فولاد ضد زنگ UNS S31803 / 2205 چیست؟

UNS S31803 / 2205 stainless steel

UNS S31803 / 2205 یک آلیاژ دوفازی (فولاد دوفازی یا دوپلکس: این فولادها مخلوطی از آستنیت‌ها و فریت‌ها هستند. استحکام خوب دارند و نسبت به گروه فولادهای آستنیتی، هم نسبت به خوردگی (در بیشتر محیط‌ها) و هم ترک خوردگی-تنشی، مقاومت بیشتری دارند.^[۱])  است که دارای میکروساختاری از فازهای آستنیتی و فریتیک به نسبت تقریباً 50 به 50 است. این آلیاژ در دمای آنیلینگ میزان فریت مورد نیاز را ایجاد می کند. این میکروساختار مضاعف باعث می شود که این آلیاژ هم از مقاومت مکانیکی بالای فولادهای فریتیک و هم از مقاومت به خوردگی بالای فولادهای آستنیتی برخوردار باشد. این آلیاژ یکی از بهترین گزینه ها برای جلوگیری از ترک استرس کلریدی است که مشکل اصلی فولادهای ضد زنگ معمولی است.

•  این آلیاژ با استانداردهای ASTM A240 / A240M و ASTM A480 / 480M سازگار است.
• این آلیاژ با تراکم 7.98 10 10 3 کیلوگرم بر متر مکعب در اندازه های مختلف تولید می شود.
• عرض آن می تواند از 1000 میلی متر تا 2200 میلی متر .
• طول آن می تواند از 2438 میلی متر تا 12000 میلی متر باشد.
• ضخامت آن نیز می تواند از 0.3 میلی متر تا 50 میلی متر تغییر کند.
• این آلیاژ با روش های نورد گرم و نورد سرد شکل داده می شود.
• سطح آن می تواند No.1 یا 2B باشد.
• این آلیاژ نسبت به فولاد ضد زنگ 317L دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی شکاف و چاله های کلریدی است.
• این آلیاژ همچنین دارای مقاومت فوق العاده در برابر آب دریا و اسید سولفوریک با غلظت بالا است.
• این آلیاژ حتی در محیط های گاز ترش که حاوی سولفید هستند نیز مقاوم است.
• کیفیت و عملکرد بالای این آلیاژ به دلیل میزان زیادی کروم ، نیتروژن و مولیبدن در ترکیب آن است.

UNS S31803 / 2205 یک آلیاژ دوفازی ضد زنگ است که دارای خواص مکانیکی و شیمیایی بالایی است. این آلیاژ می تواند در بسیاری از برنامه های صنعتی و غیر صنعتی کاربرد داشته باشد.

برخی از کاربردهای رایج آلیاژ UNS S31803 / 2205 عبارتند از :

• سیستم های آب دریا : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در محیط های آب دریا رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت پمپ ها، دریچه ها، لوله ها و مبدلهای حرارتی که با آب دریا در تماس هستند استفاده شود.
• فرآیندهای شیمیایی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی محیطی و خوردگی شکاف است که در فرآیندهای شیمیایی رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت عروق، لوله کشی و مبدلهای حرارتی که با مواد شیمیایی خورنده در تماس هستند استفاده شود.
• سیستم های اسکرابر FGD : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی اسیدی و خوردگی سولفات است که در سیستم های اسکرابر FGD رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت اسکرابرها، پمپ ها، لوله ها و مبدلهای حرارتی که با گازهای دودکش و محلول های اسکرابر در تماس هستند استفاده شود.
• دستگاه های هضم کننده آسیاب پالپ و واشرهای سفید کننده :  این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در دستگاه های هضم کننده آسیاب پالپ و واشرهای سفید کننده رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت دستگاه های هضم کننده، لوله ها، مبدلهای حرارتی و واشرهای سفید کننده که با محلول های کلریدی در تماس هستند استفاده شود.
• تجهیزات فرآوری مواد غذایی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در تجهیزات فرآوری مواد غذایی رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزات فرآوری مواد غذایی مانند دیگ های بخار، لوله ها، مبدلهای حرارتی و تانک های ذخیره سازی که با مواد غذایی و محلول های شستشو در تماس هستند استفاده شود.

لوله کشی میدان نفتی یکی از کاربردهای مهم آلیاژ دوفازی ضد زنگ UNS S31803 / 2205 است. این آلیاژ دارای خواص برجسته ای است که آن را برای استفاده در محیط های سخت و خورنده مناسب می کند.

برخی از این خواص عبارتند از :

مقاومت به خوردگی و ترک استرس کلریدی و سولفیدی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکاف و چاله های کلریدی و سولفیدی است که در محیط های میدان نفتی رایج است. این خواص باعث می شود که این آلیاژ عمر طولانی تری نسبت به فولادهای ضد زنگ سری 300(گروه‌های ۲۰۰ و ۳۰۰ : این فولادها اغلب از کروم، نیکل و منگنز در آهن تشکیل می‌شوند. غیر مغناطیسی اند و مقاومت به خوردگی دارند، ولی برای ترک خوردگی تنشی مستعدند. فولادهای زنگ‌نزن آستینی با سردکاری سخت می‌شوند. انعطاف پذیرترین فولادهای زنگ‌نزن هستند و بنابراین به راحتی می‌توان آن‌ها را شکل داد؛ هرچند با افزایش کارسرد، شکل‌پذیری آن‌ها کاهش می‌یابد. این فولادها در کاربردهای گسترده‌ای از قبیل لوازم آشپرخانه، اتصالات، سازه‌های جوشی، تجهیزات سبک‌وزن حمل و نقل، تجهیزات پزشکی و داروسازی، قطعات کوره و مبدل‌های حرارتی و قطعاتی برای محیط‌های شیمیایی قوی استفاده می‌شوند..^[۱]) داشته باشد.

تنش پذیری و ضربه پذیری بسیار عالی : این آلیاژ دارای تنش پذیری و ضربه پذیری بسیار بالایی است که آن را برای استفاده در دماهای پایین و بالا مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از شکست و ترک خوردن جلوگیری کند.

مقاومت بسیار عالی در برابر اکسیداسیون : این آلیاژ دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا است که آن را برای استفاده در فرآیندهای حرارتی مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از خوردگی و تغییر رنگ جلوگیری کند.

جوش پذیری بسیار عالی : این آلیاژ دارای جوش پذیری بسیار بالایی است که آن را برای اتصال لوله ها و مبدل های حرارتی مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از ترک خوردگی جوش و تغییر خواص مکانیکی جلوگیری کند.

به دلیل این خواص برجسته، این آلیاژ می تواند در بسیاری از برنامه های صنعتی و غیر صنعتی کاربرد داشته باشد.

برخی ديگر از این برنامه ها عبارتند از :

تجهیزات حمل و فرآیند تولید مواد شیمیایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با مواد شیمیایی خورنده و داغ در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی، پمپ ها و دریچه ها.

لوله و مبدل های حرارتی میدان های نفتی : این آلیاژ می تواند برای ساخت لوله و مبدل های حرارتی که با گازها و مایعات میدان نفتی در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این لوله و مبدل های حرارتی عبارتند از لوله های حمل نفت و گاز، لوله های انتقال حرارت، لوله های انژکتور، لوله های خنک کننده و لوله های تهویه.

تجهیزات فرآیند تولید مواد غذایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با مواد غذایی و محلول های شستشو در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از دیگ های بخار، لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی و تجهیزات پاستوریزاسیون.

تجهیزات آب شیرین کن : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با آب دریا و آب شیرین در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی، پمپ ها و دریچه ها.

صنایع دریایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با آب دریا و هوا در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از بدنه کشتی، موتور کشتی، پروانه، لوله ها و مبدل های حرارتی.

تجهیزات خطوط تولید کاغذ و سلولز : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با محلول های کلریدی و سولفاتی در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از دستگاه های هضم کننده، لوله ها، مبدل های حرارتی و واشرهای سفید کننده.

آلیاژ مونل گرید K500 چیست؟

Monel Grade K500 Alloy

اول باید بگوییم که آلیاژ مونل چیست؟

مونل‌ها (به انگلیسی: Monel) گروهی از آلیاژهای نیکل‌اند که از دو فلز نیکل و مس تشکیل شده‌اند همچنین مقادیر کمی از آهن، منگنز، کربن و سیلیسیم نیز در آنها یافت می‌شود.

این آلیاژها از نیکل خالص سخت‌تراند و در برابر خوردگی توسط بسیاری عوامل از جمله جریان سریع آب دریا مقاومت نشان می‌دهند. مونل‌ها را می‌توان به راحتی به کمک‌کار سرد، کار گرم، ماشین‌کاری و جوشکاری به شکل مورد نظر درآورد.^[۲]

آلیاژ مونل گرید K500 یکی از انواع آلیاژهای مبتنی بر مس و نیکل است که در قالب‌های مختلفی مانند ورق، لوله و میلگرد تولید می‌شود. این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است که ناشی از عملیات سخت کاری رسوبی است. این عملیات باعث افزایش استحکام و سختی آلیاژ مونل گرید K500 نسبت به آلیاژ مونل گرید 400 می‌شود. برای مثال، استحکام تسلیم آلیاژ K500 سه برابر و میزان کشش آن دو برابر آلیاژ 400 است. عامل دیگری که در افزایش استحکام و سختی آلیاژ K500 نقش دارد، افزودن عناصر آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژ 400 است.

آلیاژ مونل گرید K500 در دمای 1200 درجه سانتی گراد همچنان استحکام خود را حفظ می‌کند، اما با کاهش دما تا 400 درجه سانتی گراد، انعطاف پذیری آن کم می‌شود. این آلیاژ در دمای منفی 200 درجه فارنهایت نیز مقاوم در برابر جرقه و ضد مغناطیس است. از طرف دیگر، آلیاژ K500 در محدوده دمایی 2400 تا 2460 درجه فارنهایت ذوب می‌شود. لازم به ذکر است که در طول گرما دهی، آلومینیوم و مس موجود در این آلیاژ اکسید شده و یک لایه غنی از نیکل را بر روی سطح آلیاژ ایجاد می‌کنند.

برخی از کاربردهای آلیاژ مونل گرید K500 عبارتند از:

تجهیزات و ابزار چاه نفت : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی مانند سوپاپ‌ها، بست‌ها، فنرها و غیره که در چاه‌های نفتی با گاز ترش و آب دریا مواجه می‌شوند، استفاده می‌شود.

زنجیرها و کابل‌ها : این آلیاژ برای ساخت زنجیرها و کابل‌هایی که برای جابه‌جایی و اتصال تجهیزات دریایی و نفتی به کار می‌روند، مناسب است.

شفت‌ها و پمپ‌ها : این آلیاژ برای ساخت شفت‌ها و پمپ‌هایی که در صنعت دریایی برای انتقال مایعات و گازها به کار می‌روند، کاربرد دارد.

این آلیاژ در محیط‌های شیمیایی و دریایی با خوردگی‌های مختلفی روبرو می‌شود، اما مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد.

برخی از عوامل خورنده که این آلیاژ با آن‌ها مقابله می‌کند عبارتند از :

آب دریا : این آلیاژ در برابر آب شور و تغییرات دمایی که در محیط دریایی وجود دارد، مقاوم است.

اسیدها : این آلیاژ در برابر اسیدهای معدنی و آلی مانند اسید سولفوریک، اسید نیتریک، اسید استیک و غیره، مقاوم است.

مواد آلی : این آلیاژ در برابر مواد آلی مانند الکل‌ها، کتون‌ها، استرها و غیره، مقاوم است.

نمک‌ها : این آلیاژ در برابر نمک‌های محلول و جامد مانند کلریدها، سولفات‌ها، کربنات‌ها و غیره، مقاوم است.

مواد قلیایی : این آلیاژ در برابر مواد قلیایی مانند هیدروکسیدها، کربنات‌ها، بیکربنات‌ها و غیره، مقاوم است.

علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، آلیاژ مونل گرید K500 دارای خواص مکانیکی عالی است که در دماهای مختلف حفظ می‌شوند این خواص شامل :

• استحکام تسلیم
• میزان کشش
• انعطاف پذیری
• سختی و ضربه پذیری

مقاومت در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ مونل گرید K500 به طور کلی با آلیاژ مونل گرید 400 مشابه است. این آلیاژ در برابر خوردگی‌های مختلفی مانند خوردگی تنشی، خوردگی آب دریا، خوردگی نمک‌ها و خوردگی اسیدها مقاوم است. اما در برخی از شرایط، این آلیاژ ممکن است به ترک خوردگی مستعد باشد. برای جلوگیری از این مشکل، باید از عملیات حرارتی مناسب و کنترل کیفیت دقیق استفاده کرد. این آلیاژ در محیط‌های دریایی با سرعت پیمایش پایین یا راکد نیز مقاوم است و برای ساخت تجهیزات دریانوردی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما اگر آلیاژ دارای نواقص باشد، ممکن است خوردگی پیتینگ یا خوردگی تخریبی بوجود بیاید.

ساخت و تولید آلیاژ مونل گرید K500 با استفاده از روش‌های استاندارد ساخت و تولید شکل می‌گیرد.

این روش‌ها شامل موارد زیر هستند :

• جوشکاری : این آلیاژ باید در حالت آنیل شده جوشکاری شود. روش مناسب برای جوشکاری این آلیاژ، جوشکاری قوس تنگستن است.
• ماشینکاری : این آلیاژ در حالت آنیل شده به راحتی ماشینکاری می‌شود. اگر آلیاژ آنیل نشده باشد، ماشینکاری آن سخت و دشوار خواهد بود. ماشینکاری این آلیاژ شبیه ماشینکاری فولاد ضد زنگ گرید 300 است.
• شکل‌پذیری : این آلیاژ دارای شکل‌پذیری خوبی است. اگر آلیاژ آنیل شده باشد، شکل‌پذیری آن بهتر خواهد بود.
• عملیات حرارتی : این آلیاژ می‌تواند پس از سخت‌کاری، آنیل شود. همچنین می‌توان از عملیات حرارتی پیرسازی برای سخت‌کاری رسوبی این آلیاژ استفاده کرد.
• فورجینگ : این آلیاژ باید در بازه دمایی 1900 تا 2100 درجه فارنهایت فورج شود. سپس باید به سرعت با آب خنک شود.
• کار گرم : این آلیاژ در بازه دمایی 1600 تا 2100 درجه فارنهایت کار گرم می‌شود. پس از آن، باید با آب کوئنچ شود.
• کار سرد : این آلیاژ دارای داکتیلیته خوبی است و با روش‌های استاندارد، کار سرد می‌شود.
• آنیل‌کاری : این آلیاژ باید در دمای 1900 درجه فارنهایت آنیل شود. سپس باید به سرعت با آب کوئنچ شود.

پیرسازی

پیرسازی یک عملیات حرارتی است که برای افزایش سختی و مقاومت آلیاژ مونل گرید K500 این عملیات بسته به نوع فلز و عملیات قبلی که بر روی آن انجام شده است، می‌تواند در دما و زمان‌های مختلف انجام شود. برای مثال:

اگر فلز آنیل شده یا سرد کاری ساده شده باشد، پیرسازی باید در دمای 125 درجه فارنهایت و به مدت 16 ساعت انجام شود. سپس فلز باید با نرخ خنک شدن 15 تا 25 درجه فارنهایت در ساعت خنک شود. این عملیات باید ادامه یابد تا زمانی که دمای فلز به 900 درجه فارنهایت برسد.

اگر فلز سرد کاری شدید شده باشد، پیرسازی باید در دمای 1000 درجه فارنهایت و به مدت حداقل 6 ساعت انجام شود. سپس فلز باید با نرخ خنک شدن 15 تا 25 درجه فارنهایت در ساعت خنک شود.

پیرسازی باعث می‌شود که رسوبات آلومینیوم و تیتانیوم در داخل فلز تشکیل شوند و سختی و مقاومت آلیاژ را افزایش دهند. این عملیات همچنین باعث می‌شود که فلز از خواص ضد مغناطیسی خود نگه دارد.

سوپر آلیاژ هستلوی C 276 چیست؟

Hastelloy Superalloy c276

هستلوی C 276  نام یک سوپرآلیاژ است که از ترکیب عناصر نیکل، کروم و مولیبدن به همراه مقادیر کمی آهن و تنگستن ساخته شده است. این سوپرآلیاژ به دلیل داشتن کروم (Cr) و مولیبدن (Mo) دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و تشکیل حفره است.

معرفی آلیاژ هستلوی C-276

هستلوی C-276 یک سوپرآلیاژ است که از ترکیب نیکل، کروم، مولیبدن و مقادیر کمی تنگستن ساخته شده است. این عناصر باعث افزایش مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی و ترک خوردگی می‌شوند. این آلیاژ قادر است در محیط های اکسیدانی تا دمای 1900∘F(1038∘C) کار کند. اما به دلیل کم بودن کروم در این آلیاژ، در محیطهای با غلظت اسید بالا عملکرد ضعیفی دارد.

هستلوی C-276 یک سوپرآلیاژ کم کربن است. این آلیاژ را می‌توان در حالت جوشکاری شده نیز به کار برد. اما این آلیاژ قابل سخت شدن با عملیات حرارتی نیست و برای این منظور باید از کار سرد استفاده کرد.

هستلوی C-276 را می‌توان با روشهای معمول ساخت و تولید و با فولادها و فلزهای دیگر بر پایه نیکل جوش داد و پردازش کرد.

مشخصات فیزیکی آلیاژ C-276

این آلیاژ  دارای خواص فیزیکی زیر است :

چگالی : 0.321in3lb​(8.89cm3kg​) در دمای اتاق

مدول الاستیسیته : 29.8×106psi(205GPa)

محدوده دمای ذوب :  2415∘F تا 2500∘F (1325∘C تا 1370∘C)

گرمای ویژه : 0.102lb⋅∘FBTU​ (427kg⋅∘CJ​) در دمای 70∘F (20∘C)

رسانایی گرمایی : 67.9in⋅ft2⋅h⋅∘FBTU​ (9.8m⋅KW​) در دمای 212∘F (100∘C)

مقاومت الکتریکی ویژه : 51×10−6Ω⋅in(1.30×10−6Ω⋅cm) در دمای 75∘F (24∘C)

ضریب انبساط حرارتی میانگین : 6.8×10−6in⋅∘Fin​

مقاومت آلیاژ C-276 به خوردگی

هستلوی دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است. این آلیاژ از رسوب کاربید جلوگیری می‌کند و می‌توان آن را در حالت جوشکاری شده نیز به کار برد.

این آلیاژ در صنایع شیمیایی، در برابر انواع اسیدها مانند سولفوریک، هیدروکلریک، فسفریک، نیتریک و استیک مقاوم است. همچنین در محیطهایی که دارای اسید کلریدها، حلالها و انیدرید استیک هستند، عملکرد خوبی دارد. این آلیاژ از کمترین آلیاژهایی است که می‌توانند در برابر رطوبت کلر، هیپوکلریت و دیاکسید کلر مقاوم باشند.

هستلوی در برابر محلولهای نمکی اکسیدانی با غلظت بالا (مثل آهن و کلرید مس) مقاوم است و عملکرد خوبی دارد. این آلیاژ در مقایسه با آلیاژهای دیگر مانند فولاد ضدزنگ، آلیاژ 400 و آلیاژ 625، در آب دریا از خوردگی جلوگیری می‌کند و می‌توان از آن در اعماق دریا و اقیانوس نیز استفاده کرد.

این آلیاژ همچنین در صنایع بازیافت و پردازش گاز طبیعی ترش که حاوی هیدروژن سولفید، دیاکسیدکربن و کلرید هستند، کاربرد دارد.

هستلوی C-276 در مقایسه با فولادها و فلزهای دیگر، تحمل بیشتری به شرایط سخت دارد. این آلیاژ از شکست ناشی از ترک خوردگی تنشی سولفیدی یا ترک خوردگی تنشی که در محیطهای حاوی گاز طبیعی ترش رخ می‌دهد، جلوگیری می‌کند. این آلیاژ همچنین می‌تواند در برابر این گاز دمای بالا را نیز تحمل کند.

نحوه شکلدهی داغ

برای شکلدهی داغ به دمای 1600∘F تا 2250∘F(870∘Cتا 1230∘C) نیاز دارد. پس از گرم کاری (قالبزنی)، باید آلیاژ را سریعاً با آب خنک کنید. برای افزایش مقاومت آلیاژ، توصیه می‌شود که عملیات حرارتی را بعد از گرم کاری انجام دهید.

نحوه شکلدهی سرد آلیاژ  C-276

برای شکل دهی سرد باید حتماً آنیل شود. اگر آلیاژ در کار سرد 15% تغییر طول دهد، باید آنیل محلولی را انجام دهید.

جوشکاری

این آلیاژ را می‌توان با روشهای متفاوتی مانند GTAW، پلاسما، GMAW و SMAW جوشکاری کرد. عملیات حرارتی پس از جوشکاری لازم نیست. برای حذف رنگهای حرارتی و ایجاد سطحی بدون نیاز به اسیدشویی، باید آلیاژ را با برسهای استیل مالش دهید یا مسواک بزنید.

ماشینکاری

این آلیاژ سریعاً سخت می‌شود و نیاز به دورهای برش کم و تماس مداوم ابزار برش با قطعه کار دارد. همچنین باید مراقب عمق برش باشید تا ابزار برش به قسمتهای سختکاری شده قبلی آسیب نرساند.

این آلیاژ در صنایع مختلفی کاربرد دارد، مانند :

کاهش آلودگی هوا : در سیستم های گوگرد زدایی دودکش کارخانجات و صنایع

پردازش شیمیایی مواد : در مبدل های حرارتی، مخازن تحت فشار، لوله ها، پمپ ها و …

تولید دارو : در راکتورها، لوله کشی و اتصالات، پمپ ها و شیرها

خمیر و کاغذ : در سفید کننده و هضم کننده کاغذ

تصفیه زباله : در ازبین برنده زباله های صنعتی و شهری

همچنین میتوانید با مطالعه مقالات زیر درباره دیگر آلیاژ های هستلوی اطلاعات کسب کنید :

هستلوی B2

آلیاژ هستلوی C276

آلیاژ هستلوی C22