Stal nierdzewna niemagnetyczna 1.3964 / X2CrNiMnMoNNb21-16-5-3 / NITRONIC® 50 / XM-19 / UNS S20910

Stal niemagnetyczna 1.3964 / X2CrNiMnMoNNb21-16-5-3 / NITRONIC® 50 / XM-19 / UNS S20910

Stal 1.3964 (X2CrNiMnMoNNb21-16-5-3) SEW 390 oraz NITRONIC® 50 (XM-19, UNS S20910) należą do grupy wysokostopowych, austenitycznych stali nierdzewnych umacnianych azotem. Wyróżniają się wysoką wytrzymałością mechaniczną, odpornością na korozję w wielu środowiskach chlorkowych oraz niską przenikalnością magnetyczną. Stosowane są w przemyśle morskim i offshore, budowie pomp i zaworów, instalacjach chemicznych, energetyce oraz urządzeniach kriogenicznych.

Pobierz opis w pdf

Materiały dostępne w Alfa-Tech – 1.3964 / NITRONIC 50 / XM-19

Pręty okrągłe gorącowalcowane, łuszczone i ciągnione – NITRONIC 50 / XM-19 / 1.3964
Pręty kute okrągłe i płaskowniki – NITRONIC 50 / XM-19 / 1.3964
Odkuwki swobodne, wały i kostki kute – stal 1.3964 / UNS S20910
Możliwość dostawy poszczególnych postaci, wymiarów, norm i stanów materiału wymaga indywidualnego potwierdzenia. W zapytaniu warto wskazać, czy obowiązuje UNS S20910 (XM-19), czy 1.3964 według SEW 390 / WL 1.3964.

+48 63 2610519
kontakt@alfa-tech.com.pl

Skład chemiczny NITRONIC 50 / UNS S20910 / XM-19 / 1.3964 / 1.3974 – porównanie norm

W tabeli uwzględniono skład amerykańskiej stali NITRONIC 50 i XM-19 oraz europejskich gatunków 1.3964 i 1.3974. Wszystkie wartości podano w procentach masowych. Pierwszy wiersz przedstawia analizę producenta Electralloy; kolejne zawierają zakresy według przytoczonych systemów normowych i kart materiałowych.

Stal 1.3964 i NITRONIC 50 – charakterystyka materiałów

Obie rodziny stali posiadają osnowę austenityczną. Dzięki odpowiednio dobranym proporcjom chromu, niklu, manganu, molibdenu i azotu łączą wysoką odporność na wiele form korozji z dużą wytrzymałością i dobrą plastycznością. W przeciwieństwie do stali martenzytycznych nie podlegają klasycznemu hartowaniu w celu uzyskania wysokiej twardości; dodatkowy wzrost wytrzymałości uzyskuje się głównie przez obróbkę plastyczną.

Najważniejsze właściwości: niska przenikalność magnetyczna także po znacznym odkształceniu na zimno; dobra odporność na korozję wżerową i korozję szczelinową w wielu środowiskach chlorkowych; korzystne właściwości w temperaturach obniżonych; podwyższona granica plastyczności względem typowych stali 304 i 316; dobra spawalność przy właściwym doborze technologii.

Znaczenie pierwiastków stopowych

Chrom (Cr) odpowiada za pasywację powierzchni, molibden (Mo) wspiera odporność na korozję miejscową, a azot (N) umacnia roztwór stały i poprawia własności wytrzymałościowe. Nikiel (Ni) i mangan (Mn) stabilizują austenit, co ma znaczenie dla niskiej przenikalności magnetycznej. Niob (Nb) oraz wanad (V) w amerykańskim XM-19 występują w kontrolowanych małych ilościach. Zwiększenie udziału niklu i molibdenu w 1.3964 jest jednym z powodów, dla których nie należy bezwarunkowo utożsamiać go z UNS S20910.

Stal 1.3964 / NITRONIC 50 – właściwości fizyczne

Niemagnetyczność stali 1.3964 i NITRONIC 50

Jedną z najważniejszych cech stali jest bardzo niska przenikalność magnetyczna, wynikająca ze stabilności struktury austenitycznej. W odróżnieniu od części typowych stali austenitycznych, które wskutek intensywnego zgniotu mogą wykazywać wzrost magnetyczności, Nitronic 50 zachowuje niską przenikalność nawet po silnym odkształceniu i w warunkach kriogenicznych. Według dokumentacji Electralloy typowa wartość µr wynosi około 1,004 przy określonej metodzie pomiaru, a dla 1.3964 w dokumentacji voestalpine podaje się µr ≤ 1,01.

Nie oznacza to jednak automatycznie, że każdy pręt lub odkuwka spełnia dowolnie niski limit µr. W zastosowaniach okrętowych, pomiarowych czy medycznych należy podać wymagany poziom przenikalności, stan dostawy, temperaturę i metodę pomiaru w specyfikacji zamówienia.

NITRONIC 50 / UNS S20910 – właściwości mechaniczne w różnych stanach

Własności mechaniczne są silnie zależne od stanu dostawy. Wyżarzanie przesycające zapewnia korzystne połączenie wytrzymałości i plastyczności, natomiast kontrolowane odkształcenie na zimno lub procesy specjalne mogą znacznie zwiększyć granicę plastyczności.

Źródła mechaniczne: Electralloy – karta Nitronic 50; High Performance Alloys – poziomy High Strength; dla stanu gorącowalcowanego i strain hardened wykorzystano przekazane dane porównawcze wymagające weryfikacji w atestach konkretnych wyrobów.

Stal 1.3964 / X2CrNiMnMoNNb21-16-5-3 – właściwości mechaniczne

NITRONIC 50 – właściwości mechaniczne w niskich i wysokich temperaturach

Jedną z zalet Nitronic 50 jest zachowanie dobrych właściwości mechanicznych w temperaturach kriogenicznych. Poniższe dane pochodzą z prób producenta Electralloy na prętach o średnicy nominalnej 25,4 mm. Są to wyniki przykładowych badań, a nie jednolite minima normowe.

NITRONIC 50 – odporność na korozję i działanie chlorków

Dzięki dodatkom Cr, Mo i N stale tej rodziny charakteryzują się wysoką odpornością na korozję ogólną oraz zwiększoną odpornością na korozję wżerową i szczelinową w wielu środowiskach zawierających chlorki. Według danych Electralloy Nitronic 50 w określonych warunkach laboratoryjnych wykazywał korzystniejsze wyniki niż 316L. Materiał jest stosowany m.in. na wały pomp wody morskiej, armaturę offshore, elementy urządzeń chemicznych i przemysłu nawozowego.

Ograniczenia: nie należy utożsamiać „odporności na wodę morską” z odpornością absolutną. Istotne są temperatura, przepływ, natlenienie, szczeliny konstrukcyjne, osady, stężenie soli, obciążenie mechaniczne i stan powierzchni. Nie należy też deklarować ogólnej odporności na każdy kwas azotowy, fosforowy, mrówkowy lub na wszystkie stężenia związków siarki bez konkretnych danych korozyjnych dla danego medium.

Odporność na korozję wżerową i szczelinową

Molibden i azot poprawiają odporność na inicjację korozji miejscowej. W praktyce dobór gatunku do wody morskiej powinien uwzględniać nie tylko nominalny skład, lecz także krytyczne temperatury wżerowe, konstrukcję elementu i jakość obróbki powierzchni.

Korozja międzykrystaliczna i naprężeniowa

Niska zawartość węgla oraz odpowiednia obróbka przesycająca sprzyjają ograniczeniu ryzyka uczulenia materiału na korozję międzykrystaliczną. W agresywnych środowiskach chlorkowych i przy znacznych naprężeniach możliwość pękania korozyjnego należy jednak oceniać odrębnie; żaden z wymienionych gatunków nie daje uniwersalnej gwarancji odporności na wszystkie mechanizmy SCC.

NITRONIC 50 a NACE MR0175 / ISO 15156

UNS S20910 jest wymieniany w dokumentacji dostawców w kontekście NACE MR0175 / ISO 15156, dotyczącej doboru materiałów do instalacji ropy i gazu z obecnością H₂S. Odpowiednio wykonane wyroby mogą być dostarczane do zastosowań spełniających wymagania tej specyfikacji, lecz sama nazwa gatunku nie stanowi certyfikatu zgodności.

Przy zapytaniu na środowisko „sour service” należy podać wymagane wydanie normy, poziom wytrzymałości / twardości, stan materiału, warunki środowiskowe i zakres badań. Dotyczy to szczególnie odmian HS, dla których wyższa wytrzymałość może wiązać się z dodatkowymi ograniczeniami normowymi.

Stal 1.3964 i Nitronic 50 – zastosowanie w przemyśle

Przemysł morski i stoczniowy

Pręty i odkuwki wykorzystuje się do wałów okrętowych i wałów pomp, armatury wody morskiej, elementów mocujących, łączników oraz części urządzeń offshore. Zastosowania wymagające ograniczenia sygnatury magnetycznej, np. w budowie okrętów, szczególnie uzasadniają dobór 1.3964 z określonym limitem µr i właściwą specyfikacją WL.

Petrochemia, wydobycie ropy i gazu

Wybrane zawory, armatura wysokociśnieniowa, bloki hydrauliczne, śruby, łączniki, trzpienie i elementy aparatury wiertniczej wykorzystują połączenie odporności korozyjnej i podwyższonej wytrzymałości. Dla środowisk H₂S należy osobno weryfikować NACE MR0175 / ISO 15156.

Przemysł chemiczny i nawozowy

Materiał znajduje zastosowanie na wały pomp, zawory, części wymienników ciepła i armaturę w instalacjach chemicznych, m.in. przy produkcji nawozów i mocznika. Każde środowisko należy ocenić w odniesieniu do stężenia, temperatury i korozji miejscowej.

Technika kriogeniczna, aparatura pomiarowa i energetyka

Dobra ciągliwość w niskich temperaturach i niska przenikalność magnetyczna uzasadniają dobór do elementów aparatury kriogenicznej, urządzeń pomiarowych i części specjalnych, w których typowe stale austenityczne nie zapewniają wystarczającej granicy plastyczności lub stabilności magnetycznej.

Przemysł spożywczy i medyczny

Stal może być używana do wybranych elementów urządzeń spożywczych i medycznych. Zastosowanie do wyrobów mających kontakt z żywnością lub implantów wymaga jednak osobnego potwierdzenia zgodności z odpowiednimi przepisami i standardami branżowymi.

NITRONIC 50 – obróbka plastyczna i cieplna

Wysoka zawartość azotu zwiększa wytrzymałość stali już w stanie wyżarzonym. Materiał może być poddawany kuciu i formowaniu na gorąco oraz na zimno, lecz zwykle wymaga większych sił i lepszej kontroli parametrów niż typowe stale 304/316.

NITRONIC 50 – spawanie i materiały dodatkowe

Nitronic 50 jest materiałem spawalnym metodami konwencjonalnymi, o ile zastosuje się odpowiednią technologię. W spawaniu TIG lub MIG mogą być używane dodatki na bazie ER209 / E209 (Nitronic 50W), wskazywane przez Electralloy. W przypadku odmian wysokowytrzymałych spawanie może zmniejszać uzyskany poziom wytrzymałości, dlatego technologia musi być uzgadniana dla konkretnego stanu dostawy.

Przy procesach wysokoenergetycznych, takich jak spawanie wiązką elektronów lub laserem, należy uwzględnić zawartość azotu i potencjalne ryzyko porowatości oraz innych wad. Dla 1.3964 dobór materiału dodatkowego i procedur może się różnić od standardowego XM-19; musi odpowiadać składom łączonych wyrobów.

NITRONIC 50 – obróbka skrawaniem

Obróbka skrawaniem jest możliwa, ale ze względu na wysoką wytrzymałość i skłonność do umocnienia odkształceniowego wymaga sztywnej obrabiarki, stabilnego zamocowania, odpowiedniego chłodzenia i narzędzi węglikowych o właściwej geometrii. Zbyt mały posuw może powodować dodatkowe umocnienie warstwy wierzchniej i przyspieszone zużycie narzędzia.

NITRONIC 50 / 1.3964 – normy materiałowe i wyrobowe

• ASTM A276 / A276M – pręty i kształtowniki ze stali nierdzewnych, w tym XM-19.
• ASTM A479 / A479M – pręty i kształtowniki na elementy kotłów i zbiorników ciśnieniowych.
• ASTM A182 / A182M – odkuwki i elementy kute (dla odpowiednich gatunków i klasyfikacji).
• ASTM A240 / A240M – blachy, płyty i taśmy ze stali nierdzewnych.
• ASTM A312 / A312M – rury bezszwowe i spawane, gdy dany gatunek i wykonanie są objęte specyfikacją.
• ASTM A314 – pręty do kucia; wymaga potwierdzenia właściwego zakresu i wydania.
• ASTM A412 – oznaczenie historycznie przywoływane w materiałach branżowych; przed ofertą trzeba sprawdzić aktualny status i zastosowanie do wyrobu.
• AMS 5764 – materiały lotnicze, pręty / odkuwki / pierścienie według specyfikacji.
• SEW 390 – odniesienie dla 1.3964 i 1.3974.
• WL 1.3964 – normy wyrobowe dla niemagnetycznej stali w zastosowaniach morskich, zależnie od części dokumentu.
• NACE MR0175 / ISO 15156 – dobór materiałów do środowisk z H₂S, z ograniczeniami stanu i warunków pracy.
• EN 10204 – dokumenty odbiorowe, np. świadectwo 3.1.

Przy zamówieniu nie należy podawać wszystkich norm jednocześnie jako równoważnych. Konieczne jest wskazanie konkretnej postaci wyrobu, numeru gatunku, normy, stanu obróbki i wydania specyfikacji.

Oznaczenia handlowe, odpowiedniki i materiały pokrewne Nitronic 50 / 1.3964

Materiały oferowane przez Alfa-Tech – 1.3964 / NITRONIC 50

Najczęściej zadawane pytania – NITRONIC 50 / UNS S20910 / 1.3964

Czy NITRONIC 50 i XM-19 to ta sama stal?

Tak, w amerykańskiej nomenklaturze Nitronic 50 jest nazwą handlową stali typu XM-19, zwykle oznaczanej jako UNS S20910. Dokument dostawy musi wskazywać konkretną normę i stan materiału.

Czy stal 1.3964 jest tym samym co UNS S20910?

Nie w znaczeniu pełnej zgodności składu normowego. 1.3964 zawiera zwykle 15,0–17,0% Ni i 3,0–3,5% Mo, podczas gdy UNS S20910 11,5–13,5% Ni oraz 1,5–3,0% Mo. To materiały pokrewne, a nie automatyczne zamienniki.

Czy 1.3964 jest stalą niemagnetyczną?

Tak. Jest to austenityczna stal specjalna o bardzo niskiej przenikalności magnetycznej. W zastosowaniach krytycznych trzeba określić dopuszczalne µr i sposób badania.

Czy NITRONIC 50 jest odporny na wodę morską?

W wielu zastosowaniach morskich wykazuje bardzo dobrą odporność korozyjną, szczególnie na korozję miejscową. Nie oznacza to jednak całkowitej odporności w każdej temperaturze, szczelinie i warunkach przepływu.

Czy można hartować i odpuszczać Nitronic 50?

Nie w sposób typowy dla stali martenzytycznych. Stosuje się przede wszystkim wyżarzanie przesycające i szybkie chłodzenie, natomiast dodatkową wytrzymałość uzyskuje się przez kontrolowaną obróbkę plastyczną.

Jakie właściwości ma NITRONIC 50 w stanie wyżarzonym?

Dla przykładowych prętów w stanie wyżarzonym przyjmuje się Rm ≥ 690 MPa, Rp0,2 ≥ 380 MPa, A ≥ 35% i Z ≥ 55%; wartości gwarantowane należy odczytać z normy wyrobu i atestu.

Czy Nitronic 50 nadaje się do temperatur kriogenicznych?

Tak, wykazuje korzystne właściwości mechaniczne w niskich temperaturach. Karta Electralloy podaje na prętach Ø25,4 mm w −196°C typowo Rm 1558 MPa, Rp0,2 883 MPa i A 41%.

Czy Nitronic 50 można spawać?

Tak, przy odpowiedniej procedurze i materiale dodatkowym, np. ER209. Należy uwzględniać wysoki udział azotu, wymagania korozyjne oraz możliwość spadku wytrzymałości odmian HS po spawaniu.

Czy S20910 jest zgodny z NACE MR0175?

Gatunek jest rozpatrywany w NACE MR0175 / ISO 15156, lecz zgodność zależy od stanu, wytrzymałości, twardości i konkretnych warunków środowiskowych. Nie można jej deklarować wyłącznie na podstawie symbolu S20910.

Co oznaczają CG6MMN i J93790?

To oznaczenia odlewniczej stali austenitycznej pokrewnej Nitronic 50. Nie należy zamieniać odlewu na pręt walcowany lub odkuwkę bez porównania właściwości i wymagań odbiorowych.

Czy 1.3974 jest odpowiednikiem 1.3964?

To odrębna stal pokrewna, zwykle o wyższej zawartości chromu i azotu. Zamiana wymaga weryfikacji składu, wymagań magnetycznych, właściwości i normy.

W jakiej postaci można zamówić NITRONIC 50 lub 1.3964?

Przedmiotem zapytania mogą być pręty gorącowalcowane i kute, płaskowniki oraz odkuwki. Zakres wymiarów, norma i stan dostawy muszą zostać ustalone indywidualnie.

Pozostałe stale odporne na korozję