فولادهای زنگ‌نزن داپلکس

Duplex Stainless Steels

فولاد سوپر داپلکس (UNS S32760، Zeron 100) با اضافه کردن عناصر خاص مانند تنگستن و نیتروژن به ترکیب آلیاژی خود، مقاومت آن در برابر خوردگی تنشی در محیط‌های اسیدی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به خصوص برای صنایع نفت و گاز طراحی شده‌اند.

“فولادهای زنگ‌نزن داپلکس (Duplex Stainless Steels) یک گروه از فولادهای زنگ‌نزن هستند که مقاومت بسیار بالایی در برابر ترک‌های ناشی از خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking یا SCC) دارند.”

“فولادهای زنگ‌نزن داپلکس به نیامده‌اند، به عنوان فولادهای ضد‌زنگ آستنیتی-فریتی (دوفازی) نیز شناخته می‌شوند. این اسم به دلیل ساختار آن‌هاست که از مخلوطی از دو فاز آستنیت (ساختار فصلی مرکزی تمام شده) و فریت (ساختار بدون مرکزی تمام شده) تشکیل شده است. در ساختار ایده‌آل، نسبت این مخلوط 50/50 است، اگرچه برخی از آلیاژهای تجاری ممکن است نسبت‌های مختلفی داشته باشند؛ به عنوان مثال، نسبت 60/40.”

انواع فولادهای زنگ‌نزن داپلکس

معمولاً بر اساس مقاومت آنها در برابر خوردگی حفره‌ای، به سه گروه :

• داپلکس کم‌آلیاژ (Lean Duplex)
• داپلکس استاندارد (Standard Duplex)
• سوپر داپلکس (Super Duplex) تقسیم می‌شوند.

مقاومت به خوردگی در این فولادها با استفاده از پارامتر PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) اندازه‌گیری می‌شود.

PREN = %Cr + 3.3%Mo + 16%N

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس کم‌آلیاژ (محدوده PREN: ۲۲ تا ۲۷)، گرید EN 1.4362 اخیراً برای استفاده در صنایع ساختمانی و ساخت و ساز توسعه یافته است. مقاومت به خوردگی این نوع از فولادهای زنگ‌نزن، آستنیتی-فریتی، به گرید آستنیتی EN 1.4401 بسیار نزدیک است؛ اما خواص مکانیکی آن بهتر هست.

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس استاندارد (محدوده PREN: ۲۸ تا ۳۸)، به گرید EN 1.4462 و یا ۲۲۰۵ (داپلکس ۲۲۰۵) هم نامیده می‌شوند. این گرید دارای خواص متوسط است و امروزه بیشترین کاربرد را دارد.

فولادهای زنگ‌نزن سوپر داپلکس (محدوده PREN: ۳۸ تا ۴۵)، به گرید EN 1.4410، که هایپر داپلکس هم نامیده می‌شود، اخیراً به دلیل توانایی در پاسخگویی به نیازهای صنعت نفت و گاز و صنایع شیمیایی توسعه یافته است. فولادهای ضد زنگ داپلکس دارای مقاومت بسیار بالا به خوردگی و استحکام عالی هستند؛ اما به دلیل محتوی بیشتر کروم، نیکل، مولیبدن، نیتروژن و حتی تنگستن (که می‌تواند فازهای بین‌فلزی ایجاد کند و مقاومت به ضربه فولاد را به شدت کاهش دهد)، فرآیند تولید آن‌ها دشوارتر است. فرآیند تولید ناقص می‌تواند به عملکرد ضعیف این فولادها منجر شود. این نوع فولادها در صنعت نفت دریایی در آب‌های عمیق کاربرد دارند.

فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس معمولاً محتوای آلیاژ کمتری دارند اما عملکرد مشابهی در مقایسه با گریدهای فوق آستنیتی دارند. این ویژگی باعث شده که از این فولادها در بسیاری از کاربردهای مختلف به طور مقرون به صرفه استفاده شود. یکی از کاربردهای گسترده‌ی فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس در صنعت کاغذ و خمیر کاغذ است. همچنین، استفاده از گریدهای سوپر داپلکس و هایپر داپلکس در صنعت نفت و گاز (که به گریدهایی با مقاومت بالاتر به خوردگی نیاز دارد) افزایش یافته است. همچنین، فولاد دوپلکس کم‌آلیاژ اخیراً به دلیل قیمت کمتر (و مقاومت کمتری به خوردگی) توسعه یافته است و اصولاً در کاربردهای ساختمانی و ساخت و ساز (مانند میله‌های تقویت‌کننده بتن، صفحات پل، فعالیت‌های ساحلی) و در صنعت آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس معمولاً به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و خواص خوردگی عالی (مخصوصاً در مقابل ترک‌های ناشی از خوردگی تنشی) بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.

کاربردهای اصلی این فولادها عبارتند از :

– معماری : ساختمان‌های ساحلی استکهلم، لوور ابوظبی، کلیسای ساگرادا فامیلیا
– زیرساخت : پل هلیکس – سنگاپور، پل کالا گالدانا، سدهای دریایی، اسکله‌ها، تونل‌ها
– صنعت نفت و گاز : خطوط جریان، منیفولد، بالابرها، پمپ‌ها، شیرها و غیره
– صنعت کاغذ و خمیر کاغذ : هضم‌کننده‌ها، مخازن تحت فشار، مخازن مایعات و غیره
– مهندسی شیمی : مخازن تحت فشار، مبدل‌های حرارتی، کندانسورها، ستون‌های تقطیر، آتش‌زاها، تانکرهای شیمیایی مورد استفاده در دریا
– کاربرد در آب : کارخانه‌های شیرین‌سازی، مخازن بزرگ برای ذخیره آب و تصفیه فاضلاب
– انرژی‌های تجدیدپذیر : مخازن بیوگاز
– حمل و نقل : چارچوب‌های واگن شهری و اتومبیل، کامیون‌های مخزن‌دار و بارکش‌های سنگ معدن آهن.
– مهندسی : پمپ‌ها، شیرها، اتصالات، فنرها و غیره”

فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و مقاومت به خوردگی (بخصوص خوردگی SCC) مورد توجه زیادی در صنایع مختلف نظیر نفت و گاز، معماری، کاغذ و خمیر کاغذ و غیره قرار می‌گیرند.