Med trenutno pogosto uporabljenimivisoko{0}}temperaturno odporni vijaki, izdelki iz dupleksnega nerjavečega jekla 2205 se pogosto uporabljajo. Vijaki Duplex iz nerjavečega jekla 2205 imajo odlično prilagodljivost visokim in nizkim temperaturam: njihova stalna stabilna delovna temperatura je običajno 250-300 stopinj (lahko zdržijo okoli 400 stopinj za kratka obdobja) in lahko prenesejo nizke temperature -60 stopinj, zaradi česar so primerni za scenarije z nenadnimi temperaturnimi spremembami. Na primer, jekleni vijaki iz krom-molibdenove zlitine 42CrMo lahko kratka obdobja stabilno delujejo pri približno 360 stopinjah, vendar njihove mehanske lastnosti ponavadi nihajo, ko temperatura okolja močno pade ali se vrne na normalno vrednost; nasprotno pa dupleksni vijaki iz nerjavečega jekla 2205 ohranjajo stabilno delovanje v takšnih izmenično visokih in nizkih temperaturah.
Kako ločiti vijake iz nerjavečega jekla iz različnih materialov? Običajni vijaki iz nerjavečega jekla 304 so na glavi označeni z "A2-70", vijaki iz nerjavečega jekla 316 so označeni z "A4-70" ali "A4-80", vijaki iz dvojnega nerjavečega jekla 2205 pa so večinoma neposredno označeni z "2205" na glavi (nekateri so lahko označeni tudi z ustreznimi standardnimi kodami, kot je ASTM A193 Gr. S32205), kar omogoča uporabnikom, da jih hitro prepoznajo.
Razlike med visoko{0}}temperaturno odpornimi vijaki in navadnimi vijaki
Mnogi ljudje zmotno verjamejo, da morajo imeti vijaki, odporni na visoke-temperature, višje parametre natezne trdnosti in navora kot običajni vijaki z visoko-trdnostjo, vendar temu ni tako. Glavna razlika med njima je v lastnostih materiala in ne v osnovni trdnosti: domače jeklo iz kroma-molibdenove zlitine 42CrMo se običajno uporablja za izdelavo visoko-temperaturno odpornih vijakov, katerih kazalniki trdnosti so podobni standardnim vijakom z visoko-trdnostjo razreda 12,9-. Vendar pa material 42CrMo ostane stabilen pri visokih temperaturah (okoli 360 stopinj) brez zmanjšanja navora ali zmanjšanja trdote; navadni vijaki (kot so vijaki iz ogljikovega jekla ali običajni vijaki iz nerjavečega jekla) lahko običajno delujejo le pod 200 stopinjami, nad tem pa ne izpolnjujejo načrtovanih zahtev glede mehanske učinkovitosti. Zato se visoko{15}}temperaturno odporni vijaki iz 42CrMo široko uporabljajo v delovnih pogojih pri visokih temperaturah, kot so tlačne posode in kotli.
Poleg tega je v okoljih z visoko-temperaturo odpornost proti-vibracij običajnih vijakov z visoko-trdnostjo veliko slabša od učinkovitosti vijakov, odpornih na visoke-temperature: pri enakih specifikacijah in temperaturnih pogojih lahko običajni vijaki z-visoko trdnostjo iz legiranega jekla prenesejo samo približno 80 tresljajev pred očitnim popuščanjem, medtem ko 42CrMo vijaki, odporni na visoko-temperaturo, prenesejo približno 200 tresljajev, preden se porahljajo. Te lastnosti visoko{10}}temperaturno odpornih vijakov ni mogoče nadomestiti z običajnimi vijaki; samovoljna zamenjava lahko zlahka povzroči okvare opreme zaradi popuščanja vijakov in takšnim potencialnim tveganjem se ni mogoče popolnoma izogniti vnaprej s strategijami za izredne razmere.
Vijaki, odporni na visoke-temperature, imajo tudi posebne zahteve za površinsko obdelavo: na primer 42CrMo je njegova trdota podobna trdoti vijakov stopnje 12,9-. Po proizvodnji potrebuje toplotno obdelavo in premaz s črnim oksidom; galvaniziranje ali nikljanje je običajno nepotrebno, ker pri visokih-temperaturnih delovnih pogojih prevleka ne samo da ne zagotavlja zaščite, temveč tudi vpliva na delovanje vijakov zaradi okvare pri visoki temperaturi.
Pri sprejemanju visoko{0}}temperaturno odpornih vijakov je potrditev materiala glavna prednostna naloga, poleg tega pa je treba preveriti, ali njihovi podatki o napetosti in mehanske lastnosti ustrezajo konstrukcijskim zahtevam-oboje je nepogrešljivo. Če je material podstandarden, tudi z visoko trdoto ne more doseči zmogljivosti jekla 42CrMo ali 2205 duplex v visoko-temperaturnih okoljih. Zato je med prevzemom bistveno, da se od dobaviteljev zahteva, da zagotovijo številke serij materiala in poročila o analizi materiala; za različna okolja namestitve se mora ustrezno osebje strokovno usposobiti za obvladovanje previdnostnih ukrepov pri uporabi in ustreznih standardnih zahtev visoko{7}}temperaturno odpornih vijakov.
Značilnosti in uporaba dupleksnih vijakov iz nerjavečega jekla (na primer 2205)
Dvostranski vijaki iz nerjavečega jekla so že igrali pomembno vlogo pri gradnji mostu Hong Kong-Zhuhai-Macau. 23. oktobra 2018 je bil most Hong Kong-Zhuhai-Macao odprt za promet. Ta 55-kilometrski super velik most čez morje, ki povezuje Hong Kong, Zhuhai in Macau, je realiziral 30-minutni življenjski krog med tremi kraji, s čimer je občutno zmanjšal stroške logistike in spodbujal usklajen razvoj treh regij. V tem projektu je uporaba doma razvitih in proizvedenih dupleksnih vijakov iz nerjavečega jekla dosegla 1.200 ton, s čimer je popolnoma prekinjena prejšnja odvisnost od uvoženih dupleksnih vijakov iz nerjavečega jekla za gradnjo mostov.
Prej,duplex vijaki iz nerjavečega jeklaki se uporablja v domačih projektih mostov, je bilo večinoma potrebno uvoziti; vendar pa so podjetja, ki sodelujejo pri gradnji mostu Hongkong-Zhuhai-Macau, s temeljnimi raziskavami o dupleksnih materialih iz nerjavečega jekla in nadzorom delovanja končnega izdelka izdelala vijake s kakovostjo, ki je enakovredna uvoženim izdelkom. To ni le postavilo merila za domače partnerje, temveč je tudi povečalo njihovo lastno tehnično moč, s čimer je postavilo temelje za razvoj podjetij v okviru pobude "Belt and Road Initiative".
Dvostranski vijaki iz nerjavečega jekla (kot je 2205) lahko izpolnijo scenarije z visokimi-zahtevami, kot so mostovi, predvsem zaradi treh glavnih značilnosti:
Odlična odpornost proti koroziji: Njegova odpornost proti koroziji je veliko boljša od 304 vijakov iz nerjavečega jekla. Mostovi so v morskih okoljih, kjer je intenzivnost korozije morske vode in visoke-slane meglice zraka veliko večja kot v vsakodnevnih scenarijih. 304 vijaki iz nerjavečega jekla ne morejo izpolnjevati dolgoročne-zahtev glede odpornosti proti koroziji, medtem ko lahko dupleksno jeklo 2205, ki vsebuje približno 22 % kroma in 3 % molibdena, tvori stabilen pasivni film, ki se učinkovito upira koroziji v morskih okoljih.
Visoka trdnost: Natezna trdnost dupleksnih vijakov iz nerjavečega jekla 2205 je približno 800MPa, meja tečenja pa približno 550MPa-1,5-2-krat večja od običajnih vijakov iz nerjavečega jekla 304 (natezna trdnost približno 515MPa, meja tečenja približno 205MPa). Njegova dejanska testirana trdnost je presegla trdnost vijakov iz ogljikovega jekla 8,8 (natezna trdnost večja ali enaka 800MPa, meja tečenja večja ali enaka 640MPa), kar zagotavlja zanesljivo jamstvo za trdnost za mostne povezave. Visoka trdnost dupleksnega nerjavečega jekla izhaja iz njegove avstenitno-feritne dupleksne strukture, ne pa zaradi visoke vsebnosti ogljika – pravzaprav ima dupleksno jeklo 2205 izjemno nizko vsebnost ogljika (manj kot ali enako 0,03 %), nižjo od nerjavečega jekla 304 (manj kot ali enako 0,08 %), s čimer se izognete tveganju interkristalne korozije, ki jo povzroča visoka vsebnost ogljika.
Dobra združljivost z varjenjem: Pri gradnji mostov je treba nekatere povezane komponente pritrditi z varjenjem. Vijaki Duplex iz nerjavečega jekla so lahko združljivi z varjenimi območji brez poslabšanja delovanja zaradi vpliva toplote pri varjenju; navadni vijaki iz nerjavečega jekla, če so blizu varjenih območij, so nagnjeni k strukturni transformaciji zaradi vpliva toplote, kar ima za posledico zmanjšano trdnost in odpornost proti koroziji ter ne izpolnjujejo zahtev glede trdnosti povezave. Ta prednost izhaja iz primernega deleža legirnih elementov (kot je dušik) v dupleksnem jeklu 2205, kar mu daje dobro toplotno stabilnost.
Poleg mostov, 2205 duplexvijaki iz nerjavečega jeklapogosto se uporabljajo tudi v naftnih obratih, rafiniranju biogoriv, opremi za pakiranje hrane itd.: pri vrtanju nafte lahko njihova dobra galvanska združljivost zadosti potrebam priključkov vrtalnih cevi; v industriji biogoriv in živilski industriji lahko njihova odlična odpornost proti koroziji in nizke padavine izpolnijo sanitarne zahteve in preprečijo kontaminacijo izdelkov.
Dodatne opombe
Pojasnilo o delovni temperaturi materiala: prejšnja izjava, da "dupleksno nerjavno jeklo 2205 lahko prenese 600 ali 800 stopinj", ni pravilna. Pravzaprav neprekinjena delovna temperatura dupleksnega jekla 2205 ne sme preseči 300 stopinj, najvišja kratkoročna-delovna temperatura pa je približno 400 stopinj. Preseganje tega obsega bo povzročilo neravnovesje dupleksne strukture, kar bo znatno zmanjšalo odpornost proti koroziji in trdnost.
Popravek pri varjenju sornikov: Pri gradnji mostov sami sorniki običajno niso neposredno varjeni, temveč dosegajo zanesljivo povezavo s prilagajanjem varjenim povezanim komponentam, pri čemer se izognejo poškodbam lastne učinkovitosti sornikov zaradi visokih temperatur varjenja.
Popravek glede vsebnosti ogljika: Ena od glavnih prednosti dupleksnega nerjavečega jekla (kot je 2205) je nizka vsebnost ogljika, ne "relativno visoka". Nizka vsebnost ogljika je ključ do njegove odlične odpornosti proti interkristalni koroziji, ki jo je treba razlikovati od vsebnosti ogljika v običajnem nerjavnem jeklu (kot je 304).
