Sandvik SAF 2304®: Premium lean duplex roestvrij staal voor hoge corrosiebestendigheid

Overzicht

Sandvik SAF 2304® is een lean duplex (austenitisch-ferritisch) roestvrij staal gekenmerkt door de volgende eigenschappen:

• Zeer goede weerstand tegen spanningscorrosiebarsting (SCC)
• Goede weerstand tegen algemene corrosie en putting
• Hoge sterkte - ongeveer twee keer de strekgrens van austenitische roestvrije stalen
• Fysische eigenschappen die ontwerpvoordelen bieden
• Gemakkelijke bewerkbaarheid en goede zilkhheid
• Goede lasbaarheid

Meer technische informatie en diagrammen die relevant zijn voor de corrosie-, mechanische en fysieke prestaties van het materiaal, worden weergegeven in de figuren aan de rechterkant van de materiaalpagina.

Eigenschappen

Algemeen

Mechanisch

Thermisch

Chemische samenstelling

Technologische eigenschappen

Toepassingsgebieden

Sandvik SAF 2304® bezit goede mechanische en fysieke eigenschappen, uitstekende weerstand tegen spanningscorrosiebarsting en andere vormen van corrosie, evenals goede lasbaarheid. Deze eigenschappen maken het zowel technisch als economisch een superieure alternatief voor roestvrije stalen zoals de austenitische stalen ASTM 304, 304L, 316, 316L, 321 en 347, de ferritische chroomstalen ASTM 430 en 444 en de martensitische chroomstalen van het type ASTM 410 en 420. Sandvik SAF 2304® heeft ook voordelen ten opzichte van laaggelegeerde stalen. Voorbeelden waar Sandvik SAF 2304® voordelen biedt ten opzichte van andere materialen zijn gegeven in de volgende tabel.

De goede mechanische en corrosie-eigenschappen maken Sandvik SAF 2304® een economische keuze in veel toepassingen door de levenscycluskosten van apparatuur te verlagen.

De hoge sterkte en hardheid van 3RE60 maken het materiaal een aantrekkelijk alternatief voor de austenitische stalen in constructies die zware belasting of slijtage onderworpen zijn.

Certificeringen

Goedkeuringen:

• Goedgekeurd door de American Society of Mechanical Engineers (ASME) Ketel- en Drukvatcode, Sectie VIII, div. 1 constructie.
• ASME B31.3 Procespiping
• VdTÜV-Werkstoffblatt 496
• Goedgekeurd door DnV voor algemeen gebruik op schepen
• PED 2014/68/EU

Indien Sandvik SAF 2304® wordt blootgesteld aan temperaturen boven 280°C (540°F) gedurende langere periodes, verandert de microstructuur, wat resulteert in een reductie van de slagenoot. Dit hoeft niet noodzakelijk het gedrag van het materiaal bij de bedrijfstemperatuur te beïnvloeden. Bijvoorbeeld, warmtewisselaarbuizen kunnen bij hogere temperaturen zonder problemen worden gebruikt. Neem contact op met Sandvik voor meer informatie. Voor drukvattoepassingen is 280°C (540°F) vereist als maximum volgens VdTÜV-Wb 496.

Koudvormen

Corrosie-eigenschappen

Algemene corrosie: Vanwege de hoge chroomgehalte en zijn wel gebalanceerde samenstelling bezit Sandvik SAF 2304® uitstekende corrosiebestendigheid in zure omgevingen. De onderstaande tabel geeft de corrosiesnelheid in verschillende zuren en figuren 4-6 tonen isocorrosiediagrammen voor Sandvik SAF 2304® in zwavelzuur, mierenzuur en azijnzuur respectievelijk.

Corrosiesnelheden in zuur-water mengsels, mm/jaar (mpy). Geactiveerde monsters, 1+3+3 dagen, gemiddelde van de laatste twee periodes voor twee monsters.

Putting: De puttingweerstand van een staal wordt primair bepaald door de chroom- en molybdeengehalten, maar de stikstofinhoud heeft ook een effect. De fabricage- en bewerkingspraktijk, bijv. lassen, is ook van vitaal belang voor de werkelijke prestaties in dienst.

Een parameter voor het vergelijken van de puttingweerstand van verschillende stalen is het PRE-nummer (Pitting Resistance Equivalent).

De PRE wordt gedefinieerd als, in gew-%:

PRE = % Cr + 3,3 × % Mo + 16 × % N

Zoals de tabel toont, is het PRE-nummer voor Sandvik SAF 2304® aanzienlijk hoger dan het nummer voor ASTM 304L en vergelijkbaar met het nummer voor ASTM 316L. Potentiostatische tests in oplossingen met verschillende chlooridgehalten (pH = 6) worden gerapporteerd in figuur 7. Elke curve is gebaseerd op ten minste 4 meetpunten, elk afgeleid van ten minste drie afzonderlijke metingen. Variatie in de meetresultaten ligt binnen het bereik +/-5°C (+/-9°F). De testresultaten voor ASTM 316L zijn vergeleken met resultaten verkregen onder praktische dienstomstandigheden, en de correlatie is goed. Zoals uit figuur 7 blijkt, is de kritische temperatuur voor putting voor Sandvik SAF 2304® hoger dan die voor ASTM 304L en vergelijkbaar met die voor ASTM 316L. De testresultaten komen overeen met de PRE-rangschikking.

Spanningscorrosiebarsting: Vanwege zijn tweefasenstructuur en zijn wel gebalanceerde samenstelling bezit Sandvik SAF 2304® zeer goede weerstand tegen spanningscorrosiebarsting (SCC). Dit blijkt uit de resultaten van tests in zowel geconcentreerde chlooridoplossingen als zuurstofbevattende verdunnen chlooridomgevingen.

Figuur 8 toont de resultaten van tests uitgevoerd in 40% CaCl₂ oplossing bij 100°C (210°F). In deze omgeving is de spanning die vereist is om breuk te veroorzaken door SCC (bekend als de drempelspanning) veel hoger voor Sandvik SAF 2304® dan voor ASTM 304/304L en ASTM 316/316L. Dit demonstreert de superieure weerstand van Sandvik SAF 2304®.

Lassen van Sandvik SAF 2304® vermindert de weerstand tegen SCC niet merkbaar, mits de lasaanbevelingen worden gevolgd (zie Lassen). De drempelspanning van materiaal dat is TIG-gelast met Sandvik 22.8.3.L of MMA-gelast met Sandvik 22.9.3.LR is op een niveau met dat van het basismateriaal.

De resultaten van SCC-testen van Sandvik SAF 2304 in chlooridoplossingen bij hoge temperaturen en drukken worden gepresenteerd in figuur 9. De curve voor Sandvik SAF 2304® is gebaseerd op tests uitgevoerd in verschillende chlooridgehalten en bij verschillende temperaturen. Meestal werden zes afzonderlijke metingen genomen bij elk meetpunt. De testmethode betrof veerbelaste monsters gespannen tot de strekgrens (Rp0,2) bij de testtemperatuur of U-bugen waarin de spanning bij de piek ten minste gelijk is aan de strekgrens van het oplossingsangelaten materiaal. De zuurstofinhoud van het toevoervater (vernieuwde autoklaven werden gebruikt) was 4,6 tot 10 ppm en de pH 4,5 tot 7. De curve voor ASTM 304/304L en ASTM 316/316L is gebaseerd op gepubliceerde testresultaten en praktische ervaring.

De resultaten in figuur 9 wijzen erop dat Sandvik SAF 2304® kan worden gebruikt in verdunnen zuurstofdragende chlooridoplossingen tot ongeveer 125°C (260°F) zonder enig risico op SCC. Dit is veel hoger dan voor ASTM 304/304L en ASTM 316/316L, die niet boven 60°C (140°F) in dergelijke omgevingen gebruikt mogen worden. Bij temperaturen boven 125°C (260°F) mag Sandvik SAF 2304® niet worden gebruikt in zuurstofdragende oplossingen in omgevingen met meer dan ongeveer 10 ppm Cl⁻. Voor dergelijke condities raden we Sandvik SAF 2205™, Sandvik SAF 2507® of Sanicro® 28 aan. Bij lage zuurstofgehalten, die gebruikelijk zijn in de proces- en energie-industrie, kunnen aanzienlijk hogere chlooridgehalten en temperaturen worden getolereerd door Sandvik SAF 2304® zonder enig risico op SCC.

Interkristallijne corrosie: Sandvik SAF 2304® is een lid van de familie van moderne duplex roestvrije stalen wier chemische samenstelling zodanig is dat de hervorming van austeniet in de warmtebeïnvloede zone angrenzend aan de las snel plaatsvindt. Dit resulteert in een microstructuur die corrosie-eigenschappen en zilkhheid geeft die vergelijkbaar zijn met die van het basismateriaal. Gelaste verbindingen in Sandvik SAF 2304® doorstaan eenvoudig de interkristallijne corrosetest van Strauss volgens SS-EN ISO 3651-2 Methode A.

Spleetcorrosie: Op dezelfde manier als de weerstand tegen putting gerelateerd kan worden aan de chroom-, molybdeen- en stikstofgehalten van het staal, kan de weerstand tegen spleetcorrosie. Sandvik SAF 2304® bezit betere weerstand tegen spleetcorrosie dan stalen van het type ASTM 304/304L en is vergelijkbaar met ASTM 316/316L.

Erosiecorrosie: Stalen van het type ASTM 304/304L en ASTM 316/316L kunnen worden aangevallen door erosiecorrosie als ze blootgesteld worden aan stromende media die zeer abrasieve vaste deeltjes bevatten, bijv. zand, of media met zeer hoge flowsnelheden. Onder dergelijke omstandigheden vertoont Sandvik SAF 2304® zeer goede weerstand vanwege de combinatie van hoge mechanische sterkte en goede corrosiebestendigheid.

Corrosiemoeheid: Sandvik SAF 2304® bezit hogere sterkte en betere corrosiebestendigheid dan gewone austenitische roestvrije stalen. Gevolgdelijk heeft Sandvik SAF 2304® aanzienlijk betere moeidsterkte onder corrosieve omstandigheden dan dergelijke stalen.

Expanderen

In vergelijking met austenitische roestvrije stalen heeft Sandvik SAF 2304® een hogere strekgrens. Dit moet in acht worden genomen bij het expanderen van buizen in buisplaten. Normale expandermethoden kunnen worden gebruikt, maar de expansie vereist een hogere begininzet en moet in één operatie worden uitgevoerd.

Neem contact met ons op voor gedetailleerde aanbevelingen over het expanderen van duplex roestvrije stalen.

Warmtebehandeling

De buizen worden normaal in warmtebehandelde toestand geleverd. Indien door verdere bewerking aanvullende warmtebehandeling nodig is, wordt het volgende aanbevolen:

Oplossingsanlassen: 930 - 1050°C (1710 - 1920°F), snelle afkoeling in lucht of water.

Warmvormen

Warmbuigen wordt uitgevoerd bij 1100-950°C (2010-1740°F) en moet worden gevolgd door oplossingsanlassen.

Bewerken

Als een tweefasenmateriaal (austenitisch-ferritisch) zal Sandvik SAF 2304® een ander toolslijtageprofiel vertonen dan eentjes stalen van het type ASTM 304L. De snij snelheid moet daarom iets lager zijn dan die aanbevolen voor ASTM 304L en als eerste aanbeveling moeten 25% lagere snijsnelheden worden gebruikt vergeleken met de snelheid voor het bewerken van Sanmac 304/304L. Het is echter aan te bevelen dat een zilker snijplaatmateriaal wordt gebruikt voor half-roughing operaties, Sanmac® 304/304L.

Overig

Leveringsvormen:

Naadloze buis en pijp in Sandvik SAF 2304® wordt geleverd in afmetingen tot 260 mm buitendiameter. De leveringsconditie is oplossingsangelaten en of wit gepickeld of helder angelaten.

Voor hydraulische buistoepassingen wordt Sandvik SAF 2304® ook vermarkt onder de naam PW 400.

Andere leveringsvormen:

• Gelaste buis en pijp
• Fittings
• Bandstaal, angelaten of koudgewalst tot verschillende hardheidsgraden
• Staafstaal
• Platen, bladen en breedband
• Gesmeed producten
• Gegoten producten

Lassen

De lasbaarheid van Sandvik SAF 2304® is goed. Lassen moet worden uitgevoerd zonder voorverhitting en nadere warmtebehandeling is normaal niet nodig. Geschikte smeltlasmethoden zijn handmetaallaslassen (MMA/SMAW) en gasgeschermde booglaslassen, met de TIG/GTAW-methode als eerste keuze.

Voor Sandvik SAF 2304® worden een warminvoer van 0,5-2,5 kJ/mm en een tussenlagtemperatuur van <150°C (300°F) aanbevolen.

Aanbevolen vullingmetaalen:

• TIG/GTAW of MIG/GMAW lassen
  • ISO 14343 S 23 7 N L (bijv. Exaton 23.7.L)
  • ISO 14343 S 22 9 3 N L / AWS A5.9 ER2209 (bijv. Exaton 22.8.3.L)
• MMA/SMAW lassen
  • ISO 3581 E 23 7 N L R
  • ISO 3581 E 22 9 3 N L R / AWS A5.4 E2209-17 (bijv. Exaton 22.9.3.LR)