ASTM A789 Super Duplex stalen buis: UNS S32205, S31803, S32750 en S32760 voor warmtewisselaars

Wat is ASTM A789?

ASTM A789 is de specificatie voor naadloze en gelaste ferritische/austenitische (duplex) roestvrijstalen buizen voor algemene corrosieve toepassingen. Het omvat zowel de standaard duplexkwaliteiten als de superduplexkwaliteiten, en het is de specificatie die het vaakst wordt gebruikt voor verwarmingsbundels, luchtkoelerbuizen, condensorbuizen, tankspiralen en soortgelijke componenten voor warmteoverdracht in de chemische, petrochemische sector, ontzilting en offshore-service. In tegenstelling tot de austenitische kwaliteiten uit de 300-serie combineren duplexstaalsoorten een ferriet-austeniet tweefasige microstructuur, waardoor ze ruwweg tweemaal de vloeigrens hebben van 316L, samen met een veel betere weerstand tegen chloride-spanningscorrosie.

Gedekte kwaliteiten en chemische samenstelling

Er worden gewoonlijk vier kwaliteiten gespecificeerd: de duplexkwaliteiten UNS S31803 en UNS S32205, en de superduplexkwaliteiten UNS S32750 en UNS S32760. Samenstellingslimieten (gewichtspercentage) worden hieronder gegeven.

Element	S31803	S32205	S32750	S32760
Koolstof (C)	Kleiner dan of gelijk aan 0,030	Kleiner dan of gelijk aan 0,030	Kleiner dan of gelijk aan 0,030	Kleiner dan of gelijk aan 0,030
Mangaan (Mn)	Kleiner dan of gelijk aan 2,00	Kleiner dan of gelijk aan 2,00	Kleiner dan of gelijk aan 1,20	Kleiner dan of gelijk aan 1,00
Fosfor (P)	Kleiner dan of gelijk aan 0,030	Kleiner dan of gelijk aan 0,030	Kleiner dan of gelijk aan 0,035	Kleiner dan of gelijk aan 0,030
Zwavel (S)	Kleiner dan of gelijk aan 0,020	Kleiner dan of gelijk aan 0,020	Kleiner dan of gelijk aan 0,020	Kleiner dan of gelijk aan 0,010
Silicium (Si)	Kleiner dan of gelijk aan 1,00	Kleiner dan of gelijk aan 1,00	Kleiner dan of gelijk aan 0,80	Kleiner dan of gelijk aan 1,00
Chroom (Cr)	21.0 - 23.0	22.0 - 23.0	24.0 - 26.0	24.0 - 26.0
Nikkel (Ni)	4.5 - 6.5	4.5 - 6.5	6.0 - 8.0	6.0 - 8.0
Molybdeen (Mo)	2.5 - 3.5	3.0 - 3.5	3.0 - 5.0	3.0 - 4.0
Stikstof (N)	0.08 - 0.20	0.14 - 0.20	0.24 - 0.32	0.20 - 0.30
Koper (Cu)	-	-	Kleiner dan of gelijk aan 0,50	0.50 - 1.00
Wolfraam (W)	-	-	-	0.50 - 1.00

Mechanische eigenschappen volgens ASTM A789

Eigendom	S31803 / S32205	S32750	S32760
Treksterkte, min (MPa)	620	800	750
Vloeigrens 0,2%, min (MPa)	450	550	550
Verlenging, min (%)	25	15	25

Deze minimumwaarden zijn ruwweg het dubbele van de vloeigrens van gegloeid 316L (minimaal 170 MPa), waardoor dunnere buiswanden mogelijk zijn bij dezelfde ontwerpdruk - een belangrijke besparing in de constructie van bundels en spoelen.

Corrosiebestendigheid en PREN

De putweerstand van duplexkwaliteiten wordt gewoonlijk uitgedrukt door het equivalente getal van de putweerstand, PREN=Cr + 3.3 × Mo + 16 × N. Berekend op basis van nominale samenstellingen vallen S31803 en S32205 in het bereik van ongeveer 34-36, terwijl S32750 en S32760 waarden bereiken van ongeveer 40 of hoger. Ter vergelijking: 316L komt uit op grofweg 26. Dit is de reden dat de duplex- en superduplexkwaliteiten worden gespecificeerd voor zeewater-gekoelde warmtewisselaars, met chloriden beladen processtromen en pekel, waar austenitische kwaliteiten putjes vormen of last hebben van chloride-spanningscorrosie. De superduplexkwaliteiten voegen koper en wolfraam (S32760) toe om de weerstand in zure chloridemedia verder te verbeteren.

Fabricage- en serviceoverwegingen

Duplexslangen worden normaal gesproken geleverd in oplossing-gegloeide toestand. Lassen vereist een gecontroleerde warmte-inbreng en, in de meeste gevallen, een over-gelegeerde vulstof van het type S32205 of S32750 om de austeniet-ferrietbalans in het lasmetaal te behouden; voorverwarmen is over het algemeen niet nodig. Omdat duplexstaal gevoelig is voor verbrossingsverschijnselen in het bereik van 280-500 graden, worden langdurige gebruikstemperaturen boven ongeveer 300 graden vermeden en zijn de buizen ontworpen binnen de temperatuurgrenzen van de geldende drukcode. Na warmvormen is oplossingsgloeien gevolgd door snel afkoelen de standaardpraktijk.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen S31803 en S32205?

S32205 heeft een strakker chroombereik (22,0-23,0%), een hoger minimum molybdeen (3,0-3,5%) en een hoger stikstofminimum (0,14-0,20%) dan S31803, wat de weerstand tegen putjes verbetert en de reden is dat S32205 nu de meest gespecificeerde duplexkwaliteit is.

Wat betekent PREN en waarom is het belangrijk?

PREN (equivalent getal voor putweerstand) is een berekende index van putweerstand: PREN=Cr + 3.3 × Mo + 16 × N. Een hogere waarde duidt op een betere weerstand tegen putcorrosie door chloride; superduplexkwaliteiten bereiken ongeveer 40, tegenover ongeveer 26 voor 316L.

Is de A789-buis naadloos of gelast?

ASTM A789 omvat zowel naadloze als gelaste duplexbuizen voor algemene corrosieve toepassingen. Voor buisproducten omvat ASTM A790 dezelfde kwaliteitfamilie.

Waar worden superduplexbuizen voor gebruikt?

Typische taken zijn onder meer zeewaterwarmtewisselaars en condensors, luchtkoelers, verwarmingsbundels, tankverwarmingsspiralen, chemische procesleidingen en andere chloride-rijke toepassingen waarbij hoge sterkte en putweerstand beide vereist zijn.

Kunnen duplexbuizen worden gelast zonder warmtebehandeling na- het lassen?

Ja, in de meeste gevallen. Correcte lasprocedures met gecontroleerde warmte-inbreng en bijpassende of over-gelegeerde vulstof zijn vereist; post-gloeien met een lasoplossing is normaal gesproken gereserveerd voor zwaar gebruik of na warmvervormen.

Wat is het verschil tussen A789 en A790?

A789 omvat naadloze en gelaste duplexbuizen voor algemene corrosieve toepassingen, terwijl A790 naadloze en gelaste duplexbuizen omvat. De kwaliteitchemie en mechanische vereisten zijn vergelijkbaar.