همه چیز درباره فولاد ضد زنگ دوبلکس

در این مقاله قصد داریم شما را با نوعی دیگر از فولادهای ضد زنگ آشنا کنیم که دارای خواص، قابلیت ها و کاربردهای مختلفی است و در آینده بیشتر از آن خواهیم شنید و در صنعت، تکنولوژی و زندگی مردم اثرگذاری بیشتری خواهد داشت. پس اگر مایل هستید درباره فولاد ضد زنگ دوبلکس که به فولاد دوبلکس معروف است بیشتر بدانید با فولاد فیدار همراه باشید.

در ابتدا باید بدانیم این نوع فولاد ضد زنگ از چه موادی ساخته شده و چه ساختاری دارد؟

فولاد ضد زنگ دوبلکس (Duplex Stainless Steel) دارای ترکیبی از دو فاز فریت (ferrite) و آستنیت (austenite)

تقریباً برابر هستند. این نوع درصد و ترکیب به این نوع فولاد امکان می دهد از مزایای فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی بهره مند شوند که نتیجه این ترکیب افزایش استحکام، بهبود وضعیت جوش پذیری، چقرمگی بالاتر وهمچنین مقاومت در برابر چندین نوع خوردگی می‌باشد.

یکی دیگر از مزیت های این ترکیب و ساختار این است که از نظر تجاری، ارزان تر از فولادهای زنگ نزن آستنیتی هستند. علت این ارزانی هم مشخص است، زیرا مقدار نیکل کمتری دارند و این موجب کاهش هزینه ها در تولید می شود.

تاریخچه تولید فولاد ضد زنگ دوبلکس
 

فولاد ضد زنگ دوبلکس در ابتدا و در سال 1930 در کشور سوئد توسعه یافت، اما به دلیل فرآیند بسیار پیچیده در تولید آن تجاری سازی آن تا دهه 1970 شروع نشد. چون تولید فولاد ضد زنگ دوبلکس صرفه اقتصادی نداشت.
اما علم و تکنولوژی مانند بسیاری دیگر از حوزه ها به کمک صنعت آهن و فولاد آمد. پس از رشد چشمگیر در تکنیک‌ها و روش های فولادسازی فرآیند تولید آسان‌تر شد و فولاد در دوران مدرن ظهور و رشد مجددی پیدا کرد. یکی از شاخه های رشد در فولاد سازی در صنهت ساخت فولاد ضد زنگ دوبلکس بود.

اما با همه این توسعه و رشد تکنولوژی و افزایش در تولید فولاد ضد زنگ دوبلکس، باید بدانیم که یک گروه نسبتاً کم از فولادهای زنگ نزن تولید می شود و آن هم  به دلیل محدودیت های مختلف در کاربرد آنها است. اکنون فقط بین 1 تا 3 درصد در جهان از فولاد ضد زنگ دوبلکس استفاده می شود.

در این مقاله قصد داریم شما را با خواص فولاد ضد زنگ دوبلکس، نمرات و استانداردهای فولاد ضد زنگ دوبلکس و کاربردهای فولاد ضد زنگ دوبلکس در دنیا آشنا کنیم. پس با ما همراه باشید.

خواص فولاد ضد زنگ دوبلکس

ریزساختار فولادهای زنگ نزن دوبلکس دارای ساختارهای کریستالوگرافی تقریباً 50 درصد فریت (ساختار مکعبی متمرکز بر بدن) و 50 درصد آستنیت (ساختار مکعبی محور) است.

بیشتر بخوانید: میلگرد همبندی چیست؟

به عبارت ساده تر فولاد ضد زنگ دوبلکس از دانه های دو نوع ماده فولادی زنگ نزن آستنیتی و فریتی تشکیل شده است. گریدهای فولاد زنگ نزن فریتی و آستنیتی تقریباً نسبت مساوی (یعنی هر کدام 50٪) در فولاد ضد زنگ دوبلکس دارند.

برابر تحقیقات و آزمایشات علمی فولاد ضد زنگ دوبلکس استحکام مکانیکی بالایی داشته و خواص مقاومت در برابر خوردگی را از خود نشان می دهد.

هر دوی این فازها بر خلاف آلیاژهای دو فازی که در آن یکی از دو فاز به صورت رسوب ظاهر می شود، به صورت یک مخلوط پایدار با هم وجود دارند. عناصر آلیاژی در فولادهای زنگ نزن دوبلکس یا فریت کننده (مانند کروم، سیلیکون، مولیبدن) یا آستنیته کننده (مانند کربن، نیکل، نیتروژن) هستند، به این معنی که آنها به ترتیب به شکل گیری فازهای فریتی و آستنیتی کمک می کنند.

در دماهای بالا، فاز فریت نسبتاً ناپایدار در فولادهای دوبلکس به فاز نامطلوب تبدیل می شود که باعث کاهش خواص مکانیکی آنها مانند استحکام و چقرمگی وهمچنین مقاومت در برابر خوردگی آنها می شود.

بدترین دمایی که در آن شکنندگی رخ می دهد در دمای 475 درجه سانتیگراد است. با این حال، تولید فاز آلفا اولیه ممکن است در دماهای پایین 300 درجه سانتیگراد شروع شود و این امر حداکثر دمای سرویس فولادهای دوبلکس را محدود می کند.

فولادهای زنگ نزن دوبلکس معمولی استحکام بالاتری نسبت به گریدهای معمولی مارتنزیتی (martensitic)، آستنیتی (austenitic) و فریتی (ferritic ) نشان می دهند.

با این حال، به دلیل بارش فازهای بین فلزی که در بالای 300 درجه سانتیگراد شروع به رخ دادن می کند و شروع شکنندگی با نزدیک شدن به دماهای برودتی، آنها محدوده باریکی از دمای کاری دارند.

استانداردهای فولاد ضد زنگ دوبلکس

در مراحل اولیه توسعه فولادهای زنگ نزن دوبلکس، تنها چند درجه وجود داشت که محبوب ترین آنها در میان آنها فولاد ضد زنگ دوبلکس UNS S31803 بود. پس از آن، توسعه نمرات جدید آغاز شد و آنها با کاربرد نهایی آنها تعیین شدند که می توان آنها را به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد:

فولادهای ضد زنگ هایپر دوبلکس(Hyper-duplex) و سوپر دوبلکس(super-duplex) که برای عملکرد در محیط های بسیار خورنده اما با تمرکز کمتر بر روی استحکام خود ساخته شده اند.

فولادهای زنگ نزن دوبلکس ناب و استاندارد، که تمرکز بیشتری بر افزایش استحکام داشتند و در محیط های با خورندگی ملایم مانند کاربردهای سازه ای مورد استفاده قرار می گرفتند.

همچنین بخوانید: میلگرد عصایی چیست و چه کاربردی دارد؟

این دسته ها اکنون با عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN) شناسایی می شوند که با فرمولی بر اساس ترکیب فولادهای زنگ نزن دوبلکس محاسبه می شود.

کاربردهای فولاد ضد زنگ دوبلکس
 

با توجه به محدودیت های فولادهای زنگ نزن دوبلکس مانند شکل پذیری و ماشین کاری ضعیف، علاوه بر فرآیند متالورژیکی (metallurgical) (یک نوع فرآیند تولید) بسیار پیچیده تولید آنها در مقایسه با فولادهای زنگ نزن فریتی، آستنیتی و مارتنزیتی، فولادهای دوبلکس بیشتر برای کاربردهای طاقچه ای استفاده می شوند.

کاربردهای فولادهای زنگ نزن دوبلکس محدودیت ها و مزایای مختلفی دارد، اما کاربردهای اصلی این نوع فولاد به مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارد تا کاربردهایش بیش از پیش گسترش یابد. مانند مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی، مقاومت در برابر خوردگی تنشی، خوردگی سایشی یا مقاومت در برابر محیط های خورنده که اسیدی یا سوزاننده هستند نیاز و مشکل اصلی این نوع فولاد ضد زنگ است.

1- تولید کاغذ و ظروف حاوی مواد سفید کننده
 

اولین کاربرد این است که فولادهای زنگ نزن دوبلکس به فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی برای ساخت ظروف حاوی مواد سفید کننده و سایر مایعات خورنده در پردازش کاغذ ترجیح داده می شوند.

2- نمک زدایی

نمک زدایی از آب دریا، فرآیندی که کلر بسیار خورنده را در محیطی با دمای بالا ارائه می کند، یک آزمایش قوی برای یک ماده مقاوم در برابر خوردگی است.

فولادهای ضد زنگ دوبلکس به ماده انتخابی برای ساخت اواپراتور تبدیل شده اند. همچنین به دلیل استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بالاتر فولادهای ضد زنگ دوبلکس، می توان آنها را با مقاطع نازک تر ساخت.

3- نفت و گاز و ساخت لوله های مقاوم
 

توسعه فولادهای ضد زنگ دوبلکس با اعداد PRE بالای 40 امکان ساخت قطعاتی مانند پمپ ها، لوله کشی ها و منی‌فولدهایی را فراهم کرده است که به مقاومت بالایی در برابر خوردگی حفره ای و شکافی نیاز دارند که در صنعت نفت و گاز بسیار مهم هستند.

4- ساخت پل وسازه های مجاور دریا
 

فولادهای ضد زنگ دوبلکس در ساخت اعضای باربر که به مقاومت در برابر خوردگی نیز نیاز دارند استفاده می شود. کاربردهای معمولی شامل ساخت پل ها بر روی آب دریا یا سازه هایی است که در مجاورت دریا قرار دارند.

5- انبارهای غذا و نوشیدنی

فولادهای دوبلکس در نگهداری تجاری مواد غذایی و نوشیدنی ها کاربرد دارد. به دلیل هزینه نسبتاً پایین این نوع فولاد و در عین حال مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بسیار بالا می تواند کاربرد در ساخت انبارهای بزرگ نگهداری مواد غذایی داشته باشد.

آینده فولاد ضد زنگ دوبلکس

گریدهای جدید فولادهای ضد زنگ دوبلکس هنوز در حال توسعه هستند. محرک اصلی این تلاش افزایش بیشتر مقاومت در برابر خوردگی حفره ای است و این امرعمدتاً با افزایش عناصر آلیاژی کلیدی مانند کروم، مولیبدن و نیتروژن حاصل می شود.

البته ناگفته نماند مزایای این عناصر آلیاژی افزایش یافته با معایبی نیزهمراه است، به طور عمده بی ثباتی فاز فریت، که منجر به رسوبات ناخواسته می شود یکی از این معایب است.

چالش ایجاد تعادل بین خواص مطلوب عمدتاً با افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای و در عین حال محدود کردن تولید فازهای بین فلزی نامطلوب مانند Cr2N با عملیات حرارتی بسیار دقیق است.

با همه این موانع و معایب خوب است بدانیم که در حال حاضر یک گرید فولادی دوبلکس، با عدد PRE تقریبا 50 ساخته شده است که به طور کلی برای آینده فولادهای دوبلکس امیدوارکننده است و ممکن است در آینده سهم بیشتری از فولادهای ضد زنگ دوبلکس را به خود اختصاص دهد و از 3 درصد به 10 درصد یا حتی بیشتر برسد. در علم چیزی غیرممکن نیست.

در این مبحث سعی شد شما مخاطب گرامی با فولاد ضد زنگ دوبلکس آشنا شده و از کاربردهای آن مطلع شوید.

ما درسایت فولاد فیدار به دنبال جلب نظر و رضایت شما بازدید کننده گرامی هستیم.

شما می‌توانید با تماس با کارشناسان فروش ما مشاوره‌های لازم را گرفته و سپس محصول مورد نظر خود را در کمترین زمان و در محل مورد نظر خود تحویل بگیرید.

همچنین در سایت قیمت انواع آهن، قیمت میلگرد به صورت لحظه ای وجود داشته که می‌توانید محصول مدنظر را مشاهده و یا خریداری نمایید.