Super Duplex S32750 vs. S32760: Wolfram vs. höher-Chrom-Ansatz zur PREN-Optimierung

Was sind S32750 und S32760 und warum werden sie verglichen?

Super-Duplex-Edelstähle sind Güten, deren Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) etwa 40 übersteigt. Damit liegen sie über Standard-Duplex-Stählen wie S32205 (2205, PREN 29–33) und nähern sich der superaustenitischen Leistung an, während sie gleichzeitig die höhere Festigkeit und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit einer Duplex-Mikrostruktur beibehalten.

UNS S32750, kommerziell bekannt als 2507 oder SAF 2507, wurde in den 1980er Jahren von Sandvik entwickelt. UNS S32760, kommerziell bekannt als Zeron 100, wurde in den 1970er Jahren in Großbritannien entwickelt (ursprünglich von Mather & Platt, jetzt geliefert von Rolled Alloys und anderen lizenzierten Herstellern).

Quelle: Langley Alloys, „Was ist der Unterschied zwischen S32750 und S32760?“; Technische Literatur zu Walzlegierungen ZERON 100.

Beide Qualitäten unterliegen ASTM A240 (Platten/Bleche/Streifen), A182 (Schmiedeteile/Formteile, F53 bzw. F55), A789/A790 (Rohre und Rohre) und A276/A479 (Stangen) und sind beide Kandidaten für die gleiche Klasse von Offshore-, Entsalzungs- und chemischen Verarbeitungsgeräten. Da sie in Beschaffungsspezifikationen häufig gegeneinander ausgetauscht werden, stellt sich für einen Käufer oder Ingenieur in der Praxis nicht die Frage, „welches stärker ist“ - beide erfüllen im Wesentlichen die gleiche Mindestklasse der mechanischen Eigenschaften -, sondern welcher Legierungsweg besser zu der spezifischen korrosiven Umgebung, dem Schweißprozess und der jeweiligen Lieferkette passt.

Wie unterscheiden sich ihre chemischen Zusammensetzungen?

In der folgenden Tabelle sind die Zusammensetzungsgrenzwerte der Wärmeanalyse nach ASTM A240 für beide Qualitäten aufgeführt.

Quelle: ASTM A240/A240M-Zusammensetzungstabellen für UNS S32750 und UNS S32760; Datenblatt Walzlegierungen ZERON 100; Smith Metal / Smiths Advanced Metals UNS S32760 Datenblätter.

*Die gemeldeten Mindest-PREN-Anforderungen variieren leicht je nach Werksspezifikation (üblicherweise größer oder gleich 40 oder größer oder gleich 41 für S32750); Überprüfen Sie immer anhand der geltenden Kaufspezifikation und der MTR.

Zahlen lesen:Das breitere Molybdänfenster von S32750 (bis zu 5,0 % gegenüber 4,0 % für S32760) und die höhere Stickstoffobergrenze (0,32 % gegenüber 0,30 %) ermöglichen es den Mühlen, das klassische Chrom-Molybdän-Stickstoffsystem stärker zu forcieren, um einen hohen PREN zu gewährleisten, ohne neue Elemente hinzuzufügen. Stattdessen hält S32760 Molybdän in einem schmaleren, unteren Band und bringt Wolfram- und Kupfer---Elemente ein, die in der Spezifikation von S32750 überhaupt nicht vorkommen -, um durch einen anderen Mechanismus, der im nächsten Abschnitt erläutert wird, eine vergleichbare Lochfraß--Widerstandsklasse zu erreichen.

Wie wird PREN berechnet?

Standard-PREN:PREN=%Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N). Dies ist die Formel, die in den ASTM-Datenblättern beider Qualitäten angegeben ist und die zur Zertifizierung des ASTM-Minimums (größer oder gleich 40–41) verwendet wird.

Wolfram-bereinigter PREN-W:PREN-W=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5×%W) + 16(%N). Da sich Wolfram metallurgisch wie eine schwächere Version von Molybdän in Bezug auf die Beständigkeit gegen Chloridlochfraß verhält, wird ihm etwa die Hälfte des Koeffizienten von Molybdän zugeschrieben. Diese modifizierte Formel wird in NORSOK und der meisten Super-Duplex-Designliteratur speziell verwendet, um W--haltige Sorten wie S32760 mit nur Mo--haltigen Sorten wie S32750 vergleichbar zu machen.

Quelle: NORSOK M-630 Materialdatenblätter; Fachliteratur zu Walzlegierungen und Zeron 100 zu PREN-W.

Zur Veranschaulichung werden nominelle Mittel--Chemikalien verwendet (keine Spezifikationsanforderung):

Anschauliche Berechnung aus nominalen Mittelwertwerten; Die tatsächliche Wärmechemie und der zertifizierte PREN variieren je nach Mühle und müssen anhand des Mühlentestberichts (MTR) bestätigt werden.

Die praktische Erkenntnis: Nach der unveränderten Formel, die beide Werke auf ihren Zertifikaten drucken, berechnet S32750 aufgrund des höheren Stickstoffgehalts in der Regel einen geringfügig höheren PREN. Sobald Wolfram gutgeschrieben wird, schließt die effektive Lochfraßbeständigkeit von S32760 den größten Teil dieser Lücke - und wie der nächste Abschnitt zeigt, übersteigt seine gemessene Leistung in einigen Umgebungen das, was eine PREN-Zahl allein vorhersagen würde.

Bietet Wolfram den gleichen Korrosionsvorteil wie Molybdän?

Molybdän wirkt in erster Linie dadurch, dass es den chromreichen passiven Oxidfilm stabilisiert und die anodische Auflösungsreaktion innerhalb einer aktiven Grube hemmt, weshalb es den größten Koeffizienten (3,3) in der PREN-Formel trägt. Wolfram nimmt im passiven Film eine ähnliche Gitterposition ein und bietet einen ähnlichen, aber schwächeren stabilisierenden Effekt -, der die Grundlage für den 0,5-Koeffizienten bildet, den es in PREN-W erhält.

Kupfer ist in keiner PREN-Formel enthalten, da es die Chlorid-Lochfraßbildung nicht wesentlich beeinflusst. Sein Vorteil ist anders: Kupfer verbessert die Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion in nicht-oxidierenden, reduzierenden Säuren wie verdünnter Schwefel- und Salzsäure - aus dem gleichen Grund, weshalb kupferhaltige Qualitäten wie 904L für den Einsatz in Schwefelsäure spezifiziert sind. Der Kupfergehalt von S32760 verschafft ihm daher einen Korrosionsvorteil in gemischten Säure-/Chloridströmen, den ein PREN-Vergleich allein niemals erfassen kann, unabhängig von der verwendeten Formel.

Gemessene kritische Lochfraßtemperatur (ASTM G48, 6 % Eisenchlorid)

Quelle: pipingpipeline.com Technische Seite zur Legierung 2507; NACE/ForceTechnology-Schweißnaht-CPT-Literaturübersicht; zeron100.com (Walzlegierungen) Korrosionsdaten von ZERON 100.

Zwei Dinge fallen auf. Erstens verlieren beide Qualitäten nach dem Schweißen einen erheblichen Teil ihrer Lochfraßbeständigkeit -, was daran erinnert, dass das Basismetall PREN ein Ausgangspunkt und keine Garantie ist und dass die Auswahl des Zusatzmetalls und die Schweißwärmezufuhr die tatsächliche Verbindungsleistung bestimmen. Zweitens überschneiden sich die Bereiche der bearbeiteten CPT tatsächlich: Für den einfachen Chlorid-Einsatz bei Umgebungs--bis-mäßigen Temperaturen verhalten sich die beiden Qualitäten ähnlich, und die Wahl hängt von der spezifischen Einsatzchemie und den unten behandelten Punkten ab.

Wie lassen sich mechanische Eigenschaften vergleichen?

Quelle: ASTM A240/A240M-Tabellen der mechanischen Eigenschaften; Datenblatt Walzlegierungen ZERON 100; Gravitycastindia.com ASTM A240 UNS S32750/S32760 Referenzblätter. Überprüfen Sie vor der Verwendung des Designs anhand der aktuellen Ausgabe der geltenden Norm und der geltenden MTR.

Für den sauren Einsatz gemäß NACE MR0175/ISO 15156 unterliegen beide Güten einer Härteobergrenze (üblicherweise werden je nach Betriebskategorie etwa 28–32 HRC angegeben). Daher muss die Härte anhand des MTR überprüft werden und darf nicht anhand typischer Nennwerte angenommen werden. - Die gleiche Vorsicht gilt auch für ausscheidungsgehärtete oder hoch{6}feste korrosionsbeständige Legierungen- in sauren Umgebungen.

Welche Legierung lässt sich vorhersehbarer schweißen?

Beide Qualitäten fallen unter ASME Abschnitt IX P-Nummer 10H, Gruppe 1, was bedeutet, dass ein Schweißer oder ein Verfahren, der für eine Super-Duplex-Klasse qualifiziert ist, vorbehaltlich der spezifischen WPS/PQR-Anforderungen in der gesamten Familie weitgehend qualifiziert ist. ER2594 (AWS A5.9) und sein umhülltes -Elektroden-Gegenstück E2595/E2594 (AWS A5.4) werden häufig in S32750, S32760 und verwandten Super-Duplex-Qualitäten einschließlich S32550 und S31260 verwendet.

Quelle: Häufig gestellte Fragen zu Rolled Alloys ZERON 100; Produktliteratur zu Washington Alloy ER2594.

Da jedoch Wolfram und Kupfer in einer generischen ER2594-Ablagerung auf S32760-Niveau nicht vorhanden sind, wird das Schweißen von S32760 mit sich selbst mit einem Standard-Superduplex-Füllstoff die Wolfram/Kupfer-Chemie des Grundmetalls in der Schmelzzone nicht vollständig reproduzieren. Rolled Alloys und andere Zeron 100-Lizenznehmer liefern stattdessen einen speziellen, überdurchschnittlichen Füllstoff (vermarktet als Zeron 100X oder einen passenden Zeron 100M-Füller, wenn ein Lösungsglühen nach dem Schweißen geplant ist), speziell um diese Chemie und die damit verbundene Korrosionsleistung in der gesamten Verbindung zu bewahren.

Gemischte Verbindungen zwischen S32750 und S32760 werden routinemäßig mit einem Standard-Superduplex-Füllstoff mit 25 % Cr wie ER2594 hergestellt, da der Füllstoff für Korrosion und mechanische Eignung nur mit dem magereren der beiden Grundmetalle übereinstimmen muss -vorbehaltlich projektspezifischer WPS/PQR-Anforderungen-.

Welche Standards und Spezifikationen gelten für jede Sorte?

Quelle: ASTM A182, A240, A276, A479, A789, A790, A890 Bezeichnungslisten pro Klasse; Smiths Advanced Metals UNS S32760 Datenblatt; Datenblatt zu Walzlegierungen ZERON 100.

Welche Sorte kostet weniger und ist einfacher zu beschaffen?

Da es sich bei S32750 um ein einfaches Cr-Mo-N-System ohne proprietäre Spurenelemente handelt, wird es von einer breiten Basis internationaler Mühlen hergestellt und ist in der Regel die leichter verfügbare, preisgünstigere Option in Standardproduktformen wie Rohren, Platten und Formstücken. Die Wolfram- und Kupferzusätze von S32760 führen zu geringen Rohmaterialkosten, und während UNS S32760 selbst eine offene Spezifikation ist, die jedes qualifizierte Werk herstellen kann, sind der Handelsname Zeron 100 und seine speziellen Schweißzusätze (Zeron 100X/100M) am engsten mit Rolled Alloys und seiner lizenzierten Lieferkette verbunden, was die Beschaffungsmöglichkeiten für Käufer, die den Handelsnamen und nicht die UNS angeben, einschränken kann Bezeichnung. Käufer sollten die UNS-Nummer und den geltenden ASTM-Standard angeben, nicht den Handelsnamen, es sei denn, die strenge interne Chemie eines bestimmten Werks ist eine echte Projektanforderung.

Welche Bewerbungen begünstigen jede Note?

Quelle: Kalpataru Piping Solutions, „S32750 vs. S32760 (Zeron 100): Wann man jedes verwendet“; Anwendungsliteratur zu Walzlegierungen ZERON 100.

Auswahl-Checkliste: S32750 vs. S32760

Bestätigen Sie die Chloridkonzentration, die Temperatur und ob der Strom reduzierende oder gemischte Säuren enthält. - Das Vorhandensein reduzierender Säurebedingungen begünstigt den Kupfergehalt von S32760.

Überprüfen Sie, ob in der Projektspezifikation allgemein UNS S32750/S32760 oder speziell der Handelsname Zeron 100 genannt wird, da letzterer die Liste der qualifizierten Lieferanten einschränkt.

Überprüfen Sie den zertifizierten PREN und die vollständige Wärmechemie auf dem MTR, anstatt sich auf veröffentlichte Nenn- oder Mittelwerte zu verlassen.

Bestätigen Sie bei geschweißten Baugruppen den qualifizierten WPS/PQR und das Füllmetall (ER2594/E2594 für S32750; Zeron 100X oder 100M für S32760) und -überprüfen Sie die CPT erneut anhand repräsentativer Schweißproben. - Basis-Die Metall-CPT wird nicht auf die Schweißnaht übertragen.

Überprüfen Sie bei saurem Einsatz die Härte anhand der entsprechenden NACE MR0175/ISO 15156-Kategorie und nicht anhand des allgemeinen Mühlenmaximums.

Vergleichen Sie die aktuellen Vorlaufzeiten und Prämien des Werks für beide UNS-Nummern in der erforderlichen Produktform, bevor Sie die Spezifikation festlegen, da sich die Verfügbarkeit von Jahr zu Jahr ändern kann.

Häufig gestellte Fragen

Q: Ist S32760 immer besser als S32750, weil es mehr Legierungselemente enthält?

A: Nein. Mehr Elemente bedeuten nicht automatisch eine bessere Leistung für einen bestimmten Dienst. Das Wolfram und das Kupfer von S32760 verschaffen ihm einen echten Vorteil bei heißem Meerwasser und reduzierenden/gemischten Säureanwendungen, aber die höhere Mindestzugfestigkeit und die typischerweise geringeren Kosten machen S32750 zur besseren Wahl für viele Standard-Chloridanwendungen.

Q: Können S32750 und S32760 miteinander verschweißt werden?

A: Ja. Zum Verbinden von S32750 mit S32760 wird üblicherweise ein Superduplex-Füllstoff mit 25 % Chrom wie ER2594 verwendet, vorbehaltlich der projektspezifischen WPS/PQR-Qualifikation, da der Füllstoff die Anforderungen des magereren der beiden Grundmetalle erfüllen muss.

Q: Bedeutet eine höhere PREN-Zahl immer eine bessere Korrosionsbeständigkeit im Betrieb?

A: Nicht ganz. PREN ist ein nützlicher Screening-Index, der auf Chrom, Molybdän und Stickstoff basiert. Er erfasst jedoch nicht den Kupfereffekt in reduzierenden Säuren, berücksichtigt Wolfram nicht, sofern nicht die PREN-W-Formel verwendet wird, und spiegelt nicht die CPT-Reduktion wider, die nach dem Schweißen auftritt. Es sollte als Ausgangspunkt betrachtet und anhand tatsächlicher Testdaten für die spezifische Umgebung überprüft werden.

Q: Ist Zeron 100 dasselbe wie S32760?

A: Zeron 100 ist der Handelsname für Material, das gemäß der Spezifikation UNS S32760 hergestellt wird und am engsten mit Rolled Alloys und seiner lizenzierten Lieferkette verbunden ist. Die Begriffe werden häufig synonym verwendet, aber eine Projektspezifikation, die namentlich „Zeron 100“ nennt, kann die Liste der akzeptablen Lieferanten im Vergleich zu einer, die einfach „UNS S32760“ nennt, einschränken.

Q: Welche Sorte wird am häufigsten für allgemeine Öl- und Gasrohrleitungen vorrätig?

A: S32750 ist im Allgemeinen in einer breiteren Basis internationaler Fabriken verfügbar, da es sich um ein einfaches Cr-Mo-N-System ohne proprietäre Elemente handelt; Die tatsächlichen regionalen Lagerbestände sollten von EETA oder einem anderen qualifizierten Lieferanten für die spezifische erforderliche Produktform und -größe bestätigt werden.