Chế tạo và kiểm soát chất lượng với vật liệu là thép không gỉ Super Duplex (SDSS)
Chế tạo và kiểm soát chất lượng Thép không gỉ Super Duplex (SDSS), đặc biệt là các loại như UNS S32750 hoặc SAF 2507, liên quan đến một số cân nhắc quan trọng do cấu trúc vi mô phức tạp của nó — hỗn hợp cân bằng giữa các pha austenit và ferit — và các đặc tính chống ăn mòn và cơ học tiên tiến của nó.
Chế tạo SDSS
-
Phương pháp xử lý bao gồm:
-
Tạo hình nóng và ủ dung dịch để đạt được cấu trúc vi mô song công thích hợp và tối ưu hóa các tính chất cơ học.
-
Các kỹ thuật chế biến bột và hợp kim cơ học như phay bi hành tinh năng lượng cao, tạo ra các hạt hình cầu mịn với kích thước tinh thể được kiểm soát (thường từ vài nanomet đến micromet) để tăng cường chất lượng vật liệu cuối cùng và chất lượng vật liệu cuối cùng.
-
Sản xuất bồi đắp như sản xuất bồi đắp hồ quang dây (WAAM) có thể chế tạo SDSS với các hành vi ăn mòn và cơ học dị hướng do các hiệu ứng chu kỳ nhiệt vốn có trong quá trình.
-
Việc đúc đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận việc đổ, làm nguội và hàn để tránh các khuyết tật và duy trì tính toàn vẹn, đặc biệt là đối với các bộ phận quan trọng như vỏ máy bơm trong dầu khí.
-
-
Hàn đặt ra những thách thức do nguy cơ mất cân bằng pha và nứt; Vì vậy, xử lý nhiệt sau mối hàn thường cần thiết để khôi phục các đặc tính mong muốn.
Kiểm soát chất lượng (QC) và Đảm bảo chất lượng (QA)
-
QC rất quan trọng để ngăn ngừa hỏng hóc sớm, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt liên quan đến clorua và dịch vụ chua (sự hiện diện của hydro sunfua), có thể gây ra cơ chế nứt nếu chế tạo không được kiểm soát đúng cách.
-
Các tiêu chuẩn như ASTM A923 quy định các tiêu chí chấp nhận đối với cấu trúc vi mô và độ dẻo dai va đập của thép không gỉ song công và siêu kép, đảm bảo cân bằng pha và không có pha có hại.
-
Kỹ thuật kiểm tra bao gồm:
-
Kiểm tra cấu trúc vi mô thông qua kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử để xác minh tỷ lệ austenit / ferit và hình thái hạt.
-
Kiểm tra độ cứng và độ bền kéo để kiểm tra tính chất cơ học.
-
Kiểm tra ăn mòn (ví dụ: chống ăn mòn rỗ và kẽ hở) để xác nhận sự phù hợp với môi trường khắc nghiệt.
-
Thử nghiệm không phá hủy vật đúc và mối hàn để phát hiện vết nứt hoặc tạp chất.
-
-
Khí quyển xay xát và các thông số xử lý (ví dụ: tỷ lệ bóng trên bột, tốc độ và thời gian phay) được kiểm soát để tạo ra bột có kích thước hạt mong muốn và đặc tính biến dạng, ảnh hưởng đến chất lượng SDSS cuối cùng.
Tóm tắt các điểm chính
| Khía cạnh | Chi tiết |
|---|---|
| Lớp vật liệu | Thông thường là SAF 2507, UNS S32750 |
| Cấu trúc vi mô | Song công cân bằng (austenit ~ ferit), được tăng cường bởi Cr, Mo và N |
| Phương pháp chế tạo | Tạo hình nóng, ủ dung dịch, luyện kim bột, sản xuất bồi đắp (WAAM), đúc |
| Các biện pháp QC quan trọng | Cân bằng cấu trúc vi mô, kiểm tra cơ học và ăn mòn, tuân thủ ASTM A923, NDT đối với các khuyết tật |
| Thách thức | Độ nhạy hàn, mất cân bằng pha, dễ bị nứt trong điều kiện chua |
Thép không gỉ Super Duplex yêu cầu chế tạo chính xác và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để tận dụng sức mạnh vượt trội và khả năng chống ăn mòn cho các ứng dụng trong ngành dầu khí, hàng hải và hóa chất. Không kiểm soát được các thông số quy trình và cấu trúc vi mô có thể gây ra hỏng hóc sớm và các vấn đề vận hành.
🔍Nắm vững Quy trình Chế tạo & Kiểm soát Chất lượng với vật liệu là Thép Không gỉ Super Duplex (SDSS): Hướng dẫn Quan trọng dành cho Kỹ sư và Thanh tra
Thép không gỉ Super Duplex như UNS S32750 (2507) và UNS S32760 là vật liệu hiệu suất cao được sử dụng trong một số môi trường khắc nghiệt nhất—bao gồm các giàn khoan dầu khí ngoài khơi, nhà máy khử muối, xử lý hóa chất và hệ thống ngầm dưới biển
⚙️ QUY TRÌNH CHẾ TẠO
1. Xử lý & Chuẩn bị Vật liệu
🔹Bảo quản SDSS riêng biệt với thép cacbon để tránh nhiễm chéo
🔹Sử dụng dây treo không phải kim loại, găng tay sạch và dụng cụ chuyên dụng
🔹Đảm bảo vật liệu không có dầu, mỡ, gỉ sét hoặc các hạt sắt
🔹Xem lại các Tiêu chuẩn Kỹ thuật và Công nghệ (MTC) (EN 10204 3.1/3.2) để đảm bảo tuân thủ
2. Cắt & Cạnh Chuẩn bị
🔹Nên cắt nguội: cưa băng, cắt bằng kéo hoặc cắt bằng tia nước
🔹Nếu sử dụng cắt plasma hoặc cắt oxy-nhiên liệu, hãy kiểm soát nhiệt lượng đầu vào và loại bỏ HAZ bằng cách mài
3. Tạo hình & Uốn
🔹Sử dụng bán kính uốn lớn (≥3 lần độ dày vật liệu); tránh biến dạng quá mức
🔹Cho phép tạo hình nguội dưới 250°C; tránh tích tụ nhiệt
🔹 4. Gia công
🔹Sử dụng dao cắt đầu carbide, tốc độ cắt thấp và tốc độ chạy dao cao để tránh hiện tượng cứng hóa khi gia công
🔹Thoa nhiều chất làm mát/bôi trơn
🔹Làm sạch và loại bỏ bavia các cạnh đã gia công
5. Hàn
🔹Các quy trình được phê duyệt: GTAW (TIG), SMAW, GMAW (MIG/MAG), SAW
🔹Kim loại điền đầy: ER2594 hoặc E2594 (phải phù hợp hoặc vượt quá PREN của kim loại gốc)
🔹Kiểm soát nhiệt lượng đầu vào (0,5–2,5 kJ/mm) và duy trì nhiệt độ giữa các lớp hàn ≤ 150°C
🔹Sử dụng 100% Argon hoặc Argon + 2% N₂ làm khí làm sạch; làm sạch cho đến khi hoàn tất lớp hàn chân mối hàn
🔹Tránh hàn dệt; Sử dụng hạt bi để ngăn ngừa sự hình thành pha liên kim loại
🔹Không nung nóng trước hoặc PWHT trừ khi có yêu cầu cụ thể
6. Làm sạch sau khi hàn
🔹Loại bỏ lớp màu nhiệt và oxit bằng dung dịch tẩy rửa hoặc dung dịch axit nitric-hydrofluoric
🔹Rửa kỹ bằng nước khử ion hoặc nước uống được
🔍 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG & KẾ HOẠCH KIỂM TRA
1. Kiểm tra bằng mắt (VT)
Kiểm tra xem có vết lõm, rỗ khí, bắn tóe, không ngấu, đánh hồ quang hoặc oxy hóa không
2. Nhận dạng vật liệu dương tính (PMI)
Xác minh hàm lượng Cr, Mo, Ni, N và Fe bằng máy phân tích XRF
3. Kiểm tra Ferrite
Mục tiêu đạt 30–70% Ferrite trong kim loại mối hàn và vùng HAZ
4. Kiểm tra không phá hủy (NDT)
PT: Nứt bề mặt và rỗ khí
RT: Khuyết tật bên trong mối hàn giáp mép
UT: Khuyết tật thể tích trong các tiết diện dày
5. Kiểm tra độ cứng
Xác nhận độ cứng < 300 HV trong vùng hàn và HAZ
6. Kiểm tra ăn mòn (ASTM G48)
Thực hiện kiểm tra khả năng chống rỗ trong dung dịch FeCl₃ 6% ở 50°C
7. Kiểm tra kích thước
Xác nhận độ khít của mối nối, căn chỉnh ống, độ vuông góc của mặt bích và dung sai
8. Kiểm tra thủy tĩnh/khí nén
Thử thủy: Áp suất thiết kế gấp 1,5 lần trong 10–30 phút
Khí nén: Áp suất gấp 1,1 lần với chức năng phát hiện rò rỉ
9. Tài liệu & Truy xuất nguồn gốc
Duy trì MTC, WPS/PQR/WPQ
– NDT, PMI, Ferrite, Báo cáo kiểm tra áp suất
– Hồ sơ bàn giao khách hàng cuối cùng
Chia sẻ
Ý kiến bạn đọc (0)