فولاد ضدزنگ دوفازی یک ماده مهندسی است که مقاومت بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی و اقتصادی بودن را داراست. این ماده به طور گسترده در صنایع پتروشیمی، مهندسی دریایی، نیروگاههای هستهای، فرآوری مواد غذایی و سایر حوزهها مورد استفاده قرار میگیرد. این وبلاگ تعریف، ویژگیها، طبقهبندی، کاربرد و روش انتخاب مواد فولاد ضدزنگ دوفازی را معرفی میکند تا به شما در انتخاب بهتر درجه مناسب فولاد ضدزنگ کمک کند.
ویژگیهای اساسی فولاد ضد زنگ دوبلکس
ویژگی قابل توجه فولاد ضد زنگ دوفاز، همزیستی دو ساختار بلوری، فریت (α-Fe) و آستنیت (γ-Fe) در ریزساختار است و این دو معمولاً در نسبت حجمی نزدیک به ۱:۱ با هم وجود دارند. این ساختار دوپلکس با کنترل دقیق نسبت عناصری مانند کروم (Cr)، نیکل (Ni) و مولیبدن (Mo) حاصل میشود: کروم یک عنصر شکلدهنده فریت است و نیکل تثبیتکننده آستنیت. تعادل این دو فاز نسبت آنها را نزدیک به ۵۰:۵۰ نگه میدارد. افزودن نیتروژن علاوه بر بهبود مقاومت در برابر خوردگی، استحکام را نیز افزایش میدهد.
از نظر عملکرد، فاز فریت به ماده استحکام بالا و مقاومت در برابر ترک خوردگی تنش-خوردگی ناشی از کلراید را میدهد، در حالی که فاز آستنیت مقاومت به خوردگی و مقاومت در برابر اسید را فراهم میکند. این اثر همافزایی به فولاد ضد زنگ دوبلکس امکان میدهد تا بهترین تعادل بین استحکام، مقاومت به خوردگی و چقرمگی را به دست آورد. برای مثال، فولاد آستنیتی معمولی (مانند 304) در محیطهای حاوی یون کلراید مستعد ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی است، در حالی که فولاد فریتی با کروم بالا شکنندهتر است. فولاد ضد زنگ دوپلکس بر کاستیهای هر دو نوع ماده غلبه میکند. دادههای آزمایشی نشان میدهد که استحکام تسلیم فولاد ضد زنگ دوفازی میتواند به ۴۰۰-۵۵۰ مگا پاسکال برسد، که بیش از دو برابر استحکام فولاد ضد زنگ ۳۰۴ (حدود ۲۰۵ مگا پاسکال) است، در حالی که درصد افزایش طول آن در ۲۵۱٪-۴۰۱٪ باقی میماند که به طور قابل توجهی بالاتر از فولاد آلیاژی کمکربن با استحکام بالا است.
از نظر مقاومت در برابر خوردگی، معادل مقاومت در برابر حفرهزایی (PREN) فولاد ضد زنگ دوفازی را میتوان با فرمول زیر محاسبه کرد:
PREN= %Cr + 3.3 ×%Mo + 16 ×%N
بهعنوان مثال، گرید 2205 را در نظر بگیرید: Cr 22%، Mo 3%، N 0.15%، که مقدار PREN آن به 33-34 میرسد، بسیار بالاتر از فولاد ضدزنگ 304 (PREN≈18) و فولاد ضدزنگ 316 (PREN≈24) است. مهمتر اینکه، فولاد ضد زنگ دوفازی مقاومت بالایی در برابر ترکخوردگی ناشی از خوردگی تحت تنش کلریدی (SCC) نشان میدهد – در محیط آب دریا حاوی یونهای کلر، فولاد ضد زنگ آستنیتی معمولی ممکن است ظرف چند ماه دچار ترکخوردگی شود، در حالی که فولاد ضد زنگ دوفازی میتواند برای دههها با ایمنی مورد استفاده قرار گیرد.
طبقهبندی و گریدهای معمول فولاد ضد زنگ دوبلکس
در حال حاضر، فولاد ضد زنگ دوبلکس عمدتاً به چهار نسل تقسیم میشود. ویژگیها و گریدهای نمونهی هر نسل به شرح زیر است:
درجهٔ نمایندهٔ نسل اول 2205 (S31803) شامل Cr 22%، Ni 5%، Mo 3% و N 0.15% است. فرمول کلاسیک تعادل بین مقاومت به خوردگی و استحکام را برقرار میکند و بهطور گسترده در تجهیزات شیمیایی و خطوط لولهٔ آب دریا استفاده میشود. فولاد فوق دابلکس نسل دوم 2507 (S32750) حاوی Cr به میزان 25%، Ni به میزان 6%، Mo به میزان 3.5% و N به میزان 0.25% است. مقدار PREN آن ≥40 است و مقاومت به خوردگی قویتری دارد. این فولاد برای سکوهای فراساحلی و تجهیزات LNG مناسب است. نوع نسل سوم 2507Cu، عناصر مس را به 2507 اضافه میکند تا مقاومت در برابر خوردگی شیارکی را بهبود بخشد. این نوع برای اسید هیدروکلریک با غلظت بالا و صنایع تولید کاغذ مناسب است. رتبه اقتصادی نسل چهارم LDX 2101 حاوی نیکل کم (1.5%)، منگنز بالا (5.5%)، Cr 21%، Mo 0.3% و مقدار PREN برابر با 26-28 است. این آلیاژ در تجهیزات ساختمانی و حفاظت از محیط زیست استفاده میشود.
نکتهٔ کلیدی این است که نسل اول و دوم جزو گریدهای کاربردی رایج هستند. نسل دوم با افزایش محتوای کروم، مولیبدن و نیتروژن مقاومت به خوردگی را بهطور قابلتوجهی بهبود میبخشد؛ نسل سوم برای محیطهای خورندهٔ خاص (مانند اسید هیدروکلریک با غلظت بالا) بهینهسازی شده است؛ نسل چهارم با کاهش محتوای نیکل کنترل هزینه را محقق میکند.
کاربرد و انتخاب مواد فولاد ضد زنگ دوپلکس
صنعت نفت و گاز، حوزه کاربرد اصلی فولاد ضد زنگ دوفازی است. سیستم مانیفولد سکوی تولید نفت در آبهای عمیق از فولاد ضد زنگ دوفازی (مانند 2507) برای مقاومت در برابر خوردگی آب دریا (PREN≥40) و فشار بالا (≥600 مگاپاسکال) استفاده میکند؛ لایه داخلی مخزن ذخیرهسازی LNG از فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 یا 2507 استفاده میکند که با در نظر گرفتن استحکام در دمای پایین (-50 درجه سانتیگراد) و مقاومت در برابر خوردگی تنشی سولفید هیدروژن انتخاب میشود. در صنایع شیمیایی و انرژی، دستگاههای حذف گوگرد مرطوب و خطوط لوله خنککننده نیروگاههای هستهای از فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 یا 2507 برای مقاومت در برابر خوردگی توسط اسید سولفوریک و محیط اسید فسفریک و همچنین خوردگی تنشی سولفیدی در دمای بالا استفاده میکنند. در حوزههای ساختوساز و حفاظت از محیط زیست، LDX 2101 برای نردههای حفاظتی پلها و تجهیزات تصفیه فاضلاب استفاده میشود که با هزینه کم نیکل (1.5%) و مقاومت خوب در برابر خوردگی جوی/فاضلاب، هزینههای نگهداری را کاهش میدهد.
انتخاب مواد باید بر محیط خورنده (مانند آب دریا، اسید، غلظت یون کلرید)، خواص مکانیکی (مقاومت در برابر فشار، مقاومت در برابر ضربه)، هزینه (محتوای نیکل و میزان مصرف مواد) و الزامات فرآوری و جوشکاری متمرکز باشد. برای مثال، آلیاژ 2507 با PREN ≥ 40 در محیط آب دریا ترجیح داده میشود؛ تجهیزات شیمیایی باید بسته به غلظت محیط، آلیاژ 2205 یا 2507 را انتخاب کنند؛ و آلیاژ اقتصادی LDX 2101 میتواند برای ساخت نردههای حفاظتی استفاده شود. راهحلهای معمول شامل موارد زیر است: کنترل ورودی حرارت در حین جوشکاری برای جلوگیری از شکنندگی (با استفاده از سیم جوش مناسب و فرآیند جوشکاری چندلایه و چندگذر)، عملیات سطحی (Ra ≤ 0.8μm) و طراحی سازهای (جلوگیری از وجود شکاف) برای جلوگیری از ایجاد فرورفتگی.
فرآیند تولید و نکات کیفی
تولید فولاد ضد زنگ دوپلکس با ذوب آغاز میشود. مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی (EAF) ذوب شده و سپس برای دکاربونیزهسازی به کوره دکاربونیزهسازی آرگون-اکسیژن (AOD) منتقل میشوند و محتوای کربن در آن کنترل شده و به ≤0.03% محدود میشود (فولاد فوق دوپلکس به ≤0.02% نیاز دارد). کربنزدایی با اکسیژن تحت خلأ (VOD) ناخالصیها را بیشتر کاهش میدهد و پس از ریختهگری پیوسته به صورت شمش، نورد گرم (۱۰۵۰-۱۱۵۰ درجه سانتیگراد) و نورد سرد انجام میشود و در نهایت عملیات آنیلینگ (۱۰۲۰-۱۱۰۰ درجه سانتیگراد با آبخنککاری) برای بازگرداندن تعادل دوفازی انجام میگیرد.
_______________________________________________________________________________________
شرکت داکسون آلیاژ. فولاد ضدزنگ دوپلکس با کیفیت بالا را از طریق فرآیندهای تولید استاندارد و مقررات سختگیرانه به مشتریان سراسر جهان، شامل ورقها، قرقرهها، لولهها و میلهها و غیره، ارائه میدهد. اگر پروژه شما به آن نیاز دارد، لطفاً برای دریافت بهترین قیمت فوراً با ما تماس بگیرید.
