الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج: التعريف والمجموعات والتركيب والخصائص والتطبيقات والمزيد

يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مادة مهمة في الهندسة الحديثة. يُعرف هذا السبائك متعدد الاستخدامات ببنيته الدقيقة ثنائية الطور. فهو يجمع بين القوة ومقاومة التآكل وتوفير التكاليف. ستتناول هذه المقالة ما يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج فريدًا من نوعه، وأين يتم استخدامه بشكل شائع، ولماذا يعد الخيار الأول للعديد من الصناعات.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس؟

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج هو أحد الخمسة عائلات الفولاذ المقاوم للصدأيتكون هيكلها المعدني من الأوستينيت والفيرايت بنسب متساوية تقريبًا وتحتوي على نسبة عالية نسبيًا من الكروم والموليبدينوم. تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل وقوة أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيتي. تُستخدم في صناعة النفط والغاز والبتروكيماويات البحرية. تشمل الدرجات الشائعة 2205 وS39274 وS31803.

ما هي المجموعات الفرعية من الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس؟

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج هو مجموعة من الدرجات التي تتراوح في مقاومة التآكل اعتمادًا على محتوى السبائك. وفقًا لعناصر السبائك وخصائصها، ينقسم الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج إلى أربع مجموعات فرعية. تتمتع كل مجموعة بمقاومة مختلفة للتآكل النقطي، ونلاحظ أدناه نطاق PREN (رقم تكافؤ مقاومة التآكل النقطي).

PREN = %Cr + 3.3 %Mo + 16 %N. كلما زادت قيم PREN، زادت مقاومة التآكل.

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ Lean Duplex—— (نطاق PREN: 22-27)

تحتوي عادةً على نسبة أقل من النيكل و/أو الموليبدينوم ومستويات أعلى من النيتروجين والمنجنيز. تتمتع بقوة عالية، وخاصة مقاومة الخضوع. تُستخدم عادةً في تطبيقات مثل بناء الخزانات أو الجسور أو قضبان الربط. تشمل الدرجات الشائعة 2101(S32101) و2202(S32202) و2304(S32304).

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة القياسية——(نطاق PREN: 28-38)

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج القياسي هو الأكثر استخدامًا اليوم بسبب نطاق خصائصه المتوسط. يحتوي على نسبة كروم 21-25%، ومحتوى من الموليبدينوم 2-3%، ومحتوى نيتروجين 0.15%. شائع الاستخدام في التطبيقات مثل الخزانات أو أنظمة الأنابيب أو أوعية المعالجة.

تتميز مادة 2205 (S32205) بأنها أكثر مواد التشطيب المزدوجة استخدامًا في مختلف الصناعات. فهي تتمتع بأداء جيد في البيئات عالية الضغط والتآكل بسبب قوة الخضوع العالية ومقاومة التآكل العالية للحفر والشقوق.

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ سوبر دوبلكس——(نطاق PREN: 38-45)

تحتوي عادةً على الكروم 25%، والموليبدينوم 3.5-4.0%، والنيتروجين 0.25-0.27%. تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل الموضعي والشقوق. وهي مفضلة للبيئات الصعبة الموجودة في إنتاج النفط البحري، والمعالجة الكيميائية، والتطبيقات البحرية، والهياكل البحرية. تشمل الدرجات الشائعة 2507 (S32750) وZ100 (S32760).

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ Hyper Duplex——(نطاق PREN: 48-57)

تحتوي هذه الأنابيب على نسبة من الكروم 26-30%، ونسبة من الموليبدينوم 3.5-5.0%، ونسبة من النيتروجين 0.30-0.50%. وهي الأنابيب الأكثر سبائكية ضمن عائلة الأنابيب المزدوجة. وهي مصممة للبيئات شديدة العدوانية المحتوية على الأحماض والكلوريد. وهي متوفرة حاليًا بشكل أساسي كأنابيب بدون درزات. وتشمل الدرجات الشائعة S33207 وSAF S32707.

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة الشائعة

2205 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

يُعد دوبلكس 2205 أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس استخدامًا. ويحتوي على ما يقرب من 22% من الكروم، و5-6% من النيكل، و3% من الموليبدينوم. وهو معروف بتركيبته الممتازة من القوة ومقاومة التآكل. ويُستخدم في العديد من الصناعات، بما في ذلك النفط والغاز، والمعالجة الكيميائية، والبيئات البحرية.

2507 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

دوبلكس 2507 هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ فائق الصلابة. يحتوي على حوالي 25% من الكروم، و7% من النيكل، و4% من الموليبدينوم. يوفر مقاومة معززة للتآكل مقارنة بدوبلكس 2205، وخاصة في البيئات العدوانية. يستخدم عادة في منصات النفط والغاز البحرية، وتطبيقات مياه البحر، والمعالجة الكيميائية.

2101 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

دوبلكس 2101، المعروف أيضًا باسم LDX 2101، هو درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج النحيف. يحتوي على حوالي 21.5% من الكروم و1.5% من المنجنيز و0.22% من النيتروجين. معروف بقوته العالية وقابليته الجيدة للتلحيم ومقاومته الممتازة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. يستخدم في صناعات مختلفة، بما في ذلك البناء والنقل والمعالجة الكيميائية.

2304 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

دوبلكس 2304 هو فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج ذو بنية دقيقة متوازنة من حوالي 23% من الكروم و4% من النيكل و0.1% من النيتروجين. يوفر مقاومة جيدة للتآكل الموضعي، مثل التآكل الناتج عن الحفر والشقوق. يستخدم في التطبيقات الهيكلية والمعمارية، وكذلك في البيئات البحرية.

زيرون 100 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

Zeron 100 هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ فائق الصلابة يحتوي على 25% من الكروم و3.5% من الموليبدينوم و0.25% من النيتروجين. يوفر مقاومة فائقة للتآكل في البيئات القاسية، وخاصة ضد التشقق الناتج عن الإجهاد الناتج عن الكلوريد. يستخدم بشكل شائع في منصات النفط والغاز البحرية ومحطات تحلية المياه ومعدات المعالجة الكيميائية.

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج

قم بفحص الجدول أدناه لمعرفة التركيب الكيميائي لبعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الشائع:

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس

الخصائص الفيزيائية

قم بفحص الجدول أدناه لمعرفة الخصائص الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج:

الخواص الميكانيكية

قم بفحص الجدول أدناه لمعرفة الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج:

اقتراح آخر، إذا كان مشروعك يتطلب متطلبات عالية للخواص الميكانيكية في درجة حرارة الغرفة، فيمكنك إعطاء الأولوية لدرجات الفولاذ المزدوج لأن قيم إجهاد الخضوع الأدنى لديها هي ضعف تلك الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مما يسمح بأقسام أرق.

مقاومة التآكل

مقاومة الأحماض

إن المحتوى العالي من الكروم في الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس، إلى جانب كميات معينة من الموليبدينوم والنيكل، يوفر له مقاومة قوية في البيئات الحمضية.

مقاومة التآكل والحفر والشقوق

إن المستويات العالية من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين تمنح الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أداءً ممتازًا ضد التآكل الحفري والشقوق الناجم عن الكلوريدات.

مقاومة التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي

بالإضافة إلى ذلك، يوفر هيكلها ثنائي الطور ميزة في مقاومة التشققات الناتجة عن التآكل الإجهادي الناتج عن الكلوريد. عندما تحتوي البنية الدقيقة على أكثر من فيريت 30%، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أن يتحمل التشققات الناتجة عن التآكل الإجهادي الناتج عن الكلوريد بشكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304.

ومع ذلك، بسبب وجود الفريت، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يكون عرضة لهشاشة الهيدروجين، مما قد يقلل من مقاومته في مثل هذه البيئات.

ما هي إيجابيات وسلبيات الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس؟

وفيما يلي مزايا وفوائد الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي:

1. قوة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفريتي. 
2. قابلية تشكيل أفضل تحت الضغط مقارنة بالدرجات الفريتية ومتانة فائقة.
3. لا يتطلب عمومًا أي تسخين مسبق أو معالجة حرارية بعد اللحام، مما يبسط عمليات اللحام.
4. يوفر قوة عالية ومقاومة للتآكل مع مستويات أقل من عناصر السبائك المكلفة. وهذا يجعله فعالاً من حيث التكلفة.

وهنا العيوب والقيود:

1. بالمقارنة مع الفولاذ الأوستنيتي، فإنه أكثر صعوبة في التشكيل والتشغيل.
2. تظهر ميول التصلب والهشاشة عند درجات حرارة تتراوح بين 280 درجة مئوية إلى 500 درجة مئوية، وخاصة عند 475 درجة مئوية.
3. تكلفة أولية أعلى مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ القياسي.

ما هي استخدامات الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس؟

فيما يلي أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الشائعة وتطبيقاتها:

تصنيع ومعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس

الخطوات الأساسية في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس هي كما يلي:

العمل الساخن

الدرفلة الساخنة. 

يتم تسخين الفولاذ المصبوب وتمريره عبر بكرات لتقليل السُمك وتشكيله. تعمل هذه العملية على تحسين بنية الفولاذ وخصائصه الميكانيكية.

تزوير. 

تتضمن عملية التشكيل ضغط المادة الساخنة بين القوالب للحصول على الشكل المطلوب. تُستخدم هذه العملية عادةً للأجزاء الأكثر سمكًا أو الأشكال الأكثر تعقيدًا.

التلدين بالحلول

المعالجة الحرارية. 

يتم تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة عالية، عادة ما تكون بين 1020 درجة مئوية و1100 درجة مئوية، اعتمادًا على الدرجة.

تبريد سريع.

بعد التسخين، يتم تبريد الفولاذ بسرعة، عادةً عن طريق التبريد في الماء أو الهواء. 

العمل البارد (إذا لزم الأمر)

الدرفلة الباردة.

للحصول على أبعاد دقيقة أو تشطيب أفضل للسطح، يمكن دحرجة الفولاذ في درجة حرارة الغرفة. تعمل هذه الخطوة على تحسين الفولاذ بشكل أكبر.

الرسم البارد.

في بعض الحالات، قد يتم استخدام السحب البارد بدلاً من الدرفلة. تسحب هذه العملية الفولاذ عبر قالب لتحقيق أشكال محددة، وغالبًا ما تستخدم في صناعة الأسلاك أو الأنابيب.

المعالجة الحرارية النهائية

إذا خضعت المادة لعملية معالجة باردة كبيرة، فيمكن إجراء معالجة حرارية لتخفيف الإجهاد. تتضمن هذه المعالجة تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أقل (عادةً حوالي 300 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية) لتخفيف الإجهادات الداخلية دون التأثير بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية.

التشطيب والتفتيش

يمكن تنظيف الفولاذ وتلميعه لإزالة أي قشور وتحسين مظهره ومقاومته للتآكل.

يتم اختبار المنتج النهائي من حيث الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل والأبعاد للتأكد من أنه يلبي المعايير.

الاعتبارات الرئيسية

يعد التحكم الدقيق في درجة الحرارة والتبريد أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على توازن المراحل الأوستنيتية والفريتسية.

إن المعالجة الحرارية والتبريد المناسبين ضروريان لمنع تشكل المراحل الهشة التي يمكن أن تقلل من الصلابة ومقاومة التآكل.

درجات الحرارة المقترحة للتشكيل الساخن والتلدين/النقع

تتمتع الدرجات المختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج بنطاقات درجات حرارة مميزة موصى بها للتشكيل الساخن والتلدين/النقع:

1. س32304 (1.4362)

نطاق درجة حرارة التشكيل الساخن: 1150 إلى 950 درجة مئوية (2100 إلى 1740 درجة فهرنهايت)

أدنى درجة حرارة للنقع: 980 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت)

2. س32205 (1.4462)

نطاق درجة حرارة التشكيل الساخن: 1230 إلى 950 درجة مئوية (2250 إلى 1740 درجة فهرنهايت)

أدنى درجة حرارة للنقع: 1,040 درجة مئوية (1,900 درجة فهرنهايت)

3. س32750 (1.4410)

نطاق درجة حرارة التشكيل الساخن: 1235 إلى 1025 درجة مئوية (2255 إلى 1877 درجة فهرنهايت)

أدنى درجة حرارة للنقع: 1,050 درجة مئوية (1,920 درجة فهرنهايت)

4. س32520 (1.4507)

نطاق درجة حرارة التشكيل الساخن: 1230 إلى 1000 درجة مئوية (2250 إلى 1830 درجة فهرنهايت)

أدنى درجة حرارة للنقع: 1,080 درجة مئوية (1,980 درجة فهرنهايت)

5. س32760 (1.4501)

نطاق درجة حرارة التشكيل الساخن: 1230 إلى 1000 درجة مئوية (2250 إلى 1830 درجة فهرنهايت)

أدنى درجة حرارة للنقع: 1100 درجة مئوية (2010 درجة فهرنهايت)

تاريخ الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس

عشرينيات القرن العشرين: تم تصور سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة لأول مرة، مما وضع الأساس.

ثلاثينيات القرن العشرين: بدأ أول إنتاج لسبائك الدوبلكس. كانت هذه السبائك تستخدم بشكل أساسي في إنتاج الصب بسبب محتواها العالي من الكربون.

أواخر الستينيات: تمكنت مصانع الصب المعدنية من إنتاج فولاذ مزدوج منخفض الكربون يحتوي على نسبة أعلى من الكروم والنيكل.

منتصف سبعينيات القرن العشرين: أدى تطوير دوبلكس 2205 إلى توفير مقاومة فائقة للتآكل. ولا يزال هذا السبائك شائعًا حتى يومنا هذا.

الحاضر: التطور المستمر يؤدي إلى تنوع الفولاذ المقاوم للصدأ الحديث.

أشياء أخرى يجب أن تعرفها عن الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس

الآن بعد أن أصبح لديك فهم أعمق للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، لا تزال هناك بعض المشكلات الشائعة التي تستحق اهتمامك:

هل الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس يصدأ؟

يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج بمقاومته العالية للصدأ، ولكنه لا يزال عرضة للصدأ والتآكل.

قراءة ذات صلة
هل الفولاذ المقاوم للصدأ يصدأ؟

هل الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس باهظ الثمن؟

قد يكون الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أكثر تكلفة من الأنواع الأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ لأنه يحتوي على نسبة عالية من السبائك ويصعب تصنيعه. كما يمكن أن يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة لأنه أقوى ويحتوي على نسبة أقل من النيكل.

هل الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس مغناطيسي؟

نعم، عادةً ما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مغناطيسيًا. ولأن بنيته تحتوي على حبيبات فيريتية مغناطيسية، فقد يكون أقل مغناطيسية من الفولاذ الفريت لأنه يحتوي على أوستينيت.

قراءة ذات صلة
هل الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسي؟

ما هو محتوى الكربون في الفولاذ دوبلكس؟

عادةً ما يكون محتوى الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أقل من 0.04%. يساعد هذا المحتوى المنخفض من الكربون، إلى جانب المحتوى العالي من النيتروجين، في تقليل خطر التآكل بين الحبيبات. 

هل الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس أفضل من 316؟

نعم، الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أكثر قوة من 316. لديه مقاومة أكبر للتشقق والتآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد.

2205 دوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل 316

يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 مقاومة أفضل للتآكل والقوة. يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أسهل في اللحام ويوفر صلابة أفضل في درجات الحرارة المنخفضة. يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 بشكل عام في البيئات الأكثر تطلبًا، بينما يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بشكل شائع في التطبيقات البحرية والصناعية.

ما هو الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس 2205 و 2507؟

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2507 بقوة ومقاومة للتآكل وصلابة أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205. كما أن قوته أعلى. لكن تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أقل.

الملخص و المزيد

تشرح هذه المقالة بإيجاز تعريف الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، وتركيبه، وخصائصه، ودرجاته، وتطبيقاته، وغير ذلك من الجوانب المهمة. لمعرفة المزيد عن الفولاذ المقاوم للصدأ أو أنواع الفولاذ الأخرى، راجع مدونتنا أو اتصل بخبرائنا في مجال المعادن.

باعتبارنا شركة رائدة في تصنيع وتوريد حلول الفولاذ المتخصص، فإننا نقدم حلول تطبيقات متعددة الصناعات وخدمات مخصصة مع ضمان الجودة 100%، ملتزمون بالنمو مع عملائنا. قم بزيارة موقعنا لتعلم المزيد، أو أرسل لنا عرض أسعاروسوف نتصل بك قريبا!