Tubo senza saldatura in acciaio inossidabile super duplex UNS S32750 Studio sul processo di estrusione

introduzione

Poiché le infrastrutture energetiche e petrolchimiche di prossima generazione richiedono condotte di servizio altamente corrosive, Gli acciai inossidabili super duplex attirano un ampio utilizzo per la loro combinazione di resistenza unica ed equilibrata, tenacità e corrosione resistenza superiore alle leghe tradizionali. All'interno della famiglia dei materiali austeno-ferritici Fe-Cr-Ni-Mo, UNS S32750 risulta spesso specificato a causa dell'elevata resistenza alla vaiolatura/corrosione interstiziale attraverso aggiunte personalizzate di Mo e W. tuttavia, mentre le applicazioni abbondano, la sua fabbricazione in tubi senza saldatura richiede una comprensione approfondita e un'elaborazione ottimizzata. Questo rapporto mira a esaminare la tecnica di estrusione applicata nella produzione del tubo senza saldatura super duplex S32750 attraverso la valutazione della metallurgia e dei comportamenti della lega durante le varie fasi compreso il preriscaldamento, estrusione senza contenitore, e post-elaborazione.

Microstruttura e proprietà

Le fasi microstrutturali primarie che governano le prestazioni di S32750 includono un equilibrio quasi uguale di austenite γ-Fe altamente resistente alla corrosione(NI,CR) e ferrite α-Fe fornendo un effetto sinergico. Gli elementi chiave della lega promuovono questa struttura duplex:

• Cromo (24-26%) stabilizza sia la ferrite che l'austenite conferendo resistenza alla corrosione
• Molibdeno (3.5-4.5%) e tungsteno (1.5-2.5%) migliorare la resistenza alla corrosione localizzata come la vaiolatura
• Nichel (5-7%) aumenta la frazione austenite che conferisce quindi capacità di allungamento

Insieme questo produce una microstruttura di 40-60% isole di austenite disperse all'interno di una matrice ferritica che possiedono la tolleranza al danno e la resistenza ottimali. S32750 tipicamente presenta carichi di rottura a trazione superiori 90 ksi con 20% minimo allungamento ed ottima tenacità fino a temperature criogeniche.

Produzione di billette

Produzione della materia prima S32750 necessaria (billetta) per l'estrusione si parte da materie prime elementari pure, sciolte sotto gas inerte argon mediante forni ad induzione sotto vuoto. Aggiustamenti attenti assicurano le composizioni secondo le specifiche ASTM riducendo al minimo gli elementi interstiziali indesiderati come lo zolfo, fosforo e azoto legati a fasi secondarie dannose. Le macchine per colata continua solidificano rapidamente il metallo fuso in billette rettangolari che richiedono un'ulteriore lavorazione per ottenere tutte le proprietà.

Preriscaldamento

L'obiettivo principale prima dell'estrusione prevede l'omogeneizzazione delle billette per affinare la struttura della grana e dissolvere le inclusioni di carburi/nitruri che potrebbero indebolire le prestazioni del tubo. Poiché un meccanismo di precipitazione per il rafforzamento della lega si basa su questo raffinamento della fase secondaria, viene comunemente adottato un preriscaldamento in più fasi:

• L'immersione iniziale mantiene le billette a 900-1020°C consentendo la lenta dissoluzione delle inclusioni che si riprecipitano come dispersidi più fini
• Raffreddamento lento 1-2 giorni trattiene i precipitati prima della temperatura finale nella gamma duplex (850-950° C) per garantire che il pieno equilibrio microstrutturale si formi in seguito al lento raffreddamento ad aria

Rigorosi controlli della temperatura salvaguardano l'equilibrio metallurgico durante queste fasi di riscaldamento/ammollo che possono durare complessivamente fino a una settimana.

Estrusione senza contenitori

L'estrusione diretta senza contenitore indica il processo in cui le billette vengono compresse attraverso una filiera conica in acciaio priva di qualsiasi contenitore circostante. Ciò conferisce vantaggi operativi rispetto alla tradizionale estrusione basata su contenitori per la produzione di tubi S32750. Aspetti chiave:

• Le billette preriscaldate a 1.050-1.150°C entrano nell'ingresso dello stampo su un pattino isolato e spinte da un pistone idraulico
• La geometria conica orientata a un semiangolo di 8-15° genera uno stress di compressione uniforme, costringendo il metallo a fluire uniformemente attraverso rapporti di riduzione 3-10x
• I "tronchi" estrusi con forma quasi netta escono dallo stampo mantenendolo 95% precisione dimensionale senza strappi/crepe
• La produttività del processo raggiunge i 30 milioni/minuto con una generazione minima di flash e tassi di difetti inferiori a 1 ppm
• I tronchi vengono immediatamente raffreddati in acqua per bloccare la microstruttura duplex e quindi raddrizzati

L’estrusione senza contenitori sfrutta il precondizionamento della billetta, sollecitazioni controllate e design ottimizzato dello stampo per fornire tubi S32750 di alta qualità senza rischio di difetti del contenitore.

Post-elaborazione

Ulteriori modellature e trattamenti termici ottimizzano la microstruttura e le proprietà:

• La fresatura/tornitura rimuove le imperfezioni superficiali e consente di ottenere tolleranze sulla rotondità/spessore delle pareti del tubo
• La solubilizzazione è stata mantenuta 1 un'ora tra 1.000 e 1.100 °C risolve eventuali strati induriti prima della rapida tempra
• L’indurimento delle precipitazioni comporta l’invecchiamento 2-6 ore tra 600 e 750°C per nucleare la distribuzione desiderata di particelle rinforzanti su scala nanometrica come i carburi
• I test non distruttivi valutano la solidità e certificano che le proprietà meccaniche soddisfano i codici di applicazione
• Il rivestimento opzionale applicato prima della spedizione protegge dalla corrosione durante il servizio futuro

Dopo i post-trattamenti, il tubo senza saldatura S32750 mostra il profilo target di altissima resistenza e tenacità, ottenuto attraverso percorsi di lavorazione raffinati come l'estrusione senza contenitore combinata con trattamenti termici di precisione.

Conclusione

soddisfare i severi requisiti richiesti in offshore, i mercati del petrolio/gas e dei prodotti chimici richiedono tecniche di fabbricazione ottimizzate. Questo rapporto descrive in dettaglio il processo di estrusione senza contenitore multistadio applicato per produrre tubi senza saldatura di alta qualità in lega inossidabile super duplex UNS S32750. Precondizionando le billette, sfruttando le sollecitazioni di deformazione controllate e perfezionando le microstrutture, il tubo senza saldatura ottiene le proprietà bilanciate uniche della matrice duplex di questa lega che lo rende indispensabile per tubazioni di lunga durata che trasportano fluidi corrosivi. Il progresso continuo alimenta le capacità di estrusione garantendo infrastrutture sostenibili anche nel futuro.