مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی و استحکام فوق‌العاده، به عنوان یک ماده محبوب در بسیاری از کاربرد‌ها شناخته شده است. با این وجود، حتی بهترین انواع فولاد ضد زنگ نیز می‌توانند در شرایط محیطی خاص دچار خوردگی و سایر اشکال تخریب شوند. به منظور رفع این محدودیت‌ها، پژوهشگران فولاد ضد زنگ داپلکس را توسعه داده‌اند که ترکیبی از خواص برتر فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی را ارائه می‌دهد. این ماده نوآورانه با ارائه استحکام و مقاومت بی‌نظیر در برابر خوردگی، به گزینه‌ای محبوب در بسیاری از صنایع تبدیل شده است.
فولاد زنگ نزن داپلکس
فولاد ضد زنگ داپلکس نوعی فولاد ضد زنگ است که به طور مساوی از دو فاز آستنیتی و فریتی تشکیل شده است. فاز آستنیتی باعث ایجاد مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی می‌شود، در حالی که فاز فریتی استحکام و چقرمگی بالایی را به ارمغان می‌آورد. با ترکیب این دو فاز، فولاد ضد زنگ داپلکس مجموعه‌ای منحصر به فرد از خواص را فراهم می‌کند که آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها‌ایده‌آل می‌سازد.
ویژگی‌های ضد زنگ داپلکس
عناصر موجود در این آلیاژ باعث ایجاد خواص مطلوب متعددی می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
* چقرمگی بالا
* مقاومت حرارتی
* مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی
* استحکام و سختی مناسب
* مقاومت بسیار خوب در برابر سایش
* قابلیت جوش‌پذیری
فولاد داپلکس مقاومت بالایی در برابر ترک‌خوردگی ناشی از خوردگی تنشی دارد، اگرچه این مقاومت در مقایسه با فولاد ضد زنگ فریتی کمتر است. شایان ذکر است که استنلس استیل داپلکس از جمله فولادهای زنگ‌نزن مغناطیسی است. با چنین ویژگی‌هایی، خرید ورق داپلکس می‌تواند جایگزین مناسبی برای استیل ۳۰۴ یا ۳۱۶ باشد.
مقاومت به خوردگی
فولاد داپلکس دارای مقاومت بالایی در برابر انواع خوردگی است. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های آن مقاومت در برابر خوردگی مرز دانه‌ای است. علاوه بر این، این فولاد در محیط‌های کلریدی و سولفیدی نیز دچار خوردگی نمی‌شود و در برابر ترک ناشی از خوردگی تنشی بسیار مقاوم است. مقاومت به خوردگی فولاد داپلکس در مقایسه با استیل ۳۰۴ و استیل ۳۱۶ بیشتر است.
عملیات حرارتی
عملیات حرارتی تأثیر خاصی بر مقاومت فولادهای داپلکس ندارد. برای افزایش سختی، می‌توان این فولاد‌ها را با گرم کردن تا دمای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد و کوئنچ سریع کار سخت کرد.
ماشین‌کاری فولاد داپلکس
استحکام بالای فولاد داپلکس باعث می‌شود فرآیند ماشین‌کاری آن دشوار باشد. به عنوان مثال، استیل داپلکس گرید ۲۲۰۵ به طور قابل توجهی کندتر از فولاد زنگ‌نزن ۳۰۴ ماشین‌کاری می‌شود. برای ساده‌تر کردن ماشین‌کاری، لبه‌های برش باید تیز باشند و از خنک‌کننده‌ها و روان‌کننده‌ها استفاده شود. این امر به دلیل هدایت حرارتی کم آلیاژهای آستنیتی و جلوگیری از ایجاد شیب گرمایی در لبه‌های برش ضروری است.
مقاومت در برابر حرارت
فولاد داپلکس در دماهای بالاتر از ۳۰۰ درجه سانتیگراد انعطاف‌پذیری خود را از دست می‌دهد. این امر به دلیل درصد بالای کروم در این فولاد است که مقاومت به خوردگی آن را افزایش می‌دهد. در دماهای پایین، فولاد داپلکس نسبت به فولادهای آستنیتی و فریتی داکتیلیته بیشتری دارد و می‌توان از آن حتی تا دمای ۵۰- درجه سانتیگراد نیز استفاده کرد.
جوشکاری فولاد داپلکس
برای جوشکاری فولاد داپلکس ۲۲۰۵ می‌توان از تمامی روش‌های جوشکاری استفاده کرد. با این حال، فرآیند جوشکاری آن در مقایسه با فولادهای آستنیتی دشوارتر است. به دلیل انبساط حرارتی پایین در استیل‌های داپلکس، تنش‌های پسماند پس از جوشکاری بالا نخواهد بود و مشکلات ناشی از این تنش‌ها رخ نخواهد داد. برای جوشکاری فولاد زنگ‌نزن ۲۲۰۵، از فیلر گرید ۲۲۰۹ استفاده می‌شود.
تمام روش‌های جوشکاری برای فولاد داپلکس ۲۲۰۵ قابل استفاده است، هرچند فرآیند جوشکاری آن در مقایسه با فولادهای آستنیتی مشکل‌تر است. به دلیل انبساط حرارتی پایین در استیل‌های داپلکس، تنش‌های پسماند بعد از جوشکاری بالا نخواهد بود و مشکلات ناشی از این تنش‌ها اتفاق نمی‌افتد. برای جوشکاری فولاد زنگ‌نزن ۲۲۰۵، از فیلر گرید ۲۲۰۹ استفاده می‌شود.
خواص شیمیایی فولاد ضد زنگ داپلکس
آلیاژ داپلکس از دسته آلیاژهای خاص و سوپر آلیاژها بوده که در استاندارد DIN آلمان با نام فولاد 1.4462 و در استاندارد آمریکایی با نام فولاد 2205 شناخته می‌شود. این آلیاژ دارای ترکیب شیمیایی شامل 21 تا 23 درصد کروم، 4.5 تا 6.5 درصد نیکل، 2.5 تا 3.5 درصد مولیبدن، 2 درصد منگنز، 1 درصد سیلیکون، 0.03 درصد فسفر، 0.01 درصد گوگرد، 0.1 تا 0.2 درصد نیتروژن و 0.03 درصد کربن است. فولاد 1.4462 برای استفاده در دماهای بالا تا حدود 316 درجه سانتیگراد مناسب می‌باشد.
این آلیاژ از لحاظ مقاومت، برتر از انواع استنلس استیل‌های بگیر و نگیر است. همچنین دارای جوش‌پذیری مناسب، مقاومت بالا در برابر خستگی و به دلیل داشتن مقدار زیادی کروم و نیکل و در بسیاری موارد مولیبدن، مقاومت عالی در برابر خوردگی دارد.
خواص شیمیایی و عنصر تشکیل دهنده ی آن را در جدول زیر مشاهده میکنید.
مزایای فولاد ضد زنگ داپلکس
یکی از مزایای برجسته فولاد ضد زنگ داپلکس، مقاومت استثنایی آن در برابر خوردگی است. این فولاد در محیط‌های خورنده مختلف از جمله آب دریا، محلول‌های اسیدی و قلیایی و کلرید‌ها بسیار مقاوم است. این ویژگی باعث می‌شود که فولاد داپلکس گزینه‌ای محبوب برای کاربرد‌های دریایی، شیمیایی و پتروشیمی باشد که در آن‌ها مقاومت در برابر خوردگی اهمیت بالایی دارد.
مزیت دیگر فولاد ضد زنگ داپلکس، استحکام و چقرمگی بالای آن است. این فولاد به‌طور قابل توجهی از فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی قوی‌تر است و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به فولادهای زنگ‌نزن فریتی دارد. این ویژگی‌ها آن را به ماده‌ای‌ایده‌آل برای کاربرد‌هایی که نیاز به استحکام و چقرمگی دارند، مانند سازه‌های دریایی، مخازن تحت فشار و مبدل‌های حرارتی تبدیل می‌کند.
علاوه بر این، فولاد ضد زنگ داپلکس مقاومت بالایی در برابر ترک‌خوردگی تنشی دارد؛ نوعی خوردگی که تحت تنش کششی در محیط‌های خورنده رخ می‌دهد. این خاصیت باعث می‌شود که برای کاربرد‌هایی که تحت تنش‌های کششی بالا هستند، مانند خطوط لوله و سازه‌های زیر دریا، گزینه‌ای عالی باشد.
کاربرد‌های فولاد ضد زنگ داپلکس
فولاد ضد زنگ داپلکس در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها، از جمله فرآوری شیمیایی و پتروشیمی، تولید نفت و گاز، مهندسی دریایی و تولید خمیر و کاغذ به کار می‌رود. به دلیل مقاومت بی‌نظیر در برابر خوردگی و استحکام بالا، این فولاد معمولاً در مبدل‌های حرارتی، مخازن تحت فشار و سیستم‌های لوله‌کشی در این صنایع استفاده می‌شود.
در صنعت دریایی، فولاد ضد زنگ داپلکس در کاربرد‌های متنوعی مانند سکو‌های دریایی، کشتی‌سازی و کارخانه‌های نمک‌زدایی به کار می‌رود. مقاومت بالای این فولاد در برابر خوردگی آن را برای این کاربردها‌ایده‌آل می‌کند، در حالی که استحکام و چقرمگی بالای آن، استفاده از آن را در محیط‌های سخت دریایی مناسب می‌سازد.
رایج‌ترین آلیاژهای فولاد ضد زنگ داپلکس
انواع مختلفی از آلیاژهای فولاد ضد زنگ داپلکس موجود است که هر کدام دارای خواص و ویژگی‌های منحصر به فردی هستند. هنگام انتخاب یک آلیاژ فولاد ضد زنگ داپلکس برای یک کاربرد خاص، باید عواملی نظیر مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و هزینه را در نظر گرفت.
یکی از رایج‌ترین آلیاژهای فولاد ضد زنگ داپلکس، آلیاژ ۲۲۰۵ (۴۴۶۲) است که شامل ۲۲ درصد کروم، ۵ تا ۶ درصد نیکل و ۳ درصد مولیبدن می‌باشد. این آلیاژ به دلیل مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و استحکام بالا، برای کاربرد‌های متنوعی مناسب است.
آلیاژ محبوب دیگر، فولاد ضد زنگ سوپر داپلکس ۲۵۰۷ (۴۴۱۰) است که شامل ۲۵ درصد کروم، ۷ درصد نیکل و ۴ درصد مولیبدن می‌باشد. این آلیاژ مقاومت به خوردگی حتی بالاتری نسبت به ۲۲۰۵ دارد و معمولاً در محیط‌های خشن‌تر مانند تولید نفت و گاز دریایی به کار می‌رود.
نتیجه
فولاد ضد زنگ داپلکس یک فلز نوآورانه است که ترکیبی بی‌نظیر از استحکام بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی ارائه می‌دهد. با ادامه تحقیقات و توسعه در این زمینه، می‌توان انتظار داشت که در سال‌های آینده شاهد استفاده‌های نوآورانه‌تری از این ماده استثنایی باشیم.
