Paip lancar keluli tahan karat super dupleks UNS S32750 Kajian tentang proses penyemperitan

pengenalan

Memandangkan infrastruktur tenaga dan petrokimia generasi akan datang menuntut saluran paip perkhidmatan yang sangat menghakis, keluli tahan karat super dupleks menarik penggunaan meluas untuk gabungan kekuatan uniknya yang seimbang, keliatan dan kakisan rintangan lebih baik daripada aloi tradisional. Dalam keluarga bahan austenit-feritik Fe-Cr-Ni-Mo ini, UNS S32750 muncul dengan kerap ditentukan kerana rintangan kakisan pitting/celah yang tinggi melalui penambahan Mo dan W yang disesuaikan. Walau bagaimanapun, manakala aplikasi melimpah ruah fabrikasinya ke dalam paip lancar memerlukan pemahaman yang menyeluruh dan pemprosesan yang dioptimumkan. Laporan ini bertujuan untuk mengkaji teknik penyemperitan yang digunakan dalam pembuatan paip lancar super dupleks S32750 melalui penilaian metalurgi dan tingkah laku aloi semasa pelbagai peringkat yang terdiri daripada pemanasan awal., penyemperitan tanpa bekas, dan pasca pemprosesan.

Mikrostruktur dan Sifat

Fasa mikrostruktur utama yang mengawal prestasi S32750 termasuk keseimbangan hampir sama austenit γ-Fe yang sangat tahan kakisan(Ni,TK) dan ferit α-Fe memberikan kesan sinergistik. Elemen pengaloian utama menggalakkan struktur dupleks ini melalui:

• Chromium (24-26%) menstabilkan kedua-dua ferit dan austenit sambil memberikan rintangan kakisan
• Molibdenum yang kaya (3.5-4.5%) dan tungsten (1.5-2.5%) meningkatkan ketahanan terhadap kakisan setempat seperti pitting
• Nikel (5-7%) meningkatkan pecahan austenit yang kemudiannya memberikan keupayaan pemanjangan

Bersama-sama ini menghasilkan struktur mikro 40-60% pulau austenit tersebar dalam matriks ferit yang mempunyai toleransi dan rintangan kerosakan optimum. S32750 biasanya mempamerkan kekuatan tegangan muktamad melebihi 90 ksi dengan 20% pemanjangan minimum dan keliatan yang sangat baik hingga ke suhu kriogenik.

Pengeluaran Bilet

Menghasilkan bahan suapan S32750 yang diperlukan (billet) untuk penyemperitan bermula dengan bahan unsur mentah tulen yang dicairkan di bawah gas argon lengai menggunakan relau aruhan vakum. Pelarasan berhati-hati menjamin komposisi mengikut spesifikasi ASTM sambil meminimumkan unsur interstisial yang tidak diingini seperti sulfur, fosforus dan nitrogen dikaitkan dengan fasa sekunder yang memudaratkan. Mesin tuangan berterusan dengan cepat memejalkan logam cair menjadi bilet segi empat tepat yang memerlukan pemprosesan selanjutnya untuk merealisasikan sifat penuh.

Pemanasan awal

Matlamat utama sebelum penyemperitan melibatkan menghomogenkan bilet untuk menapis struktur butiran dan melarutkan rangkuman karbida/nitrida yang boleh melemahkan prestasi paip. Oleh kerana mekanisme pemendakan pengukuhan aloi bergantung pada penghalusan fasa sekunder ini, pemanasan awal berbilang langkah biasanya digunakan.:

• Rendam awal memegang bilet pada 900-1020°C membenarkan pembubaran perlahan kemasukan yang berulang semula sebagai dispersoid yang lebih halus
• Penyejukan perlahan 1-2 hari mengekalkan mendakan sebelum suhu akhir dalam julat dupleks (850-950° C) untuk memastikan keseimbangan mikrostruktur penuh terbentuk apabila penyejukan udara perlahan

Kawalan suhu yang ketat melindungi keseimbangan metalurgi semasa peringkat pemanasan/rendam ini yang boleh bertahan sehingga seminggu secara keseluruhan.

Penyemperitan Tanpa Bekas

Penyemperitan langsung tanpa bekas menandakan proses di mana bilet dimampatkan melalui acuan keluli kon tanpa bekas di sekelilingnya. Ini memberikan kelebihan operasi berbanding penyemperitan berasaskan kontena tradisional untuk pembuatan paip S32750. Aspek utama:

• Bilet yang dipanaskan hingga 1050-1150°C memasuki salur masuk die menaiki kasut berpenebat dan ditolak oleh ram hidraulik
• Geometri kon berorientasikan pada separuh sudut 8-15° menjana tegasan mampatan seragam, memaksa logam mengalir dengan lancar melalui nisbah pengurangan 3-10x
• 'Balak' tersemperit bentuk jaring hampir keluar daripada penyenggaraan acuan 95% ketepatan dimensi tanpa koyak/retak
• Produktiviti proses mencapai 30m/minit dengan penjanaan denyar minimum dan kadar kecacatan di bawah 1ppm
• Log segera dipadamkan di dalam air untuk mengunci struktur mikro dupleks kemudian diluruskan

Penyemperitan tanpa kontena memanfaatkan prasyarat bilet, tegasan terkawal dan reka bentuk cetakan yang dioptimumkan untuk menghantar paip S32750 berkualiti tinggi tanpa risiko kecacatan kontena.

Pasca Pemprosesan

Pembentukan dan rawatan haba selanjutnya menyesuaikan struktur mikro dan sifat:

• Pengilangan/pemusingan menghilangkan ketidaksempurnaan permukaan dan mencapai had kebulatan paip/tebal dinding
• Penyepuhlindapan penyelesaian diadakan 1 jam antara 1000-1100°C menyelesaikan semula mana-mana lapisan yang dikeraskan kerja sebelum pelindapkejutan pantas
• Pengerasan kerpasan melibatkan penuaan 2-6 jam antara 600-750°C untuk menukleuskan pengedaran zarah berskala nanometer yang diingini seperti karbida
• Ujian tidak merosakkan menilai kekukuhan dan memperakui sifat mekanikal memenuhi kod aplikasi
• Salutan/pelapisan pilihan digunakan sebelum penghantaran melindungi daripada kakisan semasa perkhidmatan akan datang

Selepas rawatan selepas paip lancar S32750 mempamerkan profil keliatan kekuatan ultra tinggi sasaran yang dikurniakan melalui laluan pemprosesan yang diperhalusi seperti penyemperitan tanpa kontena yang digabungkan dengan rawatan haba ketepatan.

Kesimpulan

memenuhi keperluan ketat yang dituntut di luar pesisir, pasaran minyak/gas dan kimia memerlukan teknik fabrikasi yang dioptimumkan. Laporan ini memperincikan proses penyemperitan tanpa kontena berbilang peringkat yang digunakan untuk menghasilkan paip lancar berkualiti tinggi daripada aloi tahan karat super dupleks UNS S32750. Dengan prakondisi bilet, memanfaatkan tegasan ubah bentuk terkawal dan menapis struktur mikro, paip lancar mencapai sifat seimbang yang unik daripada matriks dupleks aloi ini menjadikannya amat diperlukan untuk saluran paip tahan lama yang mengangkut cecair menghakis. Kemajuan berterusan memupuk keupayaan penyemperitan memastikan infrastruktur yang mampan pada masa hadapan.