Выбор материалов для импульсных линий, фитингов и кранов до 400 бар
Область применения: импульсные трубки, краны и фитинги для газов и жидкостей под высоким давлением (до ~400 бар).
Примечание. Диапазоны химического состава приведены как типовые (мас.%), ориентир для подбора. Точные пределы зависят от стандарта (ASTM/ASME/EN) и формы поставки (трубка, пруток, поковка и т.д.).
1. Химический состав (основные элементы), мас. %
| Материал (UNS) | Cr | Ni | Mo | N | Cu | Nb(+Ta) | W | C (max) | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SS304 (S30400) | 18–20 | 8–10.5 | --- | ≤0.10 | --- | --- | --- | 0.08 | базовая аустенитная «18/8» |
| SS316 (S31600) | 16–18 | 10–14 | 2–3 | ≤0.10 | --- | --- | --- | 0.08 | Mo повышает стойкость к питтингу/щелям |
| SS316L (S31603) | 16–18 | 10–14 | 2–3 | ≤0.10 | --- | --- | --- | 0.03 | «L» = низкий C для сварки/IGC |
| Duplex 2205 (S32205/S31803) | ~22–23 | 4.5–6.5 | 3.0–3.5 | 0.14–0.20 | --- | --- | --- | 0.03 | 2-фазная структура (аустенит + феррит) |
| Super Duplex 2507 (S32750) | 24–26 | 6–8 | 3–5 | 0.24–0.32 | ≤0.5 | --- | --- | 0.03 | выше PREN и прочность, чем 2205 |
| 904L (N08904) | 19–23 | 23–28 | 4–5 | --- (часто ≤0.10) | 1–2 | --- | --- | 0.02 | высоко-Ni + Mo + Cu (кислоты) |
| INCONEL 625 (N06625) | 20–23 | ≥58 (осн.) | 8–10 | --- | --- | 3.15–4.15 | --- | 0.10 | Ni-Cr-Mo + Nb: прочность/коррозия |
| MONEL 400 (N04400) | --- | Ni(+Co) ≥63 | --- | --- | 28–34 | --- | --- | 0.30 | Ni-Cu: стойкость к HF/морской воде |
| Hastelloy C-276 (N10276) | 14.5–16.5 | ~57 (осн.) | 15–17 | --- | --- | --- | 3–4.5 | 0.01 | Ni-Mo-Cr-W: «универсал» по средам |
| Hastelloy C-22 (N06022) | 20–22.5 | баланс (Ni) | 12.5–14.5 | --- | --- | --- | 2.5–3.5 | 0.015 | больше Cr → лучше в окислительных средах |
2. Ключевые характеристики для импульсных линий/фитингов/кранов до ~400 бар
Ниже — практическое сравнение материалов для «инструменталки» (малые диаметры, тонкие стенки, резьбы, обжим, риск задиров, вибрации, коррозионные среды).
SS304
- Где хорош: сухие/неагрессивные среды (инертные газы, воздух, азот), вода без хлоридов, многие органические среды.
- Где слаб: хлориды → питтинг/щелевая коррозия и риск chloride SCC (растрескивание под напряжением).
- Плюс: дешевле, широко доступен.
- Минус: для «непонятных» сред и солевых/морских условий обычно не выбирают как базу.
SS316 / SS316L
- Стандарт для гидравлических/импульсных линий с неагрессивными средами (инертные газы, вода без хлоридов, чистые углеводороды). 316L предпочтительнее из-за стойкости к межкристаллитной коррозии после сварки.
- Отличие от 304: добавка Mo (2-3%) заметно повышает стойкость к питтингу/щелям в хлоридных средах; это «классика» для КИПиА.
- 316 vs 316L: у 316L низкий углерод (C ≤ 0.03) → ниже риск межкристаллитной коррозии после сварки/термоциклов; поэтому в импульсных линиях часто берут 316L «по умолчанию».
- Ограничения: при сочетании хлориды + температура + напряжения возможен chloride SCC — тогда переходят на duplex/superduplex или Ni-сплавы.
Duplex 2205
- Основное решение для хлоридных сред под давлением
- Прочность: типично предел текучести примерно в ~2 раза выше, чем у 316/316L → запас по вибрациям и возможность оптимизировать толщины/массу.
- Коррозионная стойкость: существенно лучше 316L по питтингу/щелям и по устойчивости к chloride SCC.
- Индикатор PREN = Cr + 3.3·Mo + 16·N: у 2205 обычно около 35, у 316/316L около 24 (в зависимости от плавки/стандарта).
- Температура: для длительной работы обычно избегают температур выше порядка ~316 °C (600 °F) из-за риска фазовых превращений/охрупчивания.
- Технологичность: обработка/сварка требуют соблюдения процедур, чтобы сохранить фазовый баланс.
Super Duplex 2507
- Для экстремально агрессивных хлоридных сред, высоких температур и концентраций H₂S
- Требует строгого контроля сварки и термообработки
- Когда нужен: «жесткие» хлориды/морская вода/рассолы, высокая скорость потока (эрозия-коррозия) и когда нужен максимальный запас по питтингу/щелям.
- Почему: выше Cr/Mo/N → выше PREN и стойкость, плюс высокая прочность.
- Минусы: выше цена и более строгие требования к сварке/термоистории, чем у 2205.
904L (Кислотный вариант нержавеющей стали)
- Сильная сторона: кислотные среды (в том числе сернокислые), где 316L уже «на грани»; высокая Ni + Mo + Cu повышают стойкость.
- Ограничения: по прочности ближе к аустенитам (не как duplex), а по chloride SCC — не универсальное решение (duplex/625/C-сплавы часто надежнее при хлоридах + температура).
3. Никелевые сплавы (не стали), которые ставят «когда все сложно»
Никелевые сплавы когда стали не справляются.
INCONEL 625
- Плюсы: высокая коррозионная стойкость в широком спектре сред; хорошая стойкость к питтингу/щелям; высокая прочность за счет Mo + Nb.
- Температура: применяют от крио до высоких температур; используется также в горячих/коррозионных условиях.
- Когда выбирать: хлориды + температура + SCC-риски, морская вода, «грязные» газовые потоки, когда 316L/duplex не дают требуемой надежности.
MONEL 400
- Сильные стороны: Ni-Cu сплав с высокой стойкостью во многих морских/щелочных средах; широко применяется в арматуре и насосном оборудовании.
- Классический кейс: HF (плавиковая кислота) и фторидные среды — одна из причин применения Monel.
- Ограничения: в сильно окислительных кислотах может быть хуже, чем Hastelloy C-семейство.
Hastelloy (C-276 и C-22)
- Hastelloy — общее название линейки сплавов; в КИПиА чаще встречаются C-276 и C-22.
- C-276: «универсал» для очень агрессивных сред, силен в восстановительных средах; устойчив к питтингу/щелям.
- C-22: больше Cr → сильнее в окислительных средах, сохраняя стойкость к питтингу/щелям и SCC.
- Когда выбирать C-семейство: смеси кислот, хлорид-кислотные среды, «непонятная химия», высокая цена ошибки (останов/утечка).
4. Быстрая логика выбора под ~400 бар (практически)
- Обычные газы/жидкости без хлоридов и без кислоты: чаще всего 316L (де-факто стандарт для импульсных линий/фитингов).
- Хлориды / морская вода / рассолы: умеренно — 2205; жестко — 2507 или 625 (когда нужен максимальный запас).
- Кислотные среды: 904L как «ступень»; при тяжелых условиях — Hastelloy C-276/C-22.
- HF/фторидные среды: часто Monel 400.
- Повышенные температуры + коррозия/хлориды: чаще 625 (или C-семейство при еще более агрессивной химии).
5. Подводные камни для кранов/фитингов/импульсных трубок
- Задиры (galling) на резьбах/конусах/штоках: частая проблема у аустенитных нержавеек (304/316L), особенно в сухих газах и при высоких контактных давлениях. Решения: подбор пар материалов, покрытия/смазки, контроль шероховатости.
- Chloride SCC: при сочетании хлориды + температура + напряжения аустениты могут растрескиваться; duplex и никелевые сплавы значительно снижают риск.
- Температурные ограничения duplex (для длительной работы): обычно избегают зон выше порядка ~250-300 °C.
- H2S / «sour service»: подбор материала и термообработки должен соответствовать ISO 15156 / NACE MR0175 (важны не только марка, но и твердость/состояние).
Справочно: типовые нормативные источники для химсостава
При валидации материалов всегда сверяйтесь с актуальными версиями стандартов:
- Нержавеющие стали 304/316/316L: ASTM A240 (лист/плита/лента); для прутков/поковок часто используют ASTM A276/A479 и ASTM A182 (в зависимости от изделия).
- Duplex 2205 и Super Duplex 2507: для труб/трубок часто ASTM A789 (трубы) и ASTM A790 (трубы/pipe); для поковок — ASTM A182 (соответствующие марки).
- 904L: ASTM A240 (лист/плита) и соответствующие трубные/прутковые спецификации для конкретной формы поставки.
- INCONEL 625 (UNS N06625): ASTM B443 (лист/плита), ASTM B444 (труба/трубка), ASTM B564 (поковки).
- MONEL 400 (UNS N04400): ASTM B164 (лист/плита), ASTM B165 (труба/трубка/пруток в зависимости от формы).
- Hastelloy C-276 (UNS N10276) и C-22 (UNS N06022): часто ASTM B575 (лист/плита), ASTM B574 (пруток), ASTM B622 (труба/трубка), ASTM B564 (поковки).
Материал подготовлен для технического блога. Разрешено использование и цитирование с указанием источника.
импульсные линии материаловедение нефтегаз коррозия высокое давление 316L Duplex 2205 Inconel 625
Телефон
Самый простой способ - позвонить!
+7 (495) 128-71-68
Электронная почта
Старый проверенный способ - письмо
mail@astomi.ru
