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Tubería de acero dúplex es un material de acero inoxidable que contiene una estructura de dos fases de ferrita y austenita, con una relación de fase típica de aproximadamente 50:50. Esta estructura de dos fases combina alta resistencia con buena resistencia a la corrosión y se usa ampliamente en entornos de alta corrosión y de alto estrés, como petróleo y gas, industria química e ingeniería marina. Los grados comunes como la UNS S31803 y S32205 son extremadamente sensibles a los procesos de trabajo en caliente debido a su estructura metalúrgica especial.
Características del proceso de formación en caliente de la tubería de acero dúplex
La formación en caliente se refiere al proceso de calentar la tubería de acero a alta temperatura y luego formarla a través de un molde. Para el acero inoxidable dúplex, la temperatura de formación en caliente generalmente se controla entre 1100 ° C y 1250 ° C. Dentro de este rango de temperatura, el material tiene buena plasticidad y es fácil de formar. Sin embargo, también existe el riesgo de cambio de fase, engrosamiento de la estructura y la precipitación de fases dañinas, especialmente cuando la alta temperatura permanece durante demasiado tiempo.
Si el control de enfriamiento no es apropiado durante el proceso de formación en caliente, puede conducir a un aumento en la fase de ferrita, una disminución en la fase de austenita e incluso la formación de fases frágiles como la fase σ (fase sigma) y la fase χ (fase Chi), que debilitará seriamente la resistencia y la resistencia a la corrosión del material.
Definición y propósito del tratamiento de soluciones
El tratamiento de la solución se refiere a calentar el material a una temperatura apropiada (generalmente 1020 ° C a 1100 ° C), mantenerlo caliente durante un cierto período de tiempo y luego enfriarlo rápidamente, de modo que las fases dañinas previamente precipitadas se disuelvan en la matriz de austenita y se obtenga una estructura dúplex uniforme.
Los principales propósitos de este tratamiento incluyen:
Restaurar la relación austenita/ferrita estándar;
Disuelva los compuestos intermetálicos dañinos como la fase σ y la fase χ precipitadas durante el trabajo en caliente;
Refina los granos y mejore las propiedades mecánicas generales;
Mejorar la resistencia a las picaduras, la corrosión de la grieta y el agrietamiento de la corrosión del estrés;
Restaurar la dureza y la ductilidad del material.
¿Es necesario el tratamiento de la solución después de la formación caliente de tuberías de acero dúplex?
Se debe determinar si se requiere tratamiento de solución en función de los parámetros de proceso específicos de la formación en caliente:
Caso 1: Control de temperatura de formación caliente razonable y velocidad de enfriamiento rápida
Si la temperatura de formación en caliente se controla estrictamente entre 1100 y 1200 ° C, el tiempo de calentamiento es corto y se realiza un enfriamiento rápido (como el enfriamiento del aire o el enfriamiento de agua) inmediatamente después de formarse, se puede evitar la precipitación de fases dañinas. En este caso, la fase de austenita se puede regenerar espontáneamente a una proporción razonable, y no se puede requerir un tratamiento de solución adicional.
Aplicable a productos con espesor de la pared delgada, pequeños cambios geométricos y una pequeña deformación de formación, como codos, secciones cortas, reductores, etc.
Caso 2: La temperatura de formación caliente es demasiado alta o el tiempo de retención es demasiado largo
Si la temperatura de formación en caliente es superior a 1250 ° C, o el tiempo de retención a alta temperatura excede los 10 minutos, es muy fácil causar el engrosamiento de granos, la formación de fase σ y la estructura desigual. Especialmente en el proceso de formación en caliente con un grosor de pared grande o una gran deformación, este tipo de cambio organizacional es difícil de reparar mediante el enfriamiento natural, y el tratamiento de solución posterior debe usarse para restaurar el estado organizacional ideal.
Aplicable a áreas de aplicación clave, como accesorios de tubería de paredes gruesas, recipientes a presión, bridas y piezas forjadas de forma especial.
Caso 3: enfriamiento natural o enfriamiento lento después de la formación caliente
El enfriamiento natural o el enfriamiento lento (especialmente el enfriamiento en el horno) puede hacer que la organización permanezca en la zona de temperatura de 850 ° C - 950 ° C durante demasiado tiempo. Esta zona de temperatura es un área altamente sensible para la formación de la fase σ, y el tratamiento de la solución es indispensable. Debe recalentarse a más de 1050 ° C para una disolución completa.
Requisitos de especificación de proceso para el tratamiento de soluciones
El proceso de tratamiento de la solución debe cumplir estrictamente con los siguientes requisitos del proceso:
Control de la velocidad de calentamiento: prevenir las grietas de diferencia de temperatura;
Temperatura de la vivienda: 1050 ° C a 1100 ° C;
Tiempo de carcasa: depende del grosor de la pared, generalmente de 15 a 30 minutos por cada grosor de la pared de 25 mm;
Método de enfriamiento: enfriamiento de agua o enfriamiento rápido de aire para garantizar que no permanezca en la zona de formación de fase σ;
Pruebas posteriores: el análisis metalográfico o el método de inducción magnética se utiliza para confirmar que la relación de fase cumple con el estándar.
Para garantizar la calidad del producto, se recomienda implementar las cláusulas de tratamiento térmico en estándares internacionales como ASTM A240, ASME SA789 y EN 10088.
El tratamiento de la solución mejora el rendimiento de las tuberías de acero dúplex
El tratamiento de la solución después de la formación en caliente puede mejorar significativamente las siguientes propiedades:
Índice mejorado de resistencia a las picaduras (PREN);
Resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión por estrés por cloruro;
Mejoran significativamente el alargamiento y la dureza del impacto;
Vida útil prolongada y riesgo reducido de falla;
Rendimiento general de soldadura general y estabilidad estructural.
Para proyectos de ingeniería exigentes, como tuberías de transmisión submarina, intercambiadores de calor de agua de mar, recipientes de presión de refinería, etc., el tratamiento de la solución es un enlace de garantía de calidad necesario.
