2507 Duplex Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
2507 Duplex Stainless Steel adalah paduan berkinerja tinggi yang dikenal karena kombinasi sifat unik yang berasal dari mikrostruktur fase ganda, yang terdiri dari bagian austenitik dan feritik yang kira-kira sama. Diklasifikasikan sebagai stainless steel duplex, ini terutama mengandung kromium (Cr) dan nikel (Ni) sebagai elemen paduan utamanya, bersama dengan molibdenum (Mo) dan nitrogen (N). Komposisi ini secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi, kekuatan, dan ketangguhan dibandingkan dengan stainless steel konvensional.
Tinjauan Komprehensif
Mikrostruktur unik dari 2507 Duplex Stainless Steel memberikannya sifat mekanik yang luar biasa, termasuk kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang tinggi, sehingga cocok untuk aplikasi yang menuntut di berbagai industri. Paduan ini biasanya menunjukkan kekuatan luluh sekitar 550 MPa (80 ksi) dan kekuatan tarik melebihi 800 MPa (116 ksi), yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan stainless steel austenitik standar.
Kelebihan:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan yang sangat baik terhadap korosi pit dan korosi celah, terutama dalam lingkungan klorida.
- Kekuatan: Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, memungkinkan bagian-bagian yang lebih tipis dalam aplikasi tanpa mengorbankan integritas struktural.
- Kemudahan Las: Kemudahan las yang baik dengan teknik dan material isi yang tepat.
Limitasi:
- Biaya: Umumnya lebih mahal dibandingkan dengan stainless steel standar karena elemen paduan.
- Keberhasilan Pengelasan: Lebih menantang untuk diolah dibandingkan dengan grade austenitik, memerlukan alat dan teknik khusus.
Secara historis, 2507 Duplex Stainless Steel telah mendapatkan prominensi di industri seperti minyak dan gas, pengolahan kimia, dan aplikasi laut karena kemampuannya untuk menahan lingkungan yang keras sambil mempertahankan integritas mekanis.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
| Organisasi Standar | Penunjukan/Grade | Negara/Region Asal | Catatan/Perhatikan |
|---|---|---|---|
| UNS | S32750 | USA | Setara terdekat dengan EN 1.4410 |
| AISI/SAE | 2507 | USA | Umumnya disebut 2507 |
| ASTM | A240/A240M | USA | Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel |
| EN | 1.4410 | Eropa | Setara dengan UNS S32750 |
| DIN | X2CrNiMoN25-7-4 | Jerman | Sifat mirip dengan perbedaan komposisi kecil |
| JIS | SUS32950 | Jepang | Setara dengan sedikit variasi dalam komposisi |
| ISO | 32750 | Internasional | Penunjukan standar untuk stainless steel duplex |
Perbedaan antara grade setara dapat memengaruhi pemilihan berdasarkan kebutuhan aplikasi spesifik, seperti sifat mekanik atau ketahanan korosi di lingkungan tertentu.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Cr (Kromium) | 24.0 - 26.0 |
| Ni (Nikel) | 6.0 - 8.0 |
| Mo (Molybdenum) | 3.0 - 5.0 |
| N (Nitrogen) | 0.24 - 0.30 |
| Fe (Besi) | Seimbang |
Elemen paduan utama dalam 2507 Duplex Stainless Steel memainkan peran penting:
- Kromium: Meningkatkan ketahanan korosi dan berkontribusi pada pembentukan lapisan oksida pelindung.
- Nikel: Meningkatkan ketangguhan dan daya tarik, menyeimbangkan kekuatan yang diberikan oleh kromium.
- Molybdenum: Meningkatkan ketahanan terhadap korosi pit dan celah, terutama dalam lingkungan klorida.
- Nitrogen: Meningkatkan kekuatan dan meningkatkan ketahanan terhadap retak korosi stres.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Suhu Uji | Nilai/Range Tipikal (Metric) | Nilai/Range Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Annealed | Suhu Ruang | 800 - 1000 MPa | 116 - 145 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Luluh (offset 0.2%) | Annealed | Suhu Ruang | 550 - 750 MPa | 80 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Annealed | Suhu Ruang | 25 - 40% | 25 - 40% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Annealed | Suhu Ruang | 90 - 95 HRB | 90 - 95 HRB | ASTM E18 |
| Kekuatan Benturan | Charpy V-notch | -40°C | 50 J | 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang tinggi membuat 2507 Duplex Stainless Steel sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan beban mekanik tinggi, seperti wadah tekanan dan komponen struktural dalam lingkungan laut.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metric) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 7.8 g/cm³ | 0.282 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1350 - 1400 °C | 2462 - 2552 °F |
| Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 14 W/m·K | 81.4 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruang | 0.72 µΩ·m | 0.0000013 Ω·in |
| Koefisien Perluasan Termal | 20 - 100 °C | 16.0 x 10⁻⁶/K | 8.9 x 10⁻⁶/°F |
Sifat fisik utama seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat signifikan untuk aplikasi dalam penukar panas dan wadah tekanan, di mana manajemen termal yang efisien sangat penting.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-5% | 20-60 °C (68-140 °F) | Excellent | Risiko pitting pada konsentrasi lebih tinggi |
| Asam Sulfat | 10-20% | 20-40 °C (68-104 °F) | Good | Ketahanan terbatas pada suhu tinggi |
| Air Laut | - | Ambient | Excellent | Sangat tahan terhadap korosi air laut |
| Asam Asetat | 5-10% | 20-60 °C (68-140 °F) | Fair | Rentan terhadap retak korosi stres |
| Ammonium Hidroksida | 10-30% | 20-60 °C (68-140 °F) | Good | Risiko korosi lokal |
2507 Duplex Stainless Steel menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam kondisi kaya klorida, menjadikannya ideal untuk aplikasi laut. Namun, ia dapat rentan terhadap retak korosi stres di lingkungan tertentu, terutama ketika terpapar konsentrasi tinggi klorida atau dalam kehadiran amonia.
Ketika dibandingkan dengan grade stainless steel lainnya, seperti 316L dan 904L, 2507 menawarkan ketahanan yang unggul terhadap pitting dan celah korosi, terutama di air laut dan lingkungan agresif lainnya. Namun, mungkin tidak berkinerja sebaik dalam lingkungan reduksi dibandingkan dengan 904L.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batasan | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 300 °C | 572 °F | Cocok untuk penggunaan kontinu |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 400 °C | 752 °F | Paparan jangka pendek |
| Suhu Scaling | 600 °C | 1112 °F | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
| Pertimbangan Kekuatan Creep | 500 °C | 932 °F | Ketahanan creep menurun secara signifikan di atas suhu ini |
Pada suhu tinggi, 2507 Duplex Stainless Steel mempertahankan sifat mekanik yang baik tetapi dapat mengalami oksidasi dan scaling. Penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor ini saat merancang komponen untuk aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Kemudahan Las
| Proses Pengelasan | Logam Isian yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung yang Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER2594 | Argon | Membutuhkan pemanasan awal |
| MIG | ER2594 | Argon/CO2 | Bagus untuk bagian tipis |
| SMAW | E2594 | - | Cocok untuk aplikasi lapangan |
2507 Duplex Stainless Steel umumnya dianggap bisa dilas, tetapi harus hati-hati untuk menghindari masalah seperti retakan panas. Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan dapat membantu mengurangi risiko ini.
Kemudahan Pengolahan
| Parameter Pemrosesan | 2507 Duplex Stainless Steel | Besi Patokan (AISI 1212) | Catatan/Saran |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Pemrosesan Relatif | 20% | 100% | Memerlukan alat khusus |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pemakanan) | 30-50 m/menit | 80-100 m/menit | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik |
Pemrosesan 2507 Duplex Stainless Steel dapat menjadi tantangan karena kekuatan tinggi dan karakteristik pengerasan kerjanya. Disarankan untuk menggunakan alat baja kecepatan tinggi atau karbida dan mempertahankan kecepatan pemotongan yang optimal untuk mencapai hasil yang lebih baik.
Formabilitas
2507 Duplex Stainless Steel menunjukkan formabilitas yang moderat. Pembentukan dingin adalah mungkin, tetapi harus berhati-hati untuk menghindari pengerasan kerja yang berlebihan. Pembentukan panas juga mungkin, tetapi suhu harus dikontrol untuk mencegah penurunan sifat mekanik.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing Solusi | 1020 - 1100 °C (1868 - 2012 °F) | 30 menit | Udara atau air | Melarutkan karbida, meningkatkan keuletan |
| Relaksasi Stres | 300 - 400 °C (572 - 752 °F) | 1 jam | Udara | Mengurangi stres sisa |
| Pengerasan | 1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F) | 30 menit | Udara | Meningkatkan kekerasan dan kekuatan |
Proses perlakuan panas seperti annealing solusi sangat penting untuk mengoptimalkan mikrostruktur dari 2507 Duplex Stainless Steel, meningkatkan sifat mekaniknya dan ketahanan korosi.
Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Utama Baja yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Minyak dan Gas | Platform lepas pantai | Kekuatan tinggi, ketahanan korosi | Daya tahan di lingkungan yang keras |
| Pengolahan Kimia | Penukar panas | Ketahanan terhadap pitting dan celah korosi | Umur layanan panjang di media agresif |
| Kelautan | Pembangunan kapal | Ketahanan sangat baik terhadap korosi air laut | Umur panjang dan integritas struktural |
| Pembangkitan Energi | Pipa boiler | Kekuatan tinggi dan ketahanan panas | Kinerja pada suhu tinggi |
| Pabrik Desalinasi | Pipa dan perlengkapan | Ketahanan korosi dalam lingkungan garam | Keandalan dan keamanan |
Aplikasi lainnya termasuk:
- Wadah tekanan
- Tangki penyimpanan
- Katup dan perlengkapan
- Komponen struktural dalam konstruksi
Pemilihan 2507 Duplex Stainless Steel untuk aplikasi ini terutama disebabkan oleh sifat mekaniknya yang unggul dan ketahanan korosinya, yang sangat penting untuk memastikan keamanan dan umur panjang di lingkungan yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | 2507 Duplex Stainless Steel | 316L Stainless Steel | 904L Stainless Steel | Catatan Singkat Pro/Kontra atau Trade-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan tinggi | Kekuatan moderat | Kekuatan moderat | 2507 menawarkan kekuatan superior |
| Aspek Korosi Utama | Sangat baik dalam klorida | Baik dalam klorida | Sangat baik dalam lingkungan reduksi | 2507 unggul dalam ketahanan pitting |
| Kemudahan Las | Baik | Sangat baik | Baik | 2507 memerlukan pengelasan yang hati-hati |
| Kemudahan Pengolahan | Moderat | Baik | Moderat | 2507 lebih menantang untuk diolah |
| Formabilitas | Moderat | Baik | Baik | 2507 memiliki batasan dalam pembentukan |
| Perkiraan Biaya Relatif | Lebih tinggi | Moderat | Lebih tinggi | Pertimbangan biaya mungkin memengaruhi pemilihan |
| Kesediaan Tipikal | Moderat | Tinggi | Moderat | Ketersediaan dapat bervariasi menurut wilayah |
Ketika memilih 2507 Duplex Stainless Steel, pertimbangan seperti efisiensi biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik sangat penting. Sifat uniknya menjadikannya pilihan yang luar biasa untuk aplikasi di mana kekuatan dan ketahanan korosi sama-sama penting. Namun, biaya yang lebih tinggi dan tantangan pengolahan mungkin memerlukan evaluasi cermat terhadap bahan alternatif.
Singkatnya, 2507 Duplex Stainless Steel menonjol sebagai material serbaguna dan kokoh yang sesuai untuk berbagai aplikasi menuntut, terutama di lingkungan korosif. Kombinasi sifatnya yang unik memastikan keandalan dan kinerja, menjadikannya pilihan favorit di berbagai industri.