فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فولاد دوبلکس چیست؟

فولاد ضد زنگ دوبلکس آلیاژهای Fe-Ni-Cr هستند که از ریزساختار فریتی و آستنیتی در دمای محیط تشکیل شده‌اند. فولاد دوبلکس در صنایع خودروسازی، دریایی، پتروشیمی، کاغذ و تولید انرژی حرارتی کاربرد دارد. این نوع فولاد چقرمگی بیشتر و جوش‎پذیری بهتری نسبت به فولاد ضد زنگ فریتی از خود نشان می‌دهد. همچنین استحکام بالاتر و مقاومت بهتری در برابر خوردگی نسبت به فولاد ضد زنگ آستنیتی دارد. در این مقاله به بررسی فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فولاد دوبلکس می‌پردازیم. برای خواندن ادامه مطلب، مجله کارآهن را دنبال کنید.

فولاد ضد زنگ دوبلکس چیست؟

فولادهای ضد زنگ دوبلکس نام خود را از ریزساختار دوفاز خود گرفته است. در حالی که نسبت‌های دقیق ترکیب شیمیایی بسته به گرید فولادی متفاوت است، اما اغلب فولادهای ضد زنگ دوبلکس دارای ۵۰ درصد آستنیت و ۵۰ درصد فریت هستند.

وجود آلیاژ آستنیت و فریت در فولاد ضد زنگ دوبلکس، باعث می‌شود که مزایای این دو آلیاژ را داشته باشد و در عین حال، نقاط ضعف آن‌ها را نیز به حداقل برساند.

• راهنمای جوشکاری فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن
• لیست تفاوت فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ + جدول

جدول مشخصات فولاد ضد زنگ دوبلکس
نام محصول	مواد اولیه	ترکیب شیمیایی	ویژگی‌	کاربرد
فولاد دوبلکس	فولاد ضد زنگ فریتی و آستنیتی	کربن، منگنز، سیلیسیم، کروم، نیکل، فسفر و گوگرد	دوام بالا، چقرمگی و شکل‌پذیری مطلوب، جوش‌پذیری مناسب، ضد خوردگی، قیمت مقرون به صرفه	صنایع پتروشیمی، شیمیایی، دریایی، ساختمانی، کاغذ و …

تاریخچه فولاد ضد زنگ دوبلکس

مفهوم آلیاژهای ضد زنگ دوبلکس در اوایل دهه ۱۹۲۰ مورد بحث قرار گرفت. با این حال، تولید اولین آلیاژهای دوبلکس نیز تا دهه ۱۹۳۰ طول کشید. آلیاژهای اولیه دوبلکس عمدتا به تولید ریخته گری و کاربردهای خاص محدود می‌شدند؛ زیرا حاوی مقدار نسبتا بالایی کربن بودند.

با این حال، تا پایان دهه ۱۹۶۰، کربن‎زدایی به کارخانه های ریخته گری فلز اجازه داد تا فولادهای کم کربن با محتوای کروم و نیکل بالا تولید کرده و در عین حال ساختار فریت و آستنیت را متعادل کنند. این اتفاق منجر به نسل جدیدی از آلیاژهای دوبلکس با عملکرد بهتر و نقاط منفی کمتر شد.

فولاد ضد زنگ دوبلکس شباهت‌های زیادی با آلیاژهای مدرن تولید شده امروزی به ویژه دوپلکس ۲۲۰۵ (UNS S21803/32205) دارند.

این آلیاژ که در اواسط دهه ۱۹۷۰ ساخته شد، امروزه همچنان محبوب است و مقاومت در برابر خوردگی را نسبت به گریدهای معمولی فولاد زنگ نزن آستنیتی مانند ۳۰۴ (UNS S30400)، ۳۱۶ (UNS S31600) و ۳۱۷ (UNS S31700)، بهتر ارائه می‌دهد.

همچنین استانداردهای جدیدتر برای تولید فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فولاد دوبلکس از طیف‌های مختلف کروم، مولیبدن و نیکل استفاده می‌کنند که انقلابی در تولید این محصول محسوب می‌شود.

انواع فولاد ضد زنگ دوبلکس

۱- فولاد ضد زنگ معمولی دوبلکس

۲- فولاد ضد زنگ سوپر دوبلکس

۳- فولاد ضد زنگ هایپر دوبلکس

استانداردهای فولاد ضد زنگ دوبلکس

• EN 10088
• ASTM A240
• DIN 17440
• ASME SA240
• ISO 9001
• ISO 14001

نحوه تولید فولاد ضد زنگ دوبلکس

فولاد دوبلکس از طریق ترکیب شدن عناصر شیمیایی تحت عملیات حرارتی تولید می‌شود. مانند سایر خانواده های فولاد ضد زنگ، ترکیب متالورژیکی دقیق فولاد بر اساس گرید متفاوت است، با این حال ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ دوبلکس عبارتند از:

• کربن
• منگنز
• سیلیسیم
• کروم
• نیکل
• فسفر
• گوگرد

همچنین ممکن است از مولیبدن، نیتروژن و مس برای تاثیرگذاری بیشتر بر ویژگی‌های محصول نهایی نیز استفاده شود.

ویژگی‌های فولاد ضد زنگ دوبلکس

در حالی که فولاد ضد زنگ دوبلکس تنها درصد کمی از بازار جهانی خانواده فولاد ضد زنگ را شامل می‌شود، در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنیتی و فولاد ضد زنگ فریتی دارای طیف وسیعی از مزایای  مختلف است.

۱- دوام بالا

بسیاری از گریدهای فولاد دوبلکس دو برابر قوی‌تر از فولاد زنگ نزن آستنیتی و فریتی هستند.

۲- چقرمگی و شکل‌پذیری مطلوب

فولاد ضد زنگ دوبلکس اغلب تحت فشار شکل پذیرتر از گریدهای فریتی است و چقرمگی بیشتری را فراهم می‌کند. اگرچه آن‌ها در بیشتر موارد چقرمگی و شکل‌پذیری کمتری نسبت به فولادهای آستنیتی ارائه می‌دهند، اما ساختار منحصر به فرد و ویژگی‌های فولادهای دوبلکس اغلب کارایی و عملکرد بهتری دارد.

۳- مقاومت در برابر خوردگی بالا

بسته به گرید مورد نظر، فولاد ضد زنگ دوبلکس در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنیتی معمولی، مقاومت بالاتری در برابر خوردگی دارد. برای آلیاژهای مختلف این نوع فولاد با اضافه یا افزایش نیتروژن، مولیبدن و کروم، محصول نهایی مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکاف و حفره‌های کلریدی از خود نشان می‌دهد.

۴- مقرون به صرفه بودن

فولاد ضد زنگ دوبلکس در کنار تمام مزایای گفته شده، قیمت مقرون به صرفه‌ای نسبت به سایر فولادهای ضد زنگ دارد. زیرا این نوع فولاد به مقادیر کمتری از مولیبدن و نیکل وابسته است. همین موضوع باعث شده که قیمت پایین‌تری داشته باشد. درنتیجه نسبت به بسیاری از گریدهای آستنیتی فولاد زنگ نزن، گزینه ارزان‌تری است.

قیمت فولاد دوبلکس اغلب کمتر از سایر گریدهای فولادی فرار است و همین امر، تخمین هزینه‌ها را هم در سطح اولیه و هم در طول عمر آسان‌تر می‎کند.

همچنین استحکام و مقاومت بالاتر در برابر خوردگی به این معنی است که بسیاری از قطعات ساخته شده با استفاده از فولاد ضد زنگ دوبلکس می‌توانند نازک تر از همتایان آستنیتی خود باشند و هزینه کمتری به دوش پیمانکار بگذارند.

کاربرد فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فولاد دوبلکس

فولاد دوبلکس به دلیل مقاومت در برابر خوردگی بالا، استحکام مناسب و قیمت مقرون به صرفه، در صنایع و بازارهای مختلفی مورد استفاده قرار می‎گیرد که عبارتند از:

• عملیات دریایی و نزدیک به ساحل مانند حفاری نفت، نمک زدایی، تصفیه آب و سایر عملیات صنعتی
• فرآوری شیمیایی و مواد مایع
• خطوط لوله گاز ترش و مخازن شیمیایی
• قطعات و اجزای صنایع دریایی
• تجهیزات کنترل آلودگی
• تولید کاغذ
• ساختمانی
• مخازن تحت فشار

جوشکاری فولاد ضد زنگ دوبلکس

فولاد ضد زنگ دوبلکس به دلیل استحکام کششی، استحکام تسلیم، مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری، سرعت سخت شدن کار، وزن کم و مقاومت در برابر ضربه، کاربردهای مختلفی دارد.

مقدار کم کربن، جوش‌پذیری فولاد ضد زنگ دوبلکس را افزایش می دهد. همچنین گزارش‌هایی مبنی بر استفاده از انواع فرایندهای جوشکاری برای تولید گریدهای مختلف فولاد ضد زنگ دوبلکس وجود دارد.

با این حال، گزارش شده است که برخی از مسائل در حین جوشکاری مانند ایجاد حفره‌های انقباض، کاهش سختی ناحیه همجوشی و شکست جوش، عمدتا در حالت بین سطحی و تخریب کلی ویژگی در سراسر اتصال امکان‌پذیر است.

در نتیجه جوشکاری، فازهای ثانویه مانند σ، نیترات ها و کاربیدها می‎توانند در دانه یا در مرزهای دانه (GBs) تشکیل شوند. این فازهای ثانویه همچنین تأثیر منفی بر خواص فولادهای زنگ نزن دوبلکس دارند.

علاوه بر این، زمانی که فازهای آستنیت و فریت در تعادل هستند و ضریب آن‌ها نزدیک به یک است، فولاد ضد زنگ دوبلکس خواص بهینه‌ای را از خود نشان می‌دهد. این تعادل با جوشکاری مختل می‌شود که با وارد کردن تنش‌های پسماند و رسوب فازهای ثانویه نامطلوب از طریق فریتیزاسیون، خواص مواد را تخریب می‌کند.

علیرغم تاثیر منفی بر خواص فولاد ضد زنگ دوبلکس، نشان داده شده است که فاز S و فریت دلتا، مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهند. ویژگی‌های اتصالات فولاد ضد زنگ دوبلکس جوش داده شده با فریت‌زدایی، آزادسازی تنش پسماند، و تعدیل مارتنزیت افزایش می‌یابد.

تفاوت فولاد ضد زنگ دوبلکس و آستنیتی

فولاد دوبلکس در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنیتی دارای مقدار کروم بیشتر تا ۲۸ درصد، نیکل کمتر، محتوای مولیبدن بالاتر تا ۵ درصد و نیتروژن ۰.۰۵ تا ۰.۵ درصد است. در واقع فولاد ضد زنگ آستینی حاوی ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل است، در حالی که فولاد دوبلکس ۱۸ تا ۲۸ درصد کروم و ۴.۵ تا ۸ نیکل دارد.

فولادهای ضد زنگ دوبلکس نسبت به گریدهای آستنیتی در برابر ترک خوردگی انجماد مقاومت بیشتری دارند. علاوه بر این، از آنجایی که خطر ترک خوردگی هیدروژن برای آلیاژهای دوبلکس کم است، نیاز فولاد فریتی برای پیش گرم کردن و PWHT معمولا ضروری نیست.

یک استثنا برای آلیاژهای دوبلکس در محصولات با بخش ضخیم از جمله ریخته گری وجود دارد. با این وجود، اگر اقدامات احتیاطی ساده رعایت نشود، هر دو شکل ترک ممکن است رخ دهد.

آزمایش‌های مختلف نشان می‌دهد که فولادهای ضد زنگ دوبلکس نسبت به آلیاژهای آستنیتی با انجماد آستنیتی اولیه کمتر در معرض ترک خوردگی انجماد فلز جوش قرار دارند. با این حال، فولادهای زنگ نزن آستنیتی که به عنوان فریت اولیه جامد می‌شوند نسبت به فولاد دوبلکس مقاومت بالاتری در برابر ترک خوردگی محیط دارای انجماد از خود نشان می‎دهند.

تجربه عملی این است که ترک خوردگی انجماد مشکل مهمی برای فولاد ضد زنگ دوبلکس نیست، اگرچه در سازه‌های بسیار مهار شده، ممکن است ترک خوردگی گرم رخ دهد، به عنوان مثال. بخش سنگین جوش قوس زیر آب.

قیمت فولاد ضد زنگ دوبلکس

قیمت فولاد دوبلکس به عوامل مختلفی مانند هزینه مواد اولیه و فرآیند تولید، نوسانات ارز، هزینه حمل و نقل، هزینه انرژی، هزینه نیروی کار، شرایط اقتصاد جهانی، قیمت جهانی فولاد و میزان عرضه و تقاضا تعیین می‌شود. برای اطلاع از قیمت فولاد ضد زنگ دوبلکس، با کارشناسان متخصص ما تماس بگیرید. برای ارتباط با کارشناسان، با شماره ۶۷۱۴۵-۰۲۱ تماس حاصل کنید.

کلام آخر

فولاد ضد زنگ دوبلکس ویژگی‌های خانواده آلیاژهای آستنیتی و فریتی را ترکیب می‌کنند تا مزایای هر دو را با جنبه‌های منفی کمتری ارائه دهد. این نوع فولاد اغلب با هزینه کمتر نسبت به سایر آلیاژهای فولادی تولید می‎شود. با این حال، انتخاب فولاد ضد زنگ مناسب نیز به نحوه عملکرد فولاد برای استفاده مورد نظر شما بستگی دارد.

سوالات متداول