệp chế biến dược phẩm và thực phẩm vì sự sạch sẽ và khả năng chống ô nhiễm.
Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm chính của TP316 là khả năng chống ăn mòn vượt trội trong môi trường clorua. Tuy nhiên, nó đắt hơn TP304 do sự hiện diện của molybdenum. Mặc dù nó hoạt động tốt trong nhiều điều kiện axit, nhưng nó vẫn có thể dễ bị một số môi trường ăn mòn nhiệt độ cao nhất định và không phải là lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng đòi hỏi sức mạnh đặc biệt ở nhiệt độ cao.
TP310S Thép không gỉ
TP310S là một loại thép không gỉ austenitic nhiệt độ cao được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng trong đó khả năng kháng nhiệt và oxy hóa là rất quan trọng.
Thành phần và tính chất hóa học
TP310 chứa tỷ lệ cao của cả crom (25%) và niken (20%), cung cấp khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tuyệt vời ở nhiệt độ cao. Thành phần này làm cho nó rất ổn định và chống lại sự mệt mỏi nhiệt và mở rộng đến nhiệt độ khoảng 1050 ° C (1922 ° F). 'S' trong TP310 cho thấy hàm lượng carbon thấp hơn so với đối tác của nó, TP310, giúp cải thiện khả năng hàn của nó và giảm nguy cơ nhạy cảm.
Ứng dụng nhiệt độ cao
Việc sử dụng chính cho TP310 là trong môi trường nhiệt độ cao. Nó thường được tìm thấy trong các bộ phận lò, bộ trao đổi nhiệt, lò nung và buồng đốt. Khả năng kháng oxy hóa của nó làm cho nó lý tưởng cho các thành phần tiếp xúc với khí nóng và khí quyển ăn mòn. Các ứng dụng khác bao gồm các mẹo đầu đốt, ống rạng rỡ và băng tải cho lò công nghiệp.
Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm chính của TP310S là sức mạnh và khả năng oxy hóa nhiệt độ cao đặc biệt của nó. Nó có thể chịu được chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại mà không bị suy giảm đáng kể. Tuy nhiên, hàm lượng hợp kim cao của nó làm cho nó đắt hơn TP304 và TP316. Mặc dù nó cung cấp hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn của nó ở nhiệt độ phòng tương đương với TP304, làm cho nó trở thành một vật liệu chuyên dụng thay vì lựa chọn đa năng.
Thép không gỉ S32205
S32205, còn được gọi là 2205, là thép không gỉ song công được sử dụng rộng rãi nhất. Cấu trúc vi mô độc đáo của nó, kết hợp cả pha austenitic và ferritic, mang lại cho nó một sự kết hợp mạnh mẽ của các thuộc tính.
Thành phần và tính chất hóa học
Cấu trúc song công của S32205 cung cấp sức mạnh cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Thành phần hóa học của nó bao gồm khoảng 22% crom, 3% molypden và 5-6% niken. Pha ferritic góp phần vào sức mạnh cao và khả năng chống lại vết nứt ăn mòn căng thẳng, trong khi giai đoạn austenitic cung cấp độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn nói chung tốt. Thành phần cân bằng này dẫn đến cường độ năng suất gần gấp đôi so với các lớp austenitic thông thường như TP304.
Các ứng dụng trong ngành hóa chất, dầu khí và hàng hải
Sự kết hợp giữa sức mạnh cao và khả năng chống ăn mòn cao của S32205 làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi. Trong ngành công nghiệp dầu khí, nó được sử dụng cho các dòng chảy, bộ trao đổi nhiệt và thiết bị tách do khả năng chống lại chất lỏng ăn mòn. Ngành chế biến hóa học sử dụng S32205 cho các mạch áp suất và đường ống trong môi trường nơi clorua có thể gây ra vết nứt ăn mòn căng thẳng. Độ bền của nó cũng làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng biển, bao gồm các hệ thống đường ống nước biển và cánh quạt.
Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm chính của S32205 là sức mạnh cao và khả năng chống lại sự ăn mòn căng thẳng cao hơn so với các cấp độ Austenitic. Nó cung cấp một sự thay thế hiệu quả về chi phí cho các hợp kim niken đắt tiền hơn. Tuy nhiên, khả năng hàn của nó có thể khó khăn hơn và không được sử dụng liên tục ở nhiệt độ trên 300 ° C (572 ° F) vì nó có thể trở nên giòn.
Thép không gỉ S32750 Super Duplex
S32750, một loại thép không gỉ siêu song song, thể hiện một bước tiến đáng kể về hiệu suất từ các lớp song công tiêu chuẩn, mang lại sức mạnh thậm chí còn lớn hơn và khả năng chống ăn mòn.
Thành phần và tính chất hóa học
S32750 được đặc trưng bởi hàm lượng crom, molybden và nitơ cao hơn. Thành phần của nó bao gồm khoảng 25% crom, 7% niken và 4% molybdenum. Hóa học tăng cường này cung cấp khả năng chống rỗ, kẽ hở và nứt nẻ căng thẳng. Hàm lượng hợp kim cao hơn mang lại cho S32750 một số điện trở rỗ (PREN) trên 40, cho thấy hiệu suất đặc biệt của nó trong môi trường clorua tích cực. Nó cũng tự hào có độ bền kéo rất cao và năng suất, làm cho nó trở thành một trong những loại thép không gỉ mạnh nhất có sẵn.
Các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt
S32750 là tài liệu được lựa chọn cho các ứng dụng thách thức nhất. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu khí ngoài khơi cho các đường ống dưới đất, riser và đa tạp, nơi tiếp xúc với nước biển và khí chua ăn mòn cao là không đổi. Trong quá trình chế biến hóa học, nó được sử dụng để xử lý thiết bị các axit và clorua tích cực. Sức mạnh và khả năng chống ăn mòn của nó cũng làm cho nó phù hợp với các nhà máy khử muối và các thành phần cấu trúc trong kỹ thuật biển.
Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm chính của S32750 là sự kết hợp không thể so sánh giữa sức mạnh và khả năng chống ăn mòn giữa các thép không gỉ. Nó có thể chịu được phương tiện truyền thông rất tích cực, nơi các lớp khác thất bại. Tuy nhiên, hiệu suất vượt trội này có chi phí cao hơn. Giống như S32205, việc sử dụng nó được giới hạn ở nhiệt độ dịch vụ dưới 300 ° C (572 ° F) do nguy cơ ôm ấp.
904L Siêu Austenitic Thép không gỉ
904L là một loại thép không gỉ siêu austenit được phát triển cho các ứng dụng đòi hỏi phải có khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt là chống lại các axit tích cực.
Thành phần và tính chất hóa học
Hiệu suất cao của 904L là do hàm lượng hợp kim đáng kể của nó, bao gồm khoảng 20% crom, 25% niken và 4,5% molybdenum. Thành phần này cũng được làm giàu bằng đồng, cung cấp khả năng kháng đặc biệt đối với axit sunfuric và các axit giảm khác. Hàm lượng niken cao đảm bảo cấu trúc austenitic ổn định và khả năng kháng tuyệt vời đối với vết nứt ăn mòn căng thẳng. Hàm lượng carbon thấp của nó làm cho nó chống lại sự ăn mòn giữa các hạt sau khi hàn.
Các ứng dụng trong chế biến hóa học và dược phẩm
904L được thiết kế đặc biệt để xử lý một số phương tiện ăn mòn nhất trong các quy trình công nghiệp. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành chế biến hóa học cho các thiết bị xử lý axit sunfuric, axit photphoric và các hóa chất tích cực khác. Khả năng kháng tuyệt vời của nó đối với một loạt các môi trường ăn mòn cũng làm cho nó trở thành một vật liệu có giá trị trong ngành công nghiệp dược phẩm cho các lò phản ứng, tàu và đường ống nơi có độ tinh khiết và ô nhiễm của sản phẩm là tối quan trọng. Các ứng dụng khác bao gồm thiết bị kiểm soát ô nhiễm và xử lý giấy và bột giấy.
Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm chính của 904L là khả năng kháng đặc biệt của nó đối với một phổ rộng của axit và khả năng miễn dịch của nó đối với vết nứt ăn mòn căng thẳng trong môi trường clorua. Nó cung cấp một sự thay thế khả thi cho các hợp kim niken đắt tiền hơn trong nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, hàm lượng hợp kim cao của nó làm cho nó trở thành một loại thép không gỉ giá cao. Trong khi khả năng chống ăn mòn của nó là tuyệt vời, cường độ cơ học của nó không cao như các lớp song công.
Inconel 625 hợp kim niken
Inconel 625 là một hợp kim dựa trên niken hiệu suất cao được biết đến với sức mạnh, độ bền và khả năng chống ăn mòn nổi bật trong phạm vi nhiệt độ rộng.
Thành phần và tính chất hóa học
Inconel 625 không phải là một loại thép không gỉ mà là một siêu hợp đồng. Thành phần của nó chủ yếu là niken (58%phút), với sự bổ sung đáng kể của crom (20-23%) và molybdenum (8-10%). Sự kết hợp độc đáo này, cùng với Niobium, cung cấp một hiệu ứng tăng cường dung dịch rắn, mang lại sức mạnh đặc biệt và khả năng chống lại một loạt các phương tiện ăn mòn, bao gồm axit ăn mòn cao và kiềm. Nó duy trì các tính chất cơ học của nó ở nhiệt độ đông lạnh lên tới khoảng 980 ° C (1800 ° F).
Các ứng dụng trong hàng không vũ trụ, xử lý hóa học và kỹ thuật hàng hải
Do tính chất vượt trội của nó, Inconel 625 được sử dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe nhất. Trong không gian vũ trụ, nó được sử dụng cho các thành phần như ống dẫn động cơ, hệ thống ống xả và bộ trao đổi nhiệt tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt và căng thẳng. Ngành công nghiệp chế biến hóa học sử dụng nó để xử lý thiết bị axit ăn mòn cao và clorua ở nhiệt độ cao. Khả năng chống lại nước biển và nứt ăn mòn căng thẳng làm cho nó trở thành một lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng kỹ thuật biển như dây dây, lưỡi cánh quạt và các thành phần dưới đất.
Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm chính của Inconel 625 là sức mạnh nhiệt độ cao và khả năng chống mệt mỏi đặc biệt của nó, cùng với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong một loạt các môi trường tích cực. Nó linh hoạt hơn thép không gỉ về nhiệt độ và môi trường ăn mòn. Hạn chế chính là chi phí rất cao của nó, hạn chế việc sử dụng các ứng dụng quan trọng trong đó không có tài liệu nào khác có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất.
Bảng sau đây cung cấp một so sánh cạnh nhau để hỗ trợ lựa chọn vật liệu:
| Tính năng | TP304 | TP316 | TP310S | S32205 (Song công) | S32750 (Siêu song công) | 904L (Super Austenitic) | Inconel 625 (Hợp kim niken) |
| Loại hợp kim | Austenitic | Austenitic | Austenitic | Song công (Austenitic-Ferritic) | Siêu song công (Austenitic-Ferritic) | Super Austenitic | Superalloy dựa trên niken |
| Các yếu tố hợp kim chính | 18% cr, 8% ni | 16% Cr, 10% NI, 2-3% MO | 25% cr, 20% ni | 22% Cr, 3% MO, 5-6% NI | 25% Cr, 7% NI, 4% MO, N | 20% Cr, 25% NI, 4,5% MO, CU | > 58% NI, 20-23% CR, 8-10% mo, NB |
| Kháng ăn mòn | Tốt (chung) | Tốt hơn (với clorua) | Hội chợ (tại phòng tạm thời) | Tuyệt vời (sức mạnh cao, khả năng chống nứt ăn mòn căng thẳng) | Cấp trên (trong môi trường clorua tích cực) | Tuyệt vời (đặc biệt là axit sunfuric) | Đặc biệt (phạm vi rộng của phương tiện truyền thông) |
| Cường độ nhiệt độ cao | Tốt (lên đến 870 ° C) | Tốt (lên đến 870 ° C) | Tuyệt vời (lên đến 1050 ° C) | Giới hạn (dưới 300 ° C) | Giới hạn (dưới 300 ° C) | Tuyệt vời (phạm vi rộng) | Đặc biệt (lên đến 980 ° C) |
| Các ứng dụng điển hình | Chế biến thực phẩm, thiết bị nhà bếp, kiến trúc | Hàng hải, hóa chất, dược phẩm, thiết bị y tế | Bộ phận lò, bộ trao đổi nhiệt, lò nung | Dầu khí, chế biến hóa học, biển, bột giấy & giấy | Nền tảng ngoài khơi, đường ống ngầm, nhà máy khử muối | Cây axit sunfuric, kiểm soát ô nhiễm, dược phẩm | Không gian vũ trụ (động cơ phản lực), xử lý hóa học, kỹ thuật hàng hải |
| Chi phí tương đối | Thấp | Trung bình | Cao | Cao | Rất cao | Rất cao | Vô cùng cao |
Hàn và chế tạo
Hàn và chế tạo các hợp kim này đòi hỏi các kỹ thuật cụ thể để duy trì các tính chất độc đáo của chúng.
TP304 và TP316: Các loại austenitic này thường được coi là dễ hàn bằng các phương pháp tiêu chuẩn như TIG (GTAW) và MIG (GMAW). Điều quan trọng là giảm thiểu đầu vào nhiệt để ngăn ngừa sự nhạy cảm, có thể dẫn đến ăn mòn giữa các hạt. Các loại carbon thấp (304L, 316L) được ưa thích để hàn để tránh vấn đề này, vì chúng không cần điều trị nhiệt sau chiến dịch.
TP310S: Do hàm lượng hợp kim cao và khả năng chống nhiệt độ cao, TP310 có thể hàn, nhưng kim loại phụ phù hợp và đầu vào nhiệt được kiểm soát là rất quan trọng để ngăn chặn vết nứt nóng.
S32205 và S32750 (song công): Hàn hai thép không gỉ song công và siêu song song phức tạp hơn. Mục tiêu là duy trì sự cân bằng chính xác của austenite và ferrite trong vùng mối hàn và vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Sử dụng khí che chắn chứa nitơ và kim loại phụ được lựa chọn cẩn thận là rất quan trọng. Điều trị nhiệt sau chiến binh thường không cần thiết, nhưng kiểm soát nghiêm ngặt các thông số hàn là cần thiết để tránh sự hình thành các pha intermetallic giòn.
904L: 904L có thể hàn bằng các kỹ thuật thông thường. Hàm lượng carbon thấp giúp ngăn ngừa sự nhạy cảm. Kim loại phụ phù hợp thường được sử dụng và kiểm soát nhiệt thích hợp là rất quan trọng để đảm bảo khả năng chống ăn mòn tốt nhất trong mối hàn cuối cùng.
Inconel 625: Hàn Inconel 625 yêu cầu các kỹ thuật chuyên dụng do xu hướng làm việc cứng và sức mạnh cao của nó. Các thủ tục thường liên quan đến việc sử dụng kim loại phụ cụ thể (Ernicrmo-3 hoặc Ernicrmo-4), hàn xung và độ sạch nghiêm ngặt. Làm nóng trước thường không cần thiết, nhưng điều trị nhiệt sau khi hàn có thể là cần thiết tùy thuộc vào ứng dụng để giảm căng thẳng và tối ưu hóa các tính chất.
Nghiên cứu trường hợp và ví dụ
TP304: Một nhà máy bia địa phương sử dụng thép không gỉ TP304 cho các bể lên men và đường ống. Bề mặt mịn của vật liệu rất dễ làm sạch, ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn và đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm. Kháng ăn mòn chung của nó là đủ cho các hóa chất nhẹ và các sản phẩm thực phẩm được xử lý.
TP316: Cầu tàu mới của một thành phố ven biển có tay vịn và đồ đạc được làm từ TP316. Hàm lượng molybden cung cấp khả năng chống ăn mòn clorua cần thiết từ thuốc xịt biển, ngăn ngừa rỉ sét và đảm bảo tuổi thọ lâu dài với sự bảo trì tối thiểu.
TP310S: Một nhà sản xuất lò công nghiệp xây dựng các lớp lót bên trong và các cấu trúc hỗ trợ của các lò nhiệt độ cao của chúng bằng TP310S. Hàm lượng crom và niken cao của lớp này ngăn chặn quá trình oxy hóa và tỷ lệ, cho phép lò vận hành hiệu quả ở nhiệt độ vượt quá 1000 ° C mà không bị hỏng vật liệu.
S32750: Một nền tảng dầu ngoài khơi ở Biển Bắc sử dụng S32750 cho các hệ thống làm mát nước biển và các dòng tường lửa. Khả năng chống nứt ăn mòn và căng thẳng vượt trội của vật liệu, cùng với sức mạnh cao của nó, đảm bảo độ tin cậy và sự an toàn của các hệ thống quan trọng này trong môi trường biển cực kỳ khắc nghiệt.
Inconel 625: Một công ty hàng không vũ trụ sử dụng Inconel 625 cho vòi phun khí thải của động cơ phản lực. Sức mạnh nhiệt độ cao đặc biệt của vật liệu và sức đề kháng mệt mỏi cho phép nó chịu được sức nóng và căng thẳng mạnh mẽ của khí đốt, đảm bảo hiệu suất và an toàn trong suốt chuyến bay.
