Duplex UNS S31803 stainless steel

Duplex UNS S31803 stainless steel là gì?

Duplex UNS S31803 stainless steel là một trong những mác thép không gỉ duplex thông dụng nhất trên thị trường, còn được biết đến với tên gọi 2205 Duplex Steel. Đây là hợp kim thuộc nhóm thép duplex – tức sở hữu vi cấu trúc gồm hai pha ferrite và austenite phân bố đồng đều. Nhờ sự kết hợp này, UNS S31803 có độ bền cơ học cao hơn đáng kể so với thép không gỉ austenitic 304/316, đồng thời khả năng chống ăn mòn cũng vượt trội hơn nhiều so với ferritic truyền thống.

Thành phần hóa học của thép UNS S31803 được thiết kế tối ưu để đạt được sự cân bằng vi cấu trúc khoảng 40–60% ferrite. Sự cân bằng này giúp vật liệu duy trì khả năng chịu tải lớn, chống nứt ứng suất trong môi trường chloride và giữ được tính dẻo cần thiết để gia công định hình. Nhờ những ưu điểm toàn diện, Duplex S31803 ngày nay là một trong những vật liệu quan trọng cho ngành dầu khí biển, trao đổi nhiệt, xử lý nước, hóa chất và công nghiệp đóng tàu.

Sau đây là phân tích chi tiết về thành phần, tính chất, ưu – nhược điểm và ứng dụng của Duplex UNS S31803, được trình bày theo cấu trúc bài viết chuẩn đã lưu.

---

Thành phần hóa học Duplex UNS S31803 stainless steel

Thành phần hóa học điển hình của Duplex UNS S31803:

• C (Carbon): ≤ 0.03%
• Si (Silicon): ≤ 1.00%
• Mn (Manganese): ≤ 2.00%
• P (Phosphorus): ≤ 0.03%
• S (Sulfur): ≤ 0.02%
• Cr (Chromium): 21.0 – 23.0%
• Ni (Nickel): 4.5 – 6.5%
• Mo (Molybdenum): 2.5 – 3.5%
• N (Nitrogen): 0.08 – 0.20%

Tổ hợp Cr – Mo – N giúp tăng mạnh khả năng chống ăn mòn kẽ hở (pitting), chống ăn mòn khe hở (crevice) và chống nứt ăn mòn ứng suất chloride (SCC). Lượng Ni thấp hơn so với thép austenitic giúp vật liệu bền hơn nhưng giá thành lại kinh tế hơn.

---

Tính chất cơ lý của Duplex UNS S31803 stainless steel

1. Độ bền cơ học cao

UNS S31803 có giới hạn chảy ≥ 450 MPa, cao gấp ~2 lần thép inox 316/304. Độ bền kéo thường đạt 620–800 MPa, rất phù hợp cho kết cấu chịu lực.

2. Độ dẻo và độ dai tốt

Mặc dù bền cao, Duplex S31803 vẫn duy trì độ giãn dài khoảng 25% và khả năng chịu va đập tốt, ngay cả ở nhiệt độ thấp. Điều này giúp vật liệu phù hợp cho đường ống áp lực, thiết bị chịu rung động và kết cấu lớn.

3. Khả năng chống ăn mòn vượt trội

• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) của S31803 đạt khoảng 32–35, cao hơn nhiều so với SUS316 (PREN ~25).
• Chống ăn mòn clorua tốt hơn austenitic truyền thống.
• Chống nứt ứng suất clorua ở nhiệt độ cao và môi trường nước biển.

4. Hệ số giãn nở nhiệt thấp

Do sự hiện diện của pha ferrite, vật liệu ít bị cong vênh hoặc biến dạng nhiệt, rất hữu ích trong thiết kế đường ống và bộ trao đổi nhiệt.

5. Độ dẫn nhiệt cao hơn inox austenitic

Giúp tối ưu hiệu suất trao đổi nhiệt và giảm áp lực nhiệt trên vật liệu.

---

Ưu điểm của Duplex UNS S31803 stainless steel

1. Độ bền cao gấp đôi inox 304/316, giảm trọng lượng thiết kế và tiết kiệm vật tư.
2. Chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt trong môi trường nước biển, hóa chất muối, dung dịch chloride.
3. Chống nứt ứng suất tốt, phù hợp môi trường khắc nghiệt mà inox austenitic thường thất bại.
4. Giá thành hợp lý, nhờ giảm tỷ lệ Nickel so với inox series 300.
5. Khả năng hàn tốt, nếu kiểm soát nhiệt hợp lý để tránh mất cân bằng pha.
6. Tuổi thọ dài trong vận hành, ít yêu cầu bảo trì.

---

Nhược điểm của Duplex UNS S31803 stainless steel

1. Không dùng được trên 300–315°C, vì ferrite có thể biến tính, làm giảm độ dai.
2. Gia công cơ khí khó hơn inox 304/316 do độ bền cao.
3. Cần kỹ thuật hàn chuyên dụng, tránh nhiệt độ giữa 250–500°C – vùng dễ hình thành pha sigma.
4. Tính hàn kém hơn inox austenitic, cần dùng dây hàn có Ni tăng cường để cân bằng pha.

---

Ứng dụng của Duplex UNS S31803 stainless steel

Nhờ sự kết hợp tối ưu giữa độ bền và chống ăn mòn, Duplex UNS S31803 được ứng dụng rộng rãi trong:

1. Ngành dầu khí – hóa dầu

• Đường ống nước biển.
• Thiết bị tách dầu – khí.
• Hệ thống làm mát ngoài khơi.
• Bể chứa, van, mặt bích.

2. Công nghiệp đóng tàu và khai thác biển

• Bộ trao đổi nhiệt nước biển.
• Chân giàn khoan.
• Buồng bơm, thiết bị xử lý nước biển.

3. Xử lý nước và khử mặn

• Hệ thống RO desalination.
• Thiết bị bơm chịu muối.
• Ống dẫn áp lực cao.

4. Công nghiệp hóa chất

• Thiết bị phản ứng.
• Bồn chịu môi trường clo, axit nhẹ.
• Hệ thống cấp hóa chất.

5. Ngành giấy và bột giấy

• Bể tẩy trắng.
• Đường ống dẫn hơi và hóa chất.

6. Xây dựng và kết cấu

• Cầu thép.
• Khung kết cấu ngoài khơi.
• Lan can biển.

---

Quy trình nhiệt luyện Duplex UNS S31803 stainless steel

Quy trình nhiệt luyện Duplex S31803 cần được kiểm soát chính xác nhằm giữ cân bằng pha và tránh hình thành pha sigma.

1. Dung giải (Solution Annealing)

• Nhiệt độ: 1020 – 1120°C
• Làm nguội: Làm nguội nhanh bằng nước hoặc khí
• Mục đích: Hòa tan các pha phụ, tái tạo cấu trúc duplex cân bằng.

2. Không áp dụng tôi cứng (Quenching) như thép carbon

Do cấu trúc không phụ thuộc vào quá trình chuyển biến martensite.

3. Không áp dụng ram – ủ như thép hợp kim thông thường

Ủ quá lâu hoặc ở nhiệt độ thấp sẽ làm giảm độ dai và hình thành pha giòn.

4. Tránh nhiệt độ 250–500°C

Khoảng nhiệt này gây kết tủa pha sigma hoặc pha chi, làm giòn hóa thép.

---

Thông số gia công CNC của Duplex UNS S31803 stainless steel

1. Tiện

• Tốc độ cắt (Vc): 40–70 m/min
• Chiều sâu cắt (ap): 0.5–3.0 mm
• Tốc độ tiến (f): 0.1–0.35 mm/vòng
• Dụng cụ: carbide phủ lớp chống mài mòn.

2. Phay

• Vc: 60–90 m/min
• ap: 0.2–3.0 mm
• fz: 0.03–0.1 mm/răng
• Khuyến nghị dùng dao phay hợp kim cứng, góc thoát tốt.

3. Khoan

• Tốc độ: 10–20 m/min
• Khoan mũi hợp kim carbide hoặc cobalt.

4. Cắt plasma / laser

• Không vấn đề, nhưng cần kiểm soát nhiệt để tránh biến tính vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).

---

Phân tích thị trường tiêu thụ Duplex UNS S31803 stainless steel

1. Nhu cầu toàn cầu

Duplex S31803 chiếm hơn 45% thị phần thép duplex trên thế giới. Nhu cầu đặc biệt tăng mạnh trong:

• Dầu khí biển (offshore)
• Nhà máy khử mặn
• Đóng tàu
• Công nghiệp hóa chất

2. Tại Việt Nam

UNS S31803 hiện được sử dụng ngày càng nhiều trong:

• Hệ thống đường ống nước biển của nhà máy nhiệt điện
• Nhà máy lọc dầu
• Công trình biển
• Chế tạo cơ khí chịu chloride

3. Lý do thị trường ưu tiên vật liệu này

• Giá rẻ hơn so với super duplex (2507, Zeron 100).
• Hiệu năng cao hơn inox 316/316L.
• Khả năng chống ăn mòn tốt cho công trình gần biển.

UNS S31803 được dự đoán tiếp tục tăng nhu cầu trong ít nhất 10 năm tới vì sự chuyển dịch sang vật liệu bền – chống ăn mòn – giá thành hợp lý.

---

Kết luận

Duplex UNS S31803 stainless steel là vật liệu duplex tiêu chuẩn với sự cân bằng tối ưu giữa độ bền, chống ăn mòn, độ dẻo và chi phí. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong môi trường biển, hóa chất, dầu khí và nước công nghiệp. Với thành phần Cr–Mo–N đặc trưng, UNS S31803 mang đến hiệu suất vượt trội hơn inox 316/304, đồng thời bền bỉ và kinh tế hơn super duplex.

---

CÔNG TY TNHH MTV VẬT LIỆU TITAN
Chuyên cung cấp thép hợp kim chế tạo: 2322, 34CrNiMo6, 42CrMo4, 40Cr, SKD11, P20…
Cắt lẻ theo yêu cầu, hỗ trợ gia công CNC và có đầy đủ chứng chỉ CO-CQ.

Địa chỉ: 133/14/5 Bình Thành, P. Bình Hưng Hòa B, Q. Bình Tân, TP.HCM
Hotline: 0909 246 316
Website: www.vatlieucokhi.net

THÔNG TIN LIÊN HỆ

Họ và Tên	Nguyễn Đức Bốn
Số điện thoại - Zalo	0909.246.316
Mail	vatlieucokhi.net@gmail.com
Website:	vatlieucokhi.net

NHẬP SỐ ZALO ID

-Chọn bảng giá-INOXNHÔMĐỒNGTHÉPNIKENTITANKHÁC