أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة الدرجة 2205: التطبيقات والمزايا

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة الدرجة 2205 مادة قوية ومقاومة للتآكل، وتُستخدم في العديد من أنظمة الأنابيب. وهي تتمتّع بمقاومة ميكانيكية عالية، وسهولة في التصنيع، وخصائص فيزيائية ممتازة.

وبفضل هذه الخصائص، تعتمد العديد من الصناعات على الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الدرجة 2205، ومنها قطاع النفط والغاز البحري، والمصانع الكيميائية، وأنظمة الملاحة البحرية. وهي تؤدي أداءً ممتازًا في مياه البحر، حيث تفشل العديد من أنواع الفولاذ الأخرى. وبالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316L، فإن مقاومتها لقوة الخضوع تقارب ضعفها، كما أنها تمتلك مقاومة قوية للتآكل الناجم عن الكلوريدات.

ومع ذلك، فليس هناك مادة تناسب كل الظروف. إذ يعتمد أداء الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الدرجة 2205 على طريقة استخدامه والمجال الذي يُستعمل فيه. ولذلك، فإن معرفة نقاط القوة والقيود المرتبطة به تساعدك على اختيار الاستخدام الأمثل له، وتجنب المشكلات التي قد تظهر مع مرور الوقت.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الدرجة 2205؟

2205 الفولاذ المقاوم للصدأ مزدوج هو سبيكة ذات طورين تحتوي على ٥٠٪ فريت و٥٠٪ أستينيت. وعلى عكس الفولاذ المقاوم للصدأ من السلسلة ٣٠٠، فإن هذه المادة قوية وتتمتع بمقاومة عالية للتآكل. ولذلك، يمكن استخدامها في البيئات القاسية مثل البيئات البحرية وقطاع النفط والغاز.

ولكن لاحظ أنك ستجد درجة ٢٢٠٥ في مواصفتين اثنتين: الأولى هي S31803، وهي الدرجة الأصلية؛ والثانية هي S32205، التي تُطبَّق فيها ضوابط أكثر دقةً على محتوى الكروم والموليبدينوم والنيتروجين. وبالتالي، فإن S32205 تُعَدُّ نسخةً محسَّنةً من S31803، ما يمنحها أداءً أفضل.

وبالحديث عن التركيب الكيميائي، فإن السبيكة الثنائية ٢٢٠٥ تحتوي على عددٍ من العناصر. وأشهر هذه العناصر موضَّحة في الجدول أدناه:

تعمل هذه العناصر معًا لتتجاوز القدرات المرتبطة بالبنية المجهرية أحادية الطور. فعلى سبيل المثال، يُعزى مقاومة التآكل العام إلى وجود ٢٢٪ كروم، بينما يُعزى مقاومة التآكل النقري إلى وجود ٣٪ موليبدينوم. أما العناصر الأخرى مثل النيكل تُثبِّت النسبة المئوية الطور الأوستنيتي، بينما يحسّن النيتروجين التوازن بين الطور الفريتي والأوستنيتي.

ما هي الخصائص الميكانيكية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع دوبلكس 2205؟

يتمتّع فولاذ الدوبلكس 2205 بخصائص ميكانيكية مذهلة، تشمل متانة عالية، وقوة خضوع عالية، وقوة شد عالية، وكلُّها تجعله يعمل بكفاءة في البيئات الصعبة والمتطلبة.

• قوة الشد: تتراوح قوة الشد لأنابيب الدوبلكس 2205 بين 620–655 ميجا باسكال (90–95 كيلو رطل/بوصة مربعة)، وهي قوة شدٍّ عالية بما يكفي للسماح باستخدام جدران أرق مع الحفاظ على القدرة على تحمل ضغط التشغيل بأمان.
• قوة التحمل: يوفّر الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 2205 قوة خضوع عند إزاحة 0.2%، والتي تلبّي الحد الأدنى من المواصفات البالغ 450 ميجا باسكال (65 كيلو رطل/بوصة مربعة). وهذه القيمة تساوي تقريبًا ضعف قوة الخضوع للفولاذ 316L التي تبلغ 170 ميجا باسكال، وبالتالي فهي توفّر أداءً هيكليًّا ممتازًا لمكوناتك.
• التمدد: يتميز الصلب المزدوج من الدرجة 2205 بنسبة استطالة تتجاوز 25% عند طول عينة قدره 50 مم. وعلى الرغم من أن هذه النسبة أقل من 40% المحققة في الدرجات الأوستنيتية، فإنها تُعَدّ كافية جدًّا وتمنح المادة درجة عالية من القابلية للتشكل. وبالتالي، يمكنك الاعتماد على هذه المادة في التطبيقات الإنشائية وأنابيب النقل بشكلٍ آمن.
• الصلابة: يتميَّز الصلب المزدوج من الدرجة 2205 بمستويات صلادة تصل إلى 293 HB (برينل) أو 32 HRC (روكويل C). وبذلك، يسهل تشغيله آليًّا ويقدِّم مقاومة استثنائية للتآكل.
• مقاومة التآكل: وخلافًا للفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316L، يوفِّر الصلب المزدوج من الدرجة 2205 مقاومة ممتازة للتآكل النقري والتآكل الناتج عن الإجهادات والتآكل التوافقي. ولذلك، يمكن استخدامه في البيئات البحرية وقطاعي النفط والغاز دون القلق بشأن التآكل.
• متانة الصدمات: عند درجات الحرارة العادية، يظهر الصلب المزدوج من الدرجة 2205 متانة تأثير عالية تفوق 100 جول (اختبار شاربي بنوع V-notch). وهذا يعني أن المكوِّن الخاص بك لن ينكسر بسهولة. كما أنه يوفِّر متانة جيدة ومستقرة عند درجات حرارة تصل إلى حوالي -50°م (-58°ف)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الكريوجينية.

ما هي الاستخدامات الرئيسية لأنابيب الصلب المزدوج من الدرجة 2205؟

تُعدّ سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة من النوع 2205 مفيدةً في العديد من الصناعات، ومنها قطاع النفط والغاز، وصناعة المعالجة الكيميائية، والصناعات البحرية وغيرها. وفيما يلي طريقة استخدام هذه السبيكة المعدنية في كلٍّ من هذه القطاعات:

1) قطاع النفط والغاز

ويتصدَّر قطاع النفط والغاز البحري القائمةَ بين الصناعات التي تعتمد أكثر ما يمكن على أنابيب السبيكة المزدوجة 2205. ويمكنك استخدام هذه المادة في مهام متنوعة، مثل معالجة المياه المنتجة، وحقن مياه البحر، وأنابيب حقن المواد الكيميائية. ويُعزى ذلك إلى قدرة السبيكة 2205 على مقاومة تشقُّق التآكل الإجهادي الناجم عن أيونات الكلوريد في مياه البحر، فضلاً عن تحملها الأحمال الميكانيكية العالية.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام السبيكة 2205 في خطوط التدفق تحت سطح البحر (subsea flowlines) والأنابيب الصاعدة (risers) في المياه الضحلة. كما أنها تؤدي أداءً جيِّدًا في بيئات الغاز الحمضي (sour gas) المحتوية على كبريتيد الهيدروجين، وذلك بفضل مقاومتها لتشقُّق التآكل الإجهادي الناجم عن الكبريتيد، وفقًا لحدود المواصفة القياسية NACE MR0175 / ISO 15156-1 .

2) الصناعات الكيميائية

في المعالجة الكيميائية في المنشآت الصناعية، ستجد درجة الفولاذ 2205 مستخدمةً في وصلات خزانات التخزين وأنابيب مبادلات الحرارة وفوهة أوعية الضغط. ويعود ذلك إلى قدرة هذا المعدن على تحمل الظروف القاسية مثل الأحماض العضوية ومحاليل الكلوريد والبيئات المؤكسدة مثل حمض الأسيتيك وحمض الفوسفوريك.

وفي أوعية الضغط، يمكن تصميم جدران أرق بفضل مقاومة درجة الفولاذ 2205 المزدوجة العالية للتشوه (عالية الإجهاد الانشائي). وبذلك، يقلّ استهلاك المواد ويُختصر وقت التصنيع، مع تجنّب ظاهرة التصدّع الناتج عن الإجهاد التآكلي التي تؤثر عادةً على درجتي الفولاذ 304L و316L في البيئات المحتوية على الكلوريد.

3) البحرية والمنشآت البحرية الخارجية

إذا كنت تعمل في مجال بناء السفن، فيمكنك استخدام فولاذ 2205 المزدوج لأنظمة تبريد مياه البحر وخطوط البالاست وأنظمة إخماد الحرائق. وبهذه الطريقة، تزداد مدة عمر المكونات، إذ لا يتآكل فولاذ 2205 في مياه البحر الراكدة.

وبالمثل، يمكن استخدام فولاذ 2205 في أنابيب التغذية ذات الضغط العالي لوحدات التناضح العكسي في محطات تحلية المياه. ويعود ذلك إلى قدرة هذا المعدن على تحمل محتوى الكلوريد المرتفع ودرجات الحرارة العالية والإجهادات الميكانيكية.

4) صناعة اللب والورق

يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 2205 ذاتي التماسك (الدوبلكس) أن يتحمل تأثيرات الكلوريد لمنع التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. ولذلك، يمكنك استخدامه في صناعة اللب والورق لعمليات التبييض.

كما أن هذا المادة تكون مفيدة جدًّا إذا كانت عمليات تبييض مصنعك تشمل هيبوكلوريت الصوديوم أو ثاني أكسيد الكلور، على عكس الدرجات الأوستنيتيّة التي قد تتعرّض لفشل مبكر بسبب التآكل النقري.

5) قطاعات صناعية أخرى

يمكنك استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 2205 في العديد من القطاعات الصناعية الأخرى التي تتطلب نظافة عالية ومقاومة قوية للتآكل. ومن بين هذه القطاعات:

• معالجة الأغذية: يمكنك استخدام الدرجة 2205 في خطوط المحلول الملحي وأنظمة التنظيف أثناء التشغيل (CIP)، نظرًا لمقاومتها للتآكل، مما يضمن سلامة الأغذية.
• الأدوية: يدعم الفولاذ الدوبلكس أنابيب العمليات التي تنقل المكونات الفعّالة في المذيبات العدوانية. وبهذه الطريقة، لا تحقّق فقط المعايير الصحية المطلوبة، بل تستفيد أيضًا من مقاومة ميكانيكية عالية.
• التحكم في التلوث: إذا كنت تعمل في قطاع مكافحة التلوث، فإن الفولاذ الدوبلكس من الدرجة 2205 هو المادة الاقتصادية الفعّالة التي ينبغي استخدامها. فهو يؤدي أداءً ممتازًا في المعدات المعرّضة لحمض الكبريتيك وتيارات غنية بالكلوريد، ما يضمن طول عمرها التشغيلي.

ما هي القيود المفروضة على أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة 2205؟

مثل أي مادة أخرى، فإن الفولاذ المزدوج 2205 يمتلك أيضًا سلبياتٍ. أولاً، إن استقراره الحراري لا يتجاوز درجات حرارة تصل إلى ٣٠٠°م (٥٧٢°ف). وهذا يعني أنه عند تعريضه للحرارة لفترات طويلة، يتكون طور سيغما (Sigma phase) وطور كاي (Chi phase). ونتيجةً لذلك، تتشكل مواقع تآكل محلية وتزداد هشاشة المادة.

ثانياً، تُسبِّب درجات الحرارة المنخفضة دون -٥٠°م مشاكل مختلفة. فإذا عَمِلتَ على هذه المادة عند مثل هذه الدرجات المنخفضة، فإن الطور الفيريتى يمر بظاهرة انتقال من المطيلية إلى الهشاشة. وهذه الظاهرة تقلل من قدرة المادة على امتصاص الصدمات، وتزيد من خطر حدوث كسر هش عند التحميل المفاجئ.

ومن العيوب الأخرى لأنابيب الفولاذ المزدوج 2205 ضرورة توخي مزيد من الحذر أثناء التصنيع مقارنةً بالدرجات الأوستينية. وإلا فإن الثني البارد غير الجيد يؤدي إلى زيادة ظاهرة الارتداد المرن (Springback)، ويحد من مدى التشكيل الممكن إنجازه قبل إخضاع المادة لعملية التلدين.

كذلك، فإن تشغيل أنابيب الفولاذ المزدوج 2205 يتطلب عادةً سرعةً أقل بنسبة ٢٠٪ تقريبًا مقارنةً بسبيكة 316L. وهذا يعني أن أدوات التصنيع تتآكل بشكل أسرع. ولذلك، تحتاج إلى إدخالات قطع من الكربيد أو السيراميك مُغلفة بطبقات مقاومة للتآكل للحفاظ على تكاليف الإنتاج في حدود معقولة.

وأخيرًا، تتطلب عملية اللحام ضوابط أكثر دقة. وباختصار، يجب استخدام سبائك حشو تحتوي على النيتروجين، مثل ER2209، للحفاظ على التوازن بين الطور الفريتي والطور الأوستنيتي ومنع تشكل كمية زائدة من الطور الفريتي في منطقة اللحام.

الأسئلة الشائعة

هل أنابيب الفولاذ المزدوج 2205 اقتصادية من حيث التكلفة؟

يمكن لأنابيب الفولاذ المزدوج 2205 أن توفر لك وفورات مالية على المدى الطويل. فعلى سبيل المثال، يمكنك تصميم جدران أنابيب أرق نظرًا لقوة هذه المادة العالية، ما يؤدي بدوره إلى خفض تكاليف المواد وتكاليف التركيب. وفي الوقت نفسه، فإن قدرتها على مقاومة التآكل تعني أنه يمكن استخدام هذه الأنابيب لفترة طويلة مع تكاليف صيانة أقل.

ما الفرق بين أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 و316؟

تختلف أنابيب الفولاذ المزدوج 2205 و316 بشكل رئيسي في أداء كلٍّ من هذين المادتين. فأنابيب الفولاذ المزدوج 2205 توفر لك قوةً تقارب ضعف قوة الفولاذ 316. كما أنها تمنح مقاومةً أفضل للتآكل الإجهادي الناتج عن الكلوريد، ما يسمح لك باستخدامها في البيئات التآكلية.

أما أنابيب الفولاذ 316 فهي، من ناحية أخرى، تقدِّم مرونةً أعلى وقدرةً أفضل على تحمل درجات الحرارة المرتفعة بشكلٍ أكثر موثوقية. وبالتالي فهي مناسبة جدًّا للتطبيقات التي يكون فيها التعرُّض للتآكل معتدلًا، وتكون المرونة عاملًا مهمًّا فيها.

هل يمكن لحام أنابيب الفولاذ المزدوج 2205؟

نعم، يمكن لحام أنابيب الفولاذ المزدوج 2205 طالما استخدمت سلك لحام مناسبًا، مثل ER2209. ومع ذلك، يجب أيضًا التحكم في كمية الحرارة المُدخلة وحماية اللحام المنصهر بغاز واقي. وباتباع هذه الإجراءات، يظل اللحام قويًّا ويقاوم التآكل بنفس كفاءة المادة الأصلية.

ما سعر أنابيب الفولاذ المزدوج 2205؟

أنبوب الصلب المقاوم للصدأ ثنائي الفازة 2205 سيكلّفك ما بين ١٫٥ إلى ضعف سعر أنبوب 316L المماثل من حيث الوزن. وتتفاوت الأسعار الفعلية تبعًا لظروف السوق وحجم الطلب والأبعاد والمورِّد. ولذلك، ننصحك بالتواصل مع مورِّدك للحصول على عرض سعر دقيق.

الاستنتاج

يوفِّر لك أنبوب الصلب المقاوم للصدأ ثنائي الفازة 2205 أداءً أقوى ومقاومة أفضل للتآكل مقارنةً بالفولاذ الأوستنيتي. بل ويقدّم لك مقاومة خضوع تبلغ تقريبًا ضعف مقاومة خضوع 316L. وبالتالي، يمكنك استخدام جدران أنابيب أرق مع الالتزام بمتطلبات الأداء، مما يقلّل من تكاليف المواد ووزن النظام.

وكأن هذا لم يكن كافيًا، فإنك تستفيد أيضًا من مقاومة فائقة لتشقُّق الإجهاد الناتج عن الكلوريد والتآكل النقري. ولذلك، سواء كنت تقوم بتثبيت هياكل البنية التحتية البحرية أو أنظمة مياه البحر أو معدات معالجة المواد الكيميائية، فإن استخدام أنبوب 2205 يضمن خدمة طويلة الأمد.

مع ذلك، يجب أن تتأكد من أنك تشتري المواد من موردٍ موثوقٍ لضمان الأداء، بفضل شركة فوييجميتال. ونحن نضمن إمكانية تتبع المواد، والمعالجة الحرارية السليمة، والامتثال لمعايير ASTM وASME أو EN.