لوله فولاد ضدزنگ دوپلکس ۲۲۰۵: کاربردها و مزایا

لوله فولاد ضدزنگ دوپلکس 2205 ماده‌ای مقاوم و بسیار محکم در برابر خوردگی است که در بسیاری از سیستم‌های لوله‌کشی کاربرد دارد. این ماده دارای استحکام مکانیکی بالا، قابلیت ساخت و پردازش خوب، و خواص فیزیکی مطلوبی است.

و به دلیل این ویژگی‌ها، بسیاری از صنایع به فولاد دوپلکس 2205 وابسته هستند؛ از جمله صنایع نفت و گاز دریایی، کارخانه‌های شیمیایی و سیستم‌های دریایی. این فولاد در آب دریا عملکرد بسیار خوبی دارد، در حالی که بسیاری از سایر انواع فولاد در این محیط دچار خوردگی می‌شوند. همچنین، مقاومت تسلیم آن تقریباً دو برابر فولاد ضدزنگ 316L بوده و در برابر خوردگی ناشی از کلریدها مقاومت قوی‌ای از خود نشان می‌دهد.

با این حال، هیچ ماده‌ای برای تمام موقعیت‌ها مناسب نیست. عملکرد فولاد 2205 بستگی به نحوه و محل استفاده از آن دارد. بنابراین، آگاهی از نقاط قوت و محدودیت‌های آن به شما کمک می‌کند تا آن را با کاربرد مناسب تطبیق دهید و از بروز مشکلات در طول زمان جلوگیری کنید.

فولاد ضدزنگ دوپلکس 2205 چیست؟

فولاد زنگ نزن دوپلکس 2205 یک آلیاژ دو فازی است که شامل ۵۰٪ فریت و ۵۰٪ آستنیت می‌باشد. برخلاف فولاد ضدزنگ سری ۳۰۰، این ماده استحکام بالایی دارد و به‌راحتی در برابر خوردگی مقاومت می‌کند. بنابراین می‌توانید از آن در محیط‌های سخت مانند محیط‌های دریایی، نفت و گاز استفاده کنید.

اما توجه داشته باشید که ۲۲۰۵ را در دو مشخصات مختلف یافته‌اید. اولی S31803 است که درجه اصلی می‌باشد. سپس S32205 وجود دارد که کنترل دقیق‌تری بر روی محتوای کروم، مولیبدن و نیتروژن دارد. بنابراین S32205 نسخه بهبودیافته‌ای از S31803 است و عملکرد بهتری ارائه می‌دهد.

در مورد ترکیب شیمیایی، آلیاژ دو فازی ۲۲۰۵ حاوی تعدادی عنصر است. محبوب‌ترین آن‌ها در جدول زیر نشان داده شده‌اند:

این عناصر به‌صورت هماهنگ عمل کرده و قابلیت‌های ریزساختار تک‌فازی را فراتر می‌برند. به‌عنوان مثال، ۲۲٪ کروم مسئول مقاومت عمومی در برابر خوردگی است، در حالی که ۳٪ مولیبدن در برابر خوردگی نقطه‌ای مقاومت می‌کند. سایر عناصری مانند نیکل درصد مقدار نیکل فاز آستنیتی را پایدار می‌کند، در حالی که نیتروژن تعادل بین فازهای فریتی و آستنیتی را بهینه می‌سازد.

خواص مکانیکی لوله‌های فولاد دوپلکس ۲۲۰۵ چیست؟

لوله‌های فولاد دوپلکس ۲۲۰۵ دارای خواص مکانیکی چشمگیری هستند؛ از جمله استحکام ضربه‌ای بالا، استحکام تسلیم و استحکام کششی بالا که همه این‌ها باعث می‌شوند این محصول در شرایط سخت و پرتلاش به‌خوبی عمل کند.

• استحکام کششی: استحکام کششی فولاد دوپلکس ۲۲۰۵ در محدودهٔ ۶۲۰ تا ۶۵۵ مگاپاسکال (۹۰ تا ۹۵ ksi) قرار دارد. این مقدار استحکام کششی به‌قدری بالا است که امکان استفاده از دیواره‌های نازک‌تر را فراهم می‌کند، در عین حال فشار کاری را به‌صورت ایمن تحمل می‌کند.
• مقاومت تسلیم: فولاد ضدزنگ درجه ۲۲۰۵ دارای استحکام تسلیم تعریف‌شده در نقطه تغییر شکل ۰٫۲٪ است که حداقل مشخصات آن ۴۵۰ مگاپاسکال (۶۵ ksi) می‌باشد. این مقدار تقریباً دو برابر استحکام تسلیم فولاد ۳۱۶L با مقدار ۱۷۰ مگاپاسکال است. بنابراین، این فولاد عملکرد سازه‌ای عالی‌ای برای قطعات شما فراهم می‌کند.
• اژولاسیون: دوپلکس ۲۲۰۵ دارای مقدار ازدیاد طول بیش از ۲۵٪ در طول نمونه ۵۰ میلی‌متری است. اگرچه این مقدار پایین‌تر از ۴۰٪ در درجات آستنیتی است، اما با درجه بالایی از شکل‌پذیری کافی می‌باشد. بنابراین می‌توانید با اطمینان از این مواد در کاربردهای سازه‌ای و لوله‌کشی ایمن استفاده کنید.
• سختی: دوپلکس ۲۲۰۵ دارای سختی تا ۲۹۳ HB (برینل) یا ۳۲ HRC (راکول C) است. این ویژگی باعث می‌شود که ماشین‌کاری آن آسان بوده و مقاومت عالی در برابر سایش ارائه دهد.
• مقاومت ضد خوردگی: برخلاف ۳۱۶L، دوپلکس ۲۲۰۵ مقاومت عالی در برابر خوردگی نقطه‌ای، خوردگی تنشی و خوردگی شکافی ارائه می‌دهد. از این رو می‌توانید آن را در صنایع دریایی، نفت و گاز بدون نگرانی از خوردگی به کار ببرید.
• شکل‌پذیری ضربه‌ای: در دمای اتاق، دوپلکس ۲۲۰۵ دارای شکل‌پذیری ضربه‌ای بالا بیش از ۱۰۰ ژول (شارپی V-notch) است. این بدان معناست که قطعه شما به‌راحتی شکسته نخواهد شد. همچنین این فولاد در دماهای حدود ۵۰-°C (۵۸-°F) نیز شکل‌پذیری ضربه‌ای خوب و پایداری ارائه می‌دهد؛ بنابراین برای کاربردهای کریوژنیک نیز مناسب است.

کاربردهای اصلی لوله‌های فولادی دوپلکس ۲۲۰۵ چیست؟

فولاد ضدزنگ دوپلکس ۲۲۰۵ در بسیاری از صنایع، از جمله نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، دریایی و سایر بخش‌ها کاربرد مفیدی دارد. در ادامه نحوه استفاده از این فلز در هر یک از این بخش‌ها را توضیح می‌دهیم:

۱) صنعت نفت و گاز

بخش دریایی (فرا ساحلی) نفت و گاز پیشتاز لیست صنایعی است که بیشترین وابستگی را به لوله‌های دوپلکس ۲۲۰۵ دارد. می‌توانید از این ماده برای انجام وظایف مختلفی مانند مدیریت آب تولیدشده، تزریق آب دریا و خطوط تزریق مواد شیمیایی استفاده کنید. این امر به دلیل مقاومت ۲۲۰۵ در برابر ترک‌خوردگی ناشی از خوردگی تنشی کلرید در آب دریا و همچنین تحمل بارهای مکانیکی بالا است.

و اگر این مزایا کافی نبود، می‌توانید از ۲۲۰۵ برای خطوط جریان زیردریایی (subsea flowlines) و لوله‌های عمودی (risers) در آب‌های کم‌عمق نیز استفاده کنید. علاوه بر این، در محیط‌های گاز اسیدی حاوی سولفید هیدروژن (H₂S)، عملکرد خوبی دارد، زیرا به دلیل مقاومت بالا در برابر ترک‌خوردگی ناشی از تنش سولفیدی (SSC)، مطابق با حدود استاندارد NACE MR0175 / ISO 15156-1 است.

۲) فرآوری شیمیایی

در پردازش شیمیایی در نیروگاه‌ها، شما ۲۲۰۵ را در اتصالات مخازن ذخیره‌سازی، لوله‌های مبدل حرارتی و دهانه‌های ظروف فشاری خواهید یافت. این امر به این دلیل است که این فلز می‌تواند شرایط سختی مانند اسیدهای آلی، محلول‌های کلرید و محیط‌های اکسیدکننده مانند اسید استیک و اسید فسفریک را تحمل کند.

در ظروف فشاری، با توجه به مقاومت بالای تسلیم دوگانه ۲۲۰۵، می‌توانید طراحی‌هایی با دیواره نازک‌تر انجام دهید. در نتیجه، مصرف مواد و زمان ساخت کاهش می‌یابد و از ترک‌خوردگی ناشی از تنش خوردگی که اغلب بر روی ۳۰۴L و ۳۱۶L در محیط‌های حاوی کلرید تأثیر می‌گذارد، جلوگیری می‌شود.

۳) دریایی و فراساحلی

اگر در صنعت ساخت کشتی فعالیت دارید، می‌توانید از فولاد دوگانه ۲۲۰۵ برای سیستم‌های خنک‌کننده آب دریا، خطوط بالاست و سیستم‌های خاموش‌کننده حریق استفاده کنید. بدین ترتیب عمر قطعات افزایش می‌یابد، زیرا ۲۲۰۵ در آب دریایی ایستا دچار خوردگی نمی‌شود.

همچنین می‌توانید از ۲۲۰۵ برای لوله‌کشی تغذیه فشار بالا در فرآیند اسمز معکوس در نیروگاه‌های شیرین‌سازی آب دریا استفاده کنید. این امر به این دلیل است که این فلز قادر به تحمل همزمان غلظت بالای کلرید، دما و تنش‌های مکانیکی است.

۴) Follow Industry

فولاد ضدزنگ دوپلکس ۲۲۰۵ می‌تواند اثرات کلرید را تحمل کند تا از ترک‌خوردگی ناشی از تنش و خوردگی جلوگیری شود. بنابراین، می‌توانید از آن در صنعت پالپ و کاغذ برای عملیات بلیچینگ استفاده کنید.

همچنین، اگر عملیات بلیچینگ شما شامل هیپوکلریت سدیم یا دی‌اکسید کلر باشد، این ماده بسیار کاربردی می‌شود. این در حالی است که درجه‌های آستنیتی ممکن است دچار خرابی زودرس به دلیل حفره‌خوردگی شوند.

۵) سایر صنایع

شما می‌توانید استفاده کنید فولاد ضدزنگ ۲۲۰۵ در بسیاری از صنایع دیگری که به نظافت و مقاومت بالا در برابر خوردگی نیاز دارند. از جمله:

• پردازش غذا: شما می‌توانید از ۲۲۰۵ در خطوط آب نمک و سیستم‌های تمیزکننده درجا (CIP) استفاده کنید، زیرا این ماده در برابر خوردگی مقاوم است و به حفظ بهداشت مواد غذایی کمک می‌کند.
• داروسازی: دوپلکس در لوله‌کشی فرآیندی که مواد مؤثر فعال را در حلال‌های خورنده حمل می‌کند، نقش حمایتی ایفا می‌کند. بدین ترتیب، نه‌تنها استانداردهای بهداشتی را تأمین می‌کنید، بلکه از استحکام عالی نیز بهره‌مند می‌شوید.
• کنترل آلودگی: اگر در صنعت کنترل آلودگی فعالیت دارید، دوپلکس ۲۲۰۵ ماده‌ای مقرون‌به‌صرفه برای استفاده است. این ماده در تجهیزاتی که در معرض اسید سولفوریک و جریان‌های غنی از کلرید قرار می‌گیرند، عملکرد خوبی دارد و عمر طولانی‌تری برای آن‌ها فراهم می‌کند.

محدودیت‌های لوله فولاد ضدزنگ دو فازی ۲۲۰۵ چیست؟

مانند هر ماده‌ای دیگر، فولاد دو فازی ۲۲۰۵ نیز معایب خود را دارد. اولاً این ماده تنها تا دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد (۵۷۲ درجه فارنهایت) پایدار است. این بدان معناست که اگر آن را به مدت طولانی در معرض گرما قرار دهید، فاز سیگما و فاز کای تشکیل می‌شوند. در نتیجه، محل‌های خوردگی موضعی ایجاد شده و ماده شکننده می‌گردد.

ثانیاً، دماهای پایین‌تر از ۵۰- درجه سانتی‌گراد مشکلات دیگری را به همراه دارند. اگر با این ماده در چنین دماهای پایینی کار کنید، فاز فریتی دچار انتقال از شکل‌پذیری به شکنندگی می‌شود. این پدیده مقاومت ضربه‌ای ماده را کاهش داده و خطر شکنندگی ناشی از بارهای ضربه‌ای را افزایش می‌دهد.

معایب دیگر فولاد دو فازی ۲۲۰۵ این است که نسبت به درجات آستنیتی، نیازمند دقت بیشتری در فرآیند ساخت و تولید است. در غیر این صورت، خم‌کاری سرد نامناسب منجر به افزایش بازگشت الاستیک (اسپرینگ‌بک) و محدودیت در میزان شکل‌دهی ماده قبل از عملیات آنیلینگ می‌شود.

همچنین، ماشین‌کاری فولاد دوپلکس ۲۲۰۵ معمولاً حدود ۲۰ درصد کندتر از فولاد ضدزنگ ۳۱۶L انجام می‌شود. این بدان معناست که ابزار شما سریع‌تر فرسوده می‌شود. بنابراین برای حفظ هزینه‌های تولید در سطح معقول، نیاز به استفاده از روکش‌های برشی کاربیدی یا سرامیکی با پوشش‌های مقاوم در برابر سایش دارید.

در نهایت، جوشکاری نیازمند کنترل‌های دقیق‌تری است. به عبارت کوتاه، باید از فلزات پرکننده حاوی نیتروژن مانند ER2209 استفاده کنید تا تعادل بین فازهای فریتی و آستنیتی حفظ شده و تشکیل فریت اضافی در ناحیه جوش جلوگیری شود.

سوالات متداول

آیا لوله فولاد دوپلکس ۲۲۰۵ از نظر هزینه-کارایی مناسب است؟

لوله دوپلکس ۲۲۰۵ می‌تواند در بلندمدت صرفه‌جویی مالی برای شما ایجاد کند. به عنوان مثال، با توجه به استحکام بالای این ماده، می‌توانید دیواره‌های نازک‌تری طراحی کنید که این امر منجر به کاهش هزینه‌های مواد و نصب می‌شود. در عین حال، توانایی مقاومت در برابر خوردگی به این معناست که می‌توانید از این لوله برای مدت طولانی‌تری استفاده کنید و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهید.

تفاوت لوله فولاد ضدزنگ ۲۲۰۵ و ۳۱۶ چیست؟

لوله‌های فولادی دوپلکس ۲۲۰۵ و ۳۱۶ عمدتاً از نظر عملکرد هر یک در برابر مواد مختلف با یکدیگر تفاوت دارند. لوله فولادی دوپلکس ۲۲۰۵ تقریباً دو برابر مقاومت لوله ۳۱۶ را ارائه می‌دهد. همچنین، مقاومت بهتری در برابر خوردگی تنشی کلرید از خود نشان می‌دهد که امکان استفاده از آن را در محیط‌های خورنده فراهم می‌سازد.

از سوی دیگر، لوله فولادی ۳۱۶ انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و در دماهای بالاتر به‌طور قابل‌اطمینان‌تری عمل می‌کند. بنابراین، برای کاربردهایی که در آن‌ها مواجهه با خوردگی متوسط است و انعطاف‌پذیری اهمیت دارد، مناسب است.

آیا لوله دوپلکس ۲۲۰۵ قابل جوشکاری است؟

بله، می‌توانید لوله دوپلکس ۲۲۰۵ را جوش دهید، مشروط بر اینکه از فلز پرکننده مناسب مانند ER2209 استفاده کنید. همچنین باید ورودی حرارتی را کنترل کرده و حوضچه جوش مذاب را محافظت نمایید. با انجام این اقدامات، جوش حاصله همچنان مقاوم باقی می‌ماند و در برابر خوردگی همانند ماده پایه مقاومت می‌کند.

قیمت لوله فولادی دوپلکس ۲۲۰۵ چقدر است؟

لوله دوپلکس ۲۲۰۵ حدود ۱٫۵ تا ۲ برابر گران‌تر از لوله‌ای با درجه‌بندی مشابه ۳۱۶L به ازای هر کیلوگرم خواهد بود. قیمت‌های واقعی بسته به شرایط بازار، حجم سفارش، ابعاد و تأمین‌کننده متفاوت است. بنابراین، پیشنهاد می‌شود برای دریافت نقل‌قول دقیق قیمت، با تأمین‌کننده خود تماس بگیرید.

نتیجه‌گیری

لوله فولاد ضدزنگ دوپلکس ۲۲۰۵ عملکرد قوی‌تر و مقاومت بهتر در برابر خوردگی را نسبت به فولادهای آستنیتی ارائه می‌دهد. این لوله حتی تقریباً دو برابر مقاومت تسلیم (Yield Strength) لوله ۳۱۶L را فراهم می‌کند. بنابراین، می‌توانید از دیواره‌های نازک‌تری استفاده کنید و همچنان نیازمندی‌های عملکردی را برآورده سازید؛ که این امر منجر به کاهش هزینه مواد و وزن کل سیستم می‌شود.

و اگر این‌ها کافی نبود، شما از مقاومت عالی‌تری در برابر ترک‌خوردگی ناشی از تنش کلریدی (Chloride Stress Corrosion Cracking) و خوردگی نقطه‌ای (Pitting) نیز بهره‌مند می‌شوید. بنابراین، چه در زمینه نصب زیرساخت‌های فراساحلی، سیستم‌های آب دریا یا تجهیزات پردازش شیمیایی باشید، استفاده از ۲۲۰۵ خدماتی پایدار و بلندمدت ارائه می‌دهد.

با این حال، باید اطمینان حاصل کنید که مواد را خریداری می‌کنید از تأمین‌کننده‌ای معتبر برای عملکرد تضمین‌شده، با تشکر از Voyagemetal. ما قابلیت ردیابی مواد، انجام صحیح عملیات حرارتی و انطباق با استانداردهای ASTM، ASME یا EN را تضمین می‌کنیم.