الفولاذ المزدوج غير القابل للصدأ هو مادة هندسية ذات قوة عالية ومقاومة ممتازة للتآكل واقتصادية. يستخدم على نطاق واسع في البتروكيماويات والهندسة البحرية والطاقة النووية وتجهيز الأغذية وغيرها من المجالات. ستقدم هذه المدونة التعريف والخصائص والتصنيف والتطبيق وطريقة اختيار المواد من الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين لمساعدتك على اختيار درجة الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة بشكل أفضل.
الخصائص الأساسية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج
الميزة البارزة في الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ هي تعايش بنيتين بلوريتين، الفريت (α-Fe) والأوستينيت (γ-Fe)، في البنية المجهرية، وعادةً ما يتعايش الاثنان بنسبة حجم قريبة من 1:1. يتم تحقيق هذه البنية المزدوجة من خلال التحكم الدقيق في نسبة العناصر مثل الكروم (Cr) والنيكل (Ni) والموليبدينوم (Mo): الكروم هو عنصر تشكيل الفريت والنيكل هو عنصر تثبيت الأوستينيت. يضمن التوازن بين الاثنين أن تكون نسبة المرحلتين قريبة من 50:50. تعمل إضافة النيتروجين على زيادة استقرار مرحلة الأوستينيت، مع تحسين القوة ومقاومة التآكل.
من من منظور الأداء، تمنح مرحلة الفريت المادة قوة عالية ومقاومة للتشقق الإجهادي الناتج عن تآكل الكلوريد، بينما توفر مرحلة الأوستينيت المتانة ومقاومة الأحماض. يمكّن هذا التأثير التآزري الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج من تحقيق أفضل توازن بين القوة ومقاومة التآكل والمتانة. على سبيل المثال، يكون الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ العادي (مثل 304) عرضة للتشقق الإجهادي الناتج عن التآكل الإجهادي في بيئات أيونات الكلوريد، بينما يكون الفولاذ الفريتي عالي الكروم أكثر هشاشة. يتغلب الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ على عيوب كلا النوعين من المواد. تُظهر بيانات الاختبار أن قوة الخضوع للفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ يمكن أن تصل إلى 400-550 ميجا باسكال، وهو أكثر من ضعف قوة الخضوع للفولاذ المقاوم للصدأ 304 (حوالي 205 ميجا باسكال)، بينما تظل الاستطالة عند 25%-40%، وهي أعلى بكثير من الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة.
فيما يتعلق بمقاومة التآكل، يمكن حساب مكافئ مقاومة التأليب (PREN) للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عن طريق المعادلة:
PREN= %TCr + 3.3 × %Mo + 16 × %TN
خذ درجة 2205 كمثال، Cr 22%، Mo 3%، N 0.15%، تصل قيمة PREN إلى 33-34 ، وهي أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 (PREN≈18) والفولاذ المقاوم للصدأ 316 (PREN≈24). والأهم من ذلك، يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين مقاومة قوية للتشقق الإجهادي الناتج عن تآكل الكلوريد (SCC) - في بيئة مياه البحر التي تحتوي على أيونات الكلوريد، قد يتشقق الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ العادي في غضون بضعة أشهر، بينما يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين بأمان لعقود.
التصنيف والدرجات النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج
حاليًا، ينقسم الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج بشكل أساسي إلى أربعة أجيال. الخصائص والدرجات النموذجية لكل جيل هي كما يلي:
يحتوي الجيل التمثيلي الأول من الدرجة 2205 التمثيلية (S31803) على Cr 22%، وNi 5%، وMo 3%، وN 0.15%. توازن الصيغة الكلاسيكية بين مقاومة التآكل والقوة وتستخدم على نطاق واسع في المعدات الكيميائية وخطوط أنابيب مياه البحر. ويحتوي الجيل الثاني من الفولاذ المزدوج الفائق 2507 (S32750) على Cr 25%، وNI 6%، وMo 3.5%، وN 0.25%. قيمة PREN هي ≥40، ومقاومة التآكل أقوى. وهي مناسبة للمنصات البحرية ومعدات الغاز الطبيعي المسال. يضيف الجيل الثالث 2507Cu 2507 عناصر النحاس إلى 2507 لتحسين مقاومة التآكل الشقوق. وهو مناسب لصناعات حمض الهيدروكلوريك عالي التركيز وصناعة الورق. ويحتوي الجيل الرابع من الدرجة الاقتصادية LDX 2101 على نيكل منخفض (1.5%)، ومنجنيز عالي (5.5%)، وكروم 21%، ومو 0.3%، وقيمة PREN من 26-28. يُستخدم في معدات البناء وحماية البيئة.
النقطة الأساسية هي: الجيلان الأول والثاني هما الجيلان الأول والثاني من درجات الاستخدام السائدة. الجيل الثاني يحسن بشكل كبير من مقاومة التآكل عن طريق زيادة محتوى الكروم والموليبدينوم والنيتروجين؛ والجيل الثالث مُحسَّن لبيئات تآكل محددة (مثل حمض الهيدروكلوريك عالي التركيز)؛ ويحقق الجيل الرابع التحكم في التكلفة عن طريق تقليل محتوى النيكل.
التطبيق واختيار المواد من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج
صناعة النفط والغاز هي مجال التطبيق الرئيسي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج. يستخدم النظام المتشعب لمنصة إنتاج النفط في أعماق البحار نظام مشعب منصة إنتاج النفط في أعماق البحار الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (مثل 2507) لمقاومة تآكل مياه البحر (PREN≥40) والضغط العالي (≥600 ميجا باسكال)؛ تستخدم بطانة خزان تخزين الغاز الطبيعي المسال 2205 أو 2507، مع مراعاة صلابة درجات الحرارة المنخفضة (-50 ℃) ومقاومة التآكل الإجهادي لكبريتيد الهيدروجين. في مجالات المواد الكيميائية والطاقة، تستخدم أجهزة إزالة الكبريت الرطب وخطوط أنابيب تبريد الطاقة النووية 2205 أو 2507 لمقاومة تآكل حامض الكبريتيك وتآكل حامض الفوسفوريك المتوسط وتآكل الإجهاد الكبريتيدي في درجات الحرارة العالية. وفي مجالات البناء وحماية البيئة، يُستخدم LDX 2101 في حواجز حماية الجسور ومعدات معالجة مياه الصرف الصحي، مما يقلل من تكاليف الصيانة بفضل تكلفته المنخفضة من النيكل (1.51 تيرابايت 3 تيرابايت) ومقاومته الجيدة للتآكل الجوي/التآكل الناتج عن مياه الصرف الصحي.
يجب أن يركز اختيار المواد على البيئة المسببة للتآكل (مثل مياه البحر، والأحماض، وتركيز أيون الكلوريد)، والخصائص الميكانيكية (تحمل الضغط، ومقاومة الصدمات)، والتكلفة (محتوى النيكل واستخدام المواد) ومتطلبات المعالجة واللحام. على سبيل المثال، يُفضّل استخدام 2507 مع PREN ≥ 40 في بيئة مياه البحر؛ وتحتاج المعدات الكيميائية إلى اختيار 2205 أو 2507 وفقًا للتركيز المتوسط؛ ويمكن استخدام LDX 2101 الاقتصادي في حواجز الحماية في المباني. وتشمل الحلول النموذجية للمشاكل ما يلي: التحكم في مدخلات الحرارة أثناء اللحام لتجنب التقصف (باستخدام سلك لحام مطابق وعملية لحام متعددة الطبقات متعددة الممرات)؛ والمعالجة السطحية (Ra ≤ 0.8 ميكرومتر) والتصميم الهيكلي (تجنب الفجوات) لمنع التنقر.
عملية الإنتاج ونقاط الجودة
يبدأ إنتاج الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ بالصهر. تُصهر المواد الخام في فرن القوس الكهربائي (EAF) ثم تُنقل إلى فرن إزالة الكربنة بالأكسجين بالأرجون (AOD) لإزالة الكربنة، ويتم التحكم في محتوى الكربون عند ≤0.03% (يتطلب الفولاذ المزدوج الفائق 0.02%). تعمل عملية إزالة الكربنة بالأكسجين بالتفريغ (VOD) على تقليل الشوائب بشكل أكبر، وبعد الصب المستمر في ألواح، يتم إجراء الدرفلة على الساخن (1050-1150 ℃) والدرفلة على البارد، وأخيرًا يتم إجراء التلدين (1020-1100 ℃ التبريد بالماء) لاستعادة توازن الازدواجية.
_______________________________________________________________________________________
شركة Daxun Alloy Co., Ltd. توفر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عالي الجودة للعملاء في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك الألواح واللفائف والأنابيب والقضبان وما إلى ذلك، مع عمليات إنتاج قياسية وأنظمة صارمة. إذا كان مشروعك يتطلب ذلك، يرجى الاتصال بنا على الفور للحصول على أفضل عرض أسعار.
