Vše, co potřebujete vědět: Super 13Cr

1. Úvod a přehled

Super 13Cr je martenzitická slitina nerezové oceli známá pro svou výjimečnou mechanickou pevnost a střední odolnost proti korozi, díky čemuž je ideální pro náročná prostředí. Původně vyvinutý pro ropné a plynárenské aplikace, Super 13Cr nabízí cenově výhodnou alternativu k vysoce legovaným materiálům, zejména ve středně korozivním prostředí, kde je problémem chloridem indukované korozní praskání (SCC).

Díky svým zlepšeným mechanickým vlastnostem a zlepšené odolnosti proti korozi ve srovnání s konvenční nerezovou ocelí 13Cr je Super 13Cr široce používán v průmyslových odvětvích, jako je ropa a plyn, chemické zpracování, celulóza a papír, námořní a pobřežní oblasti, kontrola znečištění ovzduší a výroba energie.

2. Dostupné produkty a specifikace Super 13Cr

Super 13Cr je k dispozici v různých formách, aby vyhověl různým aplikačním požadavkům:

• Číslo UNS: S41426
• Obecný název: Super 13Cr
• W.Nr.: 1.4009
• Normy ASTM/ASME: ASTM A276, A479, A182
• Formuláře produktu: Trubka, Trubice, Bar, Tyč, Kování Stock

3. Aplikace Super 13Cr

Díky kombinaci pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti korozi je Super 13Cr vhodný pro různé aplikace:

• Ropa a plyn: Trubky, pláště a potrubí v mírně korozivním prostředí s CO₂ a omezenou expozicí H₂S.
• Chemické zpracování: Zařízení a potrubní systémy manipulující se středně agresivními chemikáliemi.
• Buničina a papír: Součásti vystavené náročným chemickým zpracovatelským prostředím.
• Námořní a offshore: Komponenty pro manipulaci s mořskou vodou, včetně čerpadel, ventilů a dalších námořních struktur.
• Výroba elektřiny: Lopatky a součásti parní turbíny jsou vystaveny vysokým teplotám a korozi.
• Kontrola znečištění ovzduší: Součásti vystavené agresivním spalinám a kyselému prostředí.
• Zpracování potravin: Zařízení používaná v prostředích, kde je hygiena a odolnost proti korozi zásadní.
• Vysoce účinné obytné pece: Tepelné výměníky díky odolnosti materiálu při vysokých teplotách.

4. Vlastnosti odolnosti proti korozi

Super 13Cr nabízí lepší odolnost proti korozi než běžná nerezová ocel 13Cr, zejména v prostředích obsahujících CO₂. Není však vhodný do prostředí s významným obsahem H₂S kvůli riziku praskání sulfidovým napětím. Slitina poskytuje dobrou odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi v prostředích obsahujících chloridy a je odolná vůči koroznímu praskání pod napětím při středních koncentracích chloridů.

5. Fyzikální a tepelné vlastnosti

• Hustota: 7,7 g/cm³
• Rozsah tavení: 1 400–1 450 °C
• Tepelná vodivost: 25 W/mK při 20 °C
• Specifické teplo: 460 J/kg·K
• Koeficient tepelné roztažnosti: 10,3 x 10⁻⁶/°C (20–100 °C)

6. Chemické složení

Typické chemické složení Super 13Cr zahrnuje:

• Chrom (Cr): 12,0–14,01 TP3T
• nikl (Ni): 3,5–5,51 TP3T
• molybden (Mo): 1,5–2,51 TP3T
• uhlík (C): ≤0,03%
• mangan (Mn): ≤1,0%
• křemík (Si): ≤1,0%
• fosfor (P): ≤0,04%
• síra (S): ≤0,03%
• železo (Fe): Rovnováha

7. Mechanické vlastnosti

• Pevnost v tahu: 690–930 MPa
• Mez kluzu: 550–650 MPa
• Prodloužení: ≥20%
• Tvrdost: 250–320 HB
• Rázová houževnatost: Vynikající, zvláště po tepelné úpravě.

8. Tepelné zpracování

Super 13Cr se typicky vytvrzuje tepelným zpracováním, aby se zlepšily jeho mechanické vlastnosti. Proces tepelného zpracování zahrnuje kalení a temperování pro dosažení požadované kombinace pevnosti a houževnatosti. Typický cyklus tepelného zpracování zahrnuje:

• Roztokové žíhání: Zahřátí na 950–1050 °C s následným rychlým ochlazením.
• Temperování: Ohřev na 600–700 °C pro úpravu tvrdosti a houževnatosti.

9. Tváření

Super 13Cr může být tvářen za tepla nebo za studena, i když je jeho tváření náročnější než austenitické druhy kvůli jeho vyšší pevnosti a nižší tažnosti. Předehřátí před tvářením a tepelné zpracování po tváření je často nutné, aby se zabránilo praskání.

10. Svařování

Welding Super 13Cr vyžaduje pečlivou kontrolu, aby nedošlo k prasknutí a zachovala se odolnost proti korozi. Obvykle se vyžaduje předehřátí a tepelné zpracování po svařování (PWHT). Přídavné materiály by měly být kompatibilní se Super 13Cr, aby byla zajištěna kvalita svaru. Zvláštní pozornost je třeba věnovat tomu, aby se zabránilo vodíkové křehkosti.

11. Koroze svarů

Svary v Super 13Cr mohou být náchylné k lokální korozi, zejména v tepelně ovlivněné zóně (HAZ). Tepelné zpracování po svařování je zásadní pro obnovení odolnosti proti korozi, snížení zbytkového napětí a zlepšení houževnatosti ve svařované oblasti.

12. Odvápnění, moření a čištění

Odstraňování okují Super 13Cr může být náročné kvůli tvorbě houževnatých oxidových okují během tepelného zpracování. K odstranění vodního kamene lze použít mechanické metody, jako je tryskání nebo chemické ošetření pomocí mořicích roztoků. Slitina vyžaduje po moření důkladné čištění, aby se zabránilo kontaminaci a zajistila optimální odolnost proti korozi.

13. Povrchové kalení

Super 13Cr může podstoupit povrchové kalení, jako je nitridace, aby se zvýšila jeho odolnost proti opotřebení, aniž by byla ohrožena jeho odolnost proti korozi. Nitridace pomáhá zlepšit odolnost slitiny v abrazivním prostředí a prostředí s vysokým třením.

Závěr

Super 13Cr nabízí všestranné řešení pro průmyslová odvětví, kde je vyžadována střední odolnost proti korozi a vysoká mechanická pevnost. Jeho vyvážené vlastnosti z něj dělají oblíbenou volbu mimo jiné v oblasti ropy a zemního plynu, chemického zpracování a námořních aplikací. Díky pochopení jeho jedinečných vlastností – od odolnosti proti korozi až po svařitelnost – mohou inženýři a specialisté na materiály činit informovaná rozhodnutí pro optimalizaci výkonu a životnosti v jejich konkrétních prostředích.

Tento blogový příspěvek poskytuje komplexní přehled specifikací a vlastností Super 13Cr a vybavuje průmyslová odvětví znalostmi pro co nejlepší využití tohoto pokročilého materiálu.