استنلس استیل دوپلکس (duplex)

استنلس استیل دوپلکس (duplex)

استنلس استیل دوپلکس؛ ترکیبی از استیل های فریتی و آستنیتی به مقادیر مساوی است. این امر فولاد دوپلکس را قادر می سازد که محکم‌تر از هر دو جز باشد. همچنین از تنش تسلیم بسیار بالایی که حدود دو برابر فولاد های زنگ نزن آستنیتی متداول مانند ۳۱۶ و ۳۰۴ میباشد،برخوردار است. استنلس استیل دوپلکس در برابر خوردگی مقاوم است،جوش پذیری متوسطی دارد و مغناطیس ضعیفی است.کابرد عمده این فولاد: در خطوط لوله، مخازن تحت فشار، مخازن حمل و نگهداری، صنایع نیشکر، چوب و کاغذ و صنایع معدن می باشد.

انواع استنلس استیل دوپلکس

• استنلس استیل دوپلکس ضعیف (Lean duplex):

مثل گرید 2304 (1.4362) با UNS No.:S32304 با مولیبدن کمتر

• استنلس استیل دوپلکس استاندارد (Standard duplex):

مثل گرید 2205 (1.4462) با UNS: S31803 & S32205: این گرید بیشترین سهم از بازار فولادهای دوپلکس را داراست (حدود %80). S32205 نسبت به S31803 شکل تجاری ­تر فولاد 2205 (1.4462) است.گرید S32205 با %23-21 کروم، %5/6-5/4 نیکل، %5/3-3 مولیبدن و %2/0-14/0 نیتروژنگرید S31803 با %23-21 کروم، %5/6-5/4 نیکل، %5/3-5/2 مولیبدن و %22/0-1/0 نیتروژن

• استنلس استیل دوپلکس 25 کروم (25 Cr Duplex):

مثل آلیاژ 255 (1.4507) با UNS No.: S32550 دارای %27-24 کروم، %5/6-5/4 نیکل، %9/3-9/2 مولیبدن و %25/0-1/0 نیتروژن و مقدار PREN کمتر از 40

• استنلس استیل سوپر دوپلکس (Super Duplex):

آلیاژهای با PREN بین 45-40 و مقدار کروم، نیکل و نیتروژن بیشتر نسبت به دوپلکس ­ها مثل گرید 2507 (S32750 و 1.4410) و گرید 1.4501 یا S32760

• استیل های هایپر دوپلکس (Hyper Duplex):

استنلس استیل دوپلکس پر آلیاژ با PREN بزرگ تر از 45: مثل گرید S32707 با %29-26 کروم، %95-5/5 نیکل، %5-4 مولیبدن، %5/0-30% نیتروژن

ترکیب شیمایی استنلس استیل دوپلکس

Cu	W	Mn	N	Mo	Ni	Cr	کیفیت	نوع(EN/UNS)	گرید
–	–	5	0.22	0.3	1.5	21.5	ضعیف	1.4162/S32101	2101LDX
–	–	1.5	0.2	0.3	2.5	23	ضعیف	1.4062/S32202	DX2202
–	–	4.2	0.11	0.2	1.8	20	ضعیف	1.4482/S32001	RDN903
–	–	–	0.10	0.3	4.8	23	ضعیف	1.4362/S32304	2304
–	–	–	0.017	3.1	5.7	22	استاندارد	1.4462/S32205	2205
–	–	–	0.27	4	7	25	عالی	1.4410/S32750	2507
0.7	0.7	–	0.25	3.2	7	25	عالی	1.4501/S32760	ZERBON100
1.5	–	–	0.25	3.5	6.5	25	عالی	1.4507/S32520	FERRINOX255

اثرات عناصر آلیاژی در استنلس استیل دوپلکس

کروم: کروم موجب افزایش مقاومت به خوردگی و مقاومت به اکسیدان در دماهای بالا می شود . حداقل مقدار کروم در فولادهای سری 300، %16 و در دوپلکس ­ها %20 است.مولیبدن: عنصر مولیبدن افزایش مقاومت به” pitting” و “crevice corrosion” در محیط های کلردار را به همراه دارد. به دلیل تمایل Mo به تشکیل فازهای بین فلزی مخرب معمولاً مقدار آن در دوپلکس ­ها کمتر از %4 نگهداشته می شود.نیتروژن: نیتروژن باعث کاهش مقاومت به حفره­ دار شدن و خوردگی شیاری در فولادهای دوپلکس می شود. همچنین استحکام این فولاد ها را افزایش می­ دهد . انعطاف ­پذیری آن ها را به دلیل مقدار فاز آستنیت و کاهش فازهای بین فلزی بالا می برد. اثر مهم نیتروژن به تاخیر انداختن تشکیل و رسوب فازهای بین فلزی است تا فولادهای دوپلکس شکل بگیرند و خواص مورد نظر را داشته باشند.نیکل: حضور نیکل ساختار کریستالی فولاد زنگ نزن را از BCC (فریتی) به FCC (آستنیتی) تبدیل می ­کند. نیکل نیز می ­تواند تشکیل فازهای مخرب بین فلزی را در فولادهای آستنیتی به تاخیر بیندازد ولی تاثیر آن کمتر از نیتروژن است.

مشخصات اختصاصی

• قدرت بالا
• مقاومت بالادر برابر نفوذ حفره ای و خوردگی موئی
• استقامت بالا در برابر تنش های منجر به ترک خوردگی و خستگی هر دو ناشی از خوردگی
• مقاومت بالا در برابر خوردگی های یکپارچه
• پایداری خوب در برابر خستگی
• قدرت جذب انرژی بالا
• انبساط حرارتی پائین
• جوش پذیری خوب

کاربرد استنلس استیل دوپلکس

• مبدل های حرارتی
• آبگرمکن ها
• محفظه های تحت فشار
• تانکرها
• شفت ها و جلو برنده های قطعات گردشی دیوارهای موج شکن حائل در سکوهای دریایی
• تانکرهای حمل مواد و نیز سیستم های لوله کشی جهت تانکرهای شیمیایی
• هضم کنندها ، سایر دستگاها در صنایع کاغذ و خمیر کاغذ
• داکتهای تصفیه گاز
• سیستم آب دریا
• کارخانجات آب شیرین کن.

مختصات عمومی

استنلس استیل دوپلکس به عنوان فولادهای زنگ نزن بگیر- نگیر ( مغناطیسی- غیر مغناطیسی) نیز شناخته شده که تعداد زیادی از خواص مفید هر دو نوع فولاد زنگ نزن بگیر و نگیر را دارا می باشد.به علت درصد بالای کروم و نیتروژن و همچنین در اکثر موارد مولیبدن دارای مقاومت بالا در برابر خوردگیهای نقطه ای و یکنواخت می باشند. ساختمان میکروسکوپی فولادهای زنگ نزن داپلکس موجب افزایش توانایی (قدرت) و مقاومت آن در برابر ترک خوردگی های ناشی از تنشهای خوردگی می گردد. فولاد زنگ نزن داپلکس درای خصوصیت جوش پذیری خوبی نیز می باشند.

مقاومت در برابر خوردگی استنلس استیل دوپلکس

استنلس استیل دوپلکس به علت برخورداری از درصد بالای کروم مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی در بسیاری از محیط ها را دارند.

خوردگی یکنواخت (uniform corrosion)

این نوع خوردگی در هنگامی اتفاق می افتد که کل سطح استیل در مجاورت محیط خورنده قرار گرفته و بصورت یکنواخت در معرض خوردگی قرار می گیرد . بطور کلی هنگامی که سرعت خوردگی در استیل کمتر از ۱/۰ میلیمتر در سال باشد ، استیل با مقاومت خوب در برابر خوردگی تلقی می گردد.استنلس استیل دوپلکس به علت برخورداری از درصد بالای کروم مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی در بسیاری از محیطها را دارند.۲۳۰۴SAF در بسیاری از مواقع معادل ۴۴۰۴ بوده و انواع دیگر استیلهای دوپلکس با آلیاژهای بالاتر مقاومتهای بیشتری در برابر خوردگی از خود نشان می دهند.در اسید سولفوریک که با یونهای کلر همراه گردیده ، دوپلکس ۲۲۰۵ از استنلس نوع ۴۴۰۴ مقاومت خیلی بهتری در برابر خوردگی از خود نشان میدهد. مقاومت آن معادل استنلس نوع L 904 می باشد.

خوردگی حفره ای و موئی (PITTING)

با افزایش کروم ، مولیبدن و نیتروژن در استیل مقاومت آن در برابر خوردگی حفره ای افزایش می یابد.

ترک ناشی از تنش خوردگی

در محیط های کلریدی با درجه حرارت بالا، استنلس استیلهای نگیر در معرض بروز ترک بر اثر تنش خوردگی قرار می گیرند. استنلس استیلهای از نوع دوپلکس به علت تداوم فاز مغناطیسی شان به میزان بسیار کمتری در مقابل اینگونه خوردگی حساس می باشند.

تنش خوردگی سولفاید منجر به ترک

در شرایط حضور محلول های هیدرو سولفاید و هیدروکلراید، امکان بروز تنش خوردگی منجر به ترک در درجه حرارت های پائین تر بیشتر می گردد. چنین شرایطی در بدنه چاههای نفت و گاز به شدت امکان وقوع پیدا می کند. در حالیکه انواع استیلهای ۲۲۰۵و ۲۵۰۷SAF مقاومت خوبی در اینگونه شرایط از خود نشان می دهند. در حالیکه استنلسهای با ۱۳ درصد کروم تمایل بیشتری به تنش خوردگی منجر به ترک دارند.

خستگی خوردگی (CORROSION FATIGUE)

استنلس استیل دوپلکس به علت قدرت مکانیکی بالا و مقاومت زیاد در برابر خوردگی دارای توانائی بالا در برابر خستگی خوردگی می باشند مقاومت استیل ۲۲۰۵ در آب دریا (مصنوعی) بیشتر از انواع دیگر آن می باشد.

خوردگی داخل کریستالی

به علت ساختمان میکروسکوبی خاص و درصد پائین کربن این نوع استنلسها دارای مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی داخل کریستالی می باشند .به گونه ای هستند که پدید آمدن حالت غیر مغناطیسی در منطقه حرارت دیده جوش را تضمین می نمایند .پدید آمدن کاربیدها و نیتریدهای ناخواسته در مرزهای دانه ای در اینگونه استیل ها به حداقل کاهش می یابد.

جوشکاری استنلس استیل دوپلکس

جوش پذیری استنلس استیل دوپلکس خوب بوده و روشهای معمول جوشکاری در استنلس استیل ها در مورد آنها نیز صادق می باشد.

روشهای معمول جوش استنلس استیل دوپلکس

• جوش قوسی فلز با حفاظت

• جپوش قوسی تنگستن با گاز

• جوش قوسی فلز