فولاد ضد زنگ هایپر دوبلکس: انتخابی پایدار برای کاربردهای با کارایی بالا
پاسخ: فولادهای زنگ نزن دوبلکس (DSSs) ، با ریزساختار فریتی-آستنیتی ، ترکیبی عالی از خوردگی و خواص مکانیکی دارند. از زمان توسعه، آنها به سمت مقادیر بالاتر عناصر آلیاژی، به ویژه کروم، نیکل و نیتروژن رانده شده اند و هدف آنها کاربردهای با کارایی بالاتر است. ترکیب معمولی و خواص مکانیکی DSS های مختلف در جدول 1 خلاصه شده است.
برای رتبه بندی فولادهای ضد زنگ دوبلکس ، از عدد معادل مقاومت گودال (PRE) استفاده می شود ، جایی که هر چه عدد بیشتر باشد ، مقاومت در برابر حفره بیشتر است. فرمول های مختلفی در بین آنها وجود دارد، PRE بر اساس محتوای نیتروژن (PRE)
N) معمولا برای رتبه بندی DSS استفاده می شود: PREN = ٪Cr + (3.3.٪ Mo) + (16٪ N). استاندارد، سوپر و هایپر DSS به ترتیب دارای PREN 40-35، 45-40 و 45 ≥ هستند. این باعث می شود فولادهای ضد زنگ هایپر دوبلکس (HDSS) بالاترین آلیاژ مقاومت در برابر خوردگی را در بین تمام گروه های DSS داشته باشند. از نظر خواص مکانیکی، HDSS ها در مقایسه با سایر گریدها از بازده و استحکام کششی بالاتری برخوردار هستند. طراحی منحصر به فرد آلیاژ مقادیر چقرمگی بالایی را در مقایسه با سایر درجه های DSS فراهم می کند. همراه با مقاومت عالی در برابر خوردگی، HDSS بالاترین عملکرد را در بین تمام DSS ها دارد.
طراحی آلیاژ
محاسبه ترمودینامیکی، شکل 1a، نشان می دهد که کسر مساوی فریت و آستنیت ممکن است در دمای حدود 1100 درجه سانتیگراد به دست آید. عملیات حرارتی یا گرم کردن مجدد زیر آن دما ممکن است منجر به تشکیل فازهای مضر مانند فاز سیگما و نیترید شود.
برای مقایسه عملکرد SDSS و HDSS، PRE
مقادیر N فریت و آستنیت محاسبه شده با استفاده از نرم افزار Thermo-Calc در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور که در محدوده دمایی 1100-1200 درجه سانتیگراد مشاهده می شود، PREN فریت و آستنیت بیشتر از SDSS است و از 48 فراتر می رود. به لطف طراحی آلیاژی عالی ، PREN مطلوب فریت و آستنیت زمانی حاصل می شود که محتوای آنها تقریبا برابر باشد. لازم به ذکر است که ما از ترکیب آلیاژ معمولی برای محاسبات استفاده کردیم و PREN فریت و آستنیت ممکن است بر اساس ترکیب واقعی متفاوت باشد.
شکل 1: محاسبات ترمودینامیکی، الف) کسر فاز تعادلی SAF 2707 HDSS ب) مقادیر PREN فریت و آستنیت در SAF 2707 HDSS و 2507 SDSS
جوشکاری فلز پرکننده
علاوه بر جوشکاری محصولات HDSS، سیم های جوشکاری امکان استفاده از HDSS را در طیف گسترده ای از کاربردها فراهم می کنند. روکش های جوش، گذرگاه های ریشه جوش های فولادی ضد زنگ فوق العاده دوبلکس و جوشکاری فولادهای ضد زنگ 13٪ Cr چند کاربرد هستند که می توانند عملکرد اجزای مختلف را با استفاده از سیم جوش HDSS به صورت محلی افزایش دهند. برخی از کاربردهای سیم های جوشکاری HDSS در شماره های آینده دنیای فولاد ضد زنگ مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
برنامه
مقایسه شماتیک دمای سرویس، خورندگی محیط و سطح تنش/فشار اعمال شده بر روی اجزای فولادهای زنگ نزن دوبلکس مختلف در شکل 3 نشان داده شده است. به لطف نسبت استحکام به وزن بالا و همچنین دمای بحرانی بالا ، محصولات HDSS کاندیداهای خوبی هستند که ترکیبی از فشار بالا ، دمای بالا و محیط بسیار خورنده وجود دارد. این شامل آب دریا گرمسیری، اجزای کاربردهای شیمیایی و پتروشیمی و مبدل های حرارتی است. این آلیاژ یک جایگزین عالی برای آلیاژهای نیکل برای کاربردهای ذکر شده در بالا است. به طور خلاصه، HDSS به دلیل ترکیب عالی و طراحی ریزساختار، پتانسیل زیادی برای استفاده در شرایط بسیار خورنده و تحمل بار دارد و آنها را در بسیاری از کاربردهای مختلف انتخاب می کند.