ท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205: การประยุกต์ใช้งานและข้อได้เปรียบ

ท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อน จึงเหมาะสำหรับใช้ในระบบ piping หลากหลายประเภท มีความแข็งแรงเชิงกลสูง สามารถขึ้นรูปได้ดี และมีคุณสมบัติทางกายภาพที่เหมาะสม

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ หลายอุตสาหกรรมจึงพึ่งพาท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 อย่างกว้างขวาง รวมถึงอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง โรงงานเคมีภัณฑ์ และระบบทางทะเล วัสดุนี้ให้สมรรถนะที่ดีเยี่ยมในน้ำทะเล ซึ่งเหล็กชนิดอื่นๆ ส่วนใหญ่ไม่สามารถทนได้ และเมื่อเปรียบเทียบกับสแตนเลสเกรด 316L แล้ว ท่อเกรด 2205 มีค่าความต้านทานแรงดึง (yield strength) สูงเกือบสองเท่า พร้อมทั้งมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากคลอไรด์ได้อย่างแข็งแกร่ง

อย่างไรก็ตาม ไม่มีวัสดุใดที่เหมาะสมกับทุกสถานการณ์ สมรรถนะของเหล็กเกรด 2205 ขึ้นอยู่กับวิธีการและสภาพแวดล้อมในการใช้งาน ดังนั้น การเข้าใจจุดแข็งและข้อจำกัดของวัสดุชนิดนี้จึงช่วยให้คุณเลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสม และหลีกเลี่ยงปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระยะยาว

สแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 คืออะไร?

2205 เหล็กดูเพล็กซ์ เป็นโลหะผสมแบบสองเฟสที่มีเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์อย่างละ 50% โดยวัสดุชนิดนี้มีความแข็งแรงสูงและต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300 จึงสามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น งานทางทะเล งานอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

แต่โปรดทราบว่า คุณจะพบวัสดุเกรด 2205 ได้ในสองข้อกำหนดทางเทคนิค ข้อแรกคือ S31803 ซึ่งเป็นเกรดดั้งเดิม อีกข้อหนึ่งคือ S32205 ซึ่งมีข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นสำหรับปริมาณโครเมียม โมลิบดีนัม และไนโตรเจน ดังนั้น S32205 จึงเป็นเวอร์ชันที่พัฒนาขึ้นจาก S31803 จึงให้สมรรถนะที่ดีกว่า

เมื่อกล่าวถึงองค์ประกอบทางเคมี โลหะผสมแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 ประกอบด้วยธาตุหลายชนิด ซึ่งธาตุที่นิยมมากที่สุดแสดงไว้ในตารางด้านล่าง:

ธาตุเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้เกินขีดความสามารถของโครงสร้างจุลภาคแบบเฟสเดียว ตัวอย่างเช่น โครเมียมร้อยละ 22 มีหน้าที่หลักในการต้านทานการกัดกร่อนทั่วไป ในขณะที่โมลิบดีนัมร้อยละ 3 ช่วยต้านทานการกัดกร่อนแบบจุด (pitting) ธาตุอื่นๆ เช่น นิกเกิล เปอร์เซ็นต์ช่วยคงเสถียรเฟสออสเทนิติก ขณะที่ไนโตรเจนช่วยปรับสมดุลระหว่างเฟสเฟอร์ไรติก-ออสเทนิติกให้เหมาะสม

คุณสมบัติเชิงกลของท่อเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 คืออะไร

ท่อเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีคุณสมบัติเชิงกลที่โดดเด่น ได้แก่ ความเหนียวสูง ความแข็งแรงที่จุดไหล (yield strength) สูง และความแข็งแรงดึง (tensile strength) สูง ซึ่งทั้งหมดนี้ทำให้มันใช้งานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีความหนักหนาและท้าทาย

• ความต้านทานแรงดึง: ท่อเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีความแข็งแรงดึงอยู่ในช่วง 620–655 เมกะพาสคาล (90–95 กิโลปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ซึ่งมีค่าความแข็งแรงดึงสูงพอที่จะใช้ผนังที่บางลงได้ แต่ยังคงสามารถรองรับแรงดันในการทำงานได้อย่างปลอดภัย
• ความแข็งแรงในการยีด: เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 2205 มีความแข็งแรงที่จุดไหลแบบ 0.2% offset ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดขั้นต่ำที่ 450 เมกะพาสคาล (65 กิโลปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ค่านี้สูงกว่าความแข็งแรงที่จุดไหลของเกรด 316L ซึ่งมีค่าเพียง 170 เมกะพาสคาล ประมาณสองเท่า จึงให้สมรรถนะเชิงโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมแก่ชิ้นส่วนของคุณ
• การยืดตัว: เหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีค่าการยืดตัวเกิน 25% ที่ความยาวช่วงวัด 50 มม. แม้ค่านี้จะต่ำกว่า 40% ของเหล็กกล้าออสเทนนิติก แต่ก็ถือว่าเพียงพอและมีความเหนียวสูงมาก ดังนั้น คุณจึงสามารถวางใจในวัสดุชนิดนี้สำหรับการใช้งานเชิงโครงสร้างและท่ออย่างปลอดภัย
• ความแข็ง: เหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีค่าความแข็งสูงสุดถึง 293 HB (Brinell) หรือ 32 HRC (Rockwell C) ซึ่งทำให้สามารถขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรได้ง่าย และมีความต้านทานการสึกหรอที่โดดเด่น
• ความต้านทานการกัดกร่อน: ต่างจากเหล็กกล้าเกรด 316L เหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบจุด (pitting), การกัดกร่อนจากแรงดึง (stress corrosion) และการกัดกร่อนในรอยแยก (crevice corrosion) ได้ดีเยี่ยม ดังนั้น จึงสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในอุตสาหกรรมทางทะเล น้ำมัน และก๊าซ โดยไม่ต้องกังวลเรื่องการกัดกร่อน
• ความเหนียวต่อแรงกระแทก: ที่อุณหภูมิห้อง เหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีความเหนียวต่อแรงกระแทกสูงเกิน 100 จูล (Charpy V-notch) ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนของคุณจะไม่แตกร้าวง่าย และยังคงมีความเหนียวที่ดีและเสถียรที่อุณหภูมิประมาณ -50°C (-58°F) จึงสามารถใช้งานได้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการอุณหภูมิต่ำจัด (cryogenic applications)

การใช้งานหลักของท่อเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 คืออะไร?

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีประโยชน์ใช้สอยในหลายอุตสาหกรรม รวมถึงอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ การแปรรูปสารเคมี อุตสาหกรรมทางทะเล และอุตสาหกรรมอื่นๆ ต่อไปนี้คือวิธีการนำโลหะชนิดนี้ไปใช้งานในแต่ละภาคอุตสาหกรรมเหล่านี้:

1) อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

ภาคอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งเป็นผู้นำรายแรกในรายการอุตสาหกรรมที่พึ่งพาท่อแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 มากที่สุด ท่านสามารถใช้วัสดุนี้ในการปฏิบัติงานต่างๆ ได้ เช่น การจัดการน้ำที่แยกออกมาจากแหล่งผลิต (produced water handling), การฉีดน้ำทะเลเข้าสู่ชั้นใต้ดิน (seawater injection), และท่อสำหรับฉีดสารเคมี (chemical injection lines) เนื่องจากเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 2205 มีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนแบบเครียดจากคลอไรด์ (chloride stress corrosion cracking) ในน้ำทะเล รวมทั้งสามารถทนต่อแรงเชิงกลที่สูงได้

ยิ่งไปกว่านั้น ท่านยังสามารถใช้เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 2205 สำหรับท่อส่งของไหลใต้ทะเล (subsea flowlines) และท่อเชื่อมขึ้นสู่ผิวน้ำ (risers) ในบริเวณน้ำตื้นได้อีกด้วย นอกจากนี้ ยังให้สมรรถนะที่ดีเยี่ยมในการให้บริการก๊าซเปรี้ยว (sour gas service) ที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ (hydrogen sulfide) เนื่องจากมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเครียดจากซัลไฟด์ (sulfide stress cracking) ตามข้อกำหนดของ NACE MR0175 / ISO 15156-1 อย่างเคร่งครัด

2) อุตสาหกรรมการแปรรูปสารเคมี

ใน การประมวลผลเคมี พืช คุณจะพบวัสดุเกรด 2205 ใช้ในข้อต่อของถังเก็บ ท่อมือเปลี่ยนความร้อน และหัวต่อของภาชนะรับแรงดัน เนื่องจากโลหะชนิดนี้สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรง เช่น กรดอินทรีย์ สารละลายคลอไรด์ และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์ออกซิไดซ์ เช่น กรดอะซิติกและกรดฟอสฟอริก

ในภาชนะรับแรงดัน คุณสามารถออกแบบผนังที่บางลงได้ เนื่องจากเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีค่าความต้านแรงดึงสูง จึงช่วยลดปริมาณวัสดุที่ใช้และเวลาในการผลิต พร้อมทั้งหลีกเลี่ยงปัญหาการแตกร้าวจากความเครียดเนื่องจากปฏิกิริยาเคมี (Stress Corrosion Cracking) ซึ่งมักเกิดขึ้นกับวัสดุเกรด 304L และ 316L เมื่อใช้งานในสื่อที่มีคลอไรด์

3) งานทางทะเลและนอกชายฝั่ง

หากคุณดำเนินธุรกิจสร้างเรือ คุณสามารถใช้เหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 สำหรับระบบระบายความร้อนด้วยน้ำทะเล ท่อลำเลียงน้ำถ่วงเรือ (ballast lines) และระบบดับเพลิง ทำให้ชิ้นส่วนมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น เนื่องจากวัสดุเกรด 2205 ไม่เกิดการกัดกร่อนในน้ำทะเลที่นิ่ง

เช่นเดียวกัน คุณสามารถใช้เหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 สำหรับท่อจ่ายน้ำเข้าระบบออสโมซิสแบบย้อนกลับภายใต้แรงดันสูง (high-pressure reverse osmosis feed piping) ในโรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำเค็ม เนื่องจากโลหะชนิดนี้สามารถทนต่อทั้งปริมาณคลอไรด์สูง อุณหภูมิสูง และแรงเครียดเชิงกลได้

4) อุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ

สแตนเลสสตีลเกรด 2205 แบบดูเพล็กซ์สามารถทนต่อผลกระทบของคลอไรด์ได้ เพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากแรงดึง (Stress Corrosion Cracking) ดังนั้น คุณจึงสามารถใช้วัสดุนี้ในอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษสำหรับกระบวนการฟอกสีได้

นอกจากนี้ หากโรงงานฟอกสีของคุณใช้โซเดียมไฮโปคลอไรท์หรือคลอรีนไดออกไซด์ วัสดุนี้จะมีประโยชน์อย่างยิ่ง ซึ่งแตกต่างจากสแตนเลสสตีลเกรดออสเทนิติกที่อาจเกิดการกัดกร่อนแบบพิตติ้ง (pitting) ล่วงหน้าได้

5) อุตสาหกรรมอื่นๆ

คุณสามารถใช้ สแตนเลสสตีล 2205 ในหลายอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ต้องการความสะอาดสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่ง ซึ่งรวมถึง:

• การแปรรูปอาหาร: คุณสามารถใช้เกรด 2205 สำหรับท่อส่งน้ำเกลือ (brine lines) และระบบทำความสะอาดภายในที่ติดตั้งไว้ (clean-in-place systems) เนื่องจากมีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน จึงช่วยรับประกันความปลอดภัยด้านสุขอนามัยของอาหาร
• สารยา: ดูเพล็กซ์รองรับท่อส่งสารสำหรับกระบวนการที่ลำเลียงส่วนผสมหลัก (active ingredients) ที่อยู่ในตัวทำละลายที่รุนแรง ด้วยเหตุนี้ คุณไม่เพียงแต่บรรลุมาตรฐานด้านสุขอนามัยเท่านั้น แต่ยังได้รับความแข็งแรงสูงอีกด้วย
• ควบคุมมลพิษ: หากคุณดำเนินธุรกิจในอุตสาหกรรมควบคุมมลพิษ สแตนเลสสตีลดูเพล็กซ์เกรด 2205 คือวัสดุที่ให้ประสิทธิภาพต้นทุนสูง วัสดุนี้ทำงานได้ดีมากในอุปกรณ์ที่สัมผัสกับกรดซัลฟิวริกและกระแสของเหลวที่มีคลอไรด์สูง จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ให้นานขึ้น

ข้อจำกัดของท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 คืออะไร?

เช่นเดียวกับวัสดุอื่นๆ ท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 ก็มีข้อเสียเช่นกัน ประการแรก วัสดุนี้มีความเสถียรเฉพาะที่อุณหภูมิไม่เกิน 300°C (572°F) เท่านั้น นั่นหมายความว่า หากนำไปสัมผัสกับความร้อนเป็นเวลานาน จะเกิดเฟสซิกมา (sigma phase) และเฟสไค (chi phase) ขึ้น ส่งผลให้เกิดจุดกัดกร่อนแบบเฉพาะที่และทำให้วัสดุมีความเปราะบาง

ประการที่สอง อุณหภูมิต่ำกว่า -50°C จะก่อให้เกิดปัญหาอื่นๆ แตกต่างออกไป หากคุณทำงานกับวัสดุนี้ที่อุณหภูมิต่ำขนาดนั้น เฟสเฟอร์ไรติกจะเกิดการเปลี่ยนผ่านจากภาวะเหนียวไปเป็นภาวะเปราะ (ductile-to-brittle transition) ปรากฏการณ์นี้จะลดความทนทานต่อแรงกระแทก (impact toughness) ลง และเพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกหักอย่างเปราะบางเมื่อมีแรงกระแทกกระทบ

ข้อเสียอีกประการหนึ่งของท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 คือ ต้องใช้ความระมัดระวังมากขึ้นในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป เมื่อเทียบกับเกรดออสเทนิติก มิฉะนั้น การดัดเย็นที่ไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดการคืนตัว (springback) เพิ่มขึ้น และจำกัดปริมาณการขึ้นรูปวัสดุก่อนเข้าสู่กระบวนการอบอ่อน (annealing)

นอกจากนี้ การกลึงเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 2205 มักดำเนินการช้ากว่าเกรด 316L ประมาณ 20% ซึ่งหมายความว่าเครื่องมือตัดของคุณสึกหรอเร็วกว่า ดังนั้น คุณจึงจำเป็นต้องใช้แผ่นตัดแบบคาร์ไบด์หรือเซรามิกที่มีสารเคลือบป้องกันการสึกหรอ เพื่อรักษาระดับต้นทุนการผลิตให้อยู่ในเกณฑ์ที่สมเหตุสมผล

สุดท้ายนี้ การเชื่อมต้องควบคุมอย่างเข้มงวดยิ่งขึ้น โดยสรุปแล้ว คุณต้องใช้วัสดุเติมที่มีไนโตรเจน เช่น ER2209 เพื่อรักษาสมดุลระหว่างเฟสเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์ และป้องกันไม่ให้เกิดเฟสเฟอร์ไรต์มากเกินไปในรอยเชื่อม

คำถามที่พบบ่อย

ท่อเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจหรือไม่?

ท่อเหล็กกล้าดูเพล็กซ์เกรด 2205 สามารถช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายของคุณได้ในระยะยาว ตัวอย่างเช่น คุณสามารถออกแบบผนังท่อบางลงได้ เนื่องจากวัสดุชนิดนี้มีความแข็งแรงสูง ซึ่งจะลดต้นทุนวัสดุและต้นทุนการติดตั้งลงได้ ในขณะเดียวกัน ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนยังหมายความว่าคุณสามารถใช้ท่อนี้ได้นานขึ้น โดยมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำลง

ความแตกต่างระหว่างท่อเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 2205 กับเกรด 316 คืออะไร?

ท่อเหล็กดูเพล็กซ์เกรด 2205 และเกรด 316 แตกต่างกันเป็นหลักในด้านสมรรถนะของวัสดุแต่ละชนิด ท่อเหล็กดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีความแข็งแรงเกือบสองเท่าของเกรด 316 นอกจากนี้ยังมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากความเครียดที่เกิดจากคลอไรด์ได้ดีกว่า จึงสามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง

ในทางกลับกัน ท่อเหล็กเกรด 316 มีความเหนียวดึง (ductility) มากกว่า และทนต่ออุณหภูมิสูงได้อย่างเชื่อถือได้ยิ่งขึ้น จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการสัมผัสกับสารกัดกร่อนในระดับปานกลาง และต้องการความยืดหยุ่นสูง

ท่อเหล็กดูเพล็กซ์เกรด 2205 สามารถเชื่อมได้หรือไม่?

ใช่ คุณสามารถเชื่อมท่อเหล็กดูเพล็กซ์เกรด 2205 ได้ ตราบใดที่ใช้วัสดุเติม (filler metal) ที่เหมาะสม เช่น ER2209 อย่างไรก็ตาม คุณควรควบคุมปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า (heat input) และป้องกันบริเวณรอยเชื่อมที่กำลังหลอมเหลว (molten weld) ด้วยแก๊สป้องกัน (shielding gas) ด้วยวิธีนี้ รอยเชื่อมจะคงความแข็งแรงไว้ได้ดี และมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนเทียบเท่าวัสดุพื้นฐาน

ท่อเหล็กดูเพล็กซ์เกรด 2205 มีราคาเท่าใด?

ท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 จะมีราคาสูงกว่าท่อเกรด 316L ที่มีขนาดใกล้เคียงกันถึง 1.5–2 เท่าเมื่อเปรียบเทียบตามน้ำหนัก ราคาจริงอาจเปลี่ยนแปลงไปตามภาวะตลาด ปริมาณการสั่งซื้อ ขนาด และผู้จัดจำหน่าย ดังนั้น โปรดติดต่อผู้จัดจำหน่ายของท่านเพื่อขอใบเสนอราคาที่แน่นอน

สรุป

ท่อสแตนเลสแบบดูเพล็กซ์เกรด 2205 ให้สมรรถนะที่เหนือกว่าและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าออสเทนิติก รวมทั้งมีค่าความต้านแรงดึง (yield strength) สูงเกือบสองเท่าของเกรด 316L ดังนั้น ท่านสามารถใช้ผนังที่บางลงได้โดยยังคงตอบสนองข้อกำหนดด้านสมรรถนะ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนวัสดุและน้ำหนักระบบโดยรวม

ยิ่งไปกว่านั้น ท่านยังได้รับประโยชน์จากความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนแบบเครียดจากคลอไรด์ (chloride stress corrosion cracking) และการกัดกร่อนแบบจุด (pitting) ที่เหนือกว่าอย่างชัดเจน ไม่ว่าท่านจะติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานนอกชายฝั่ง ระบบประปาจากน้ำทะเล หรืออุปกรณ์สำหรับกระบวนการเคมี การใช้ท่อเกรด 2205 จะให้บริการที่มีความทนทานสูง

อย่างไรก็ตาม ท่านต้องมั่นใจว่า ซื้อวัสดุเหล่านี้ จากผู้จัดจำหน่ายที่น่าเชื่อถือ เพื่อรับประกันประสิทธิภาพการทำงาน ด้วย Voyagemetal เราให้ความมั่นใจในเรื่องการติดตามแหล่งที่มาของวัสดุ การอบร้อนอย่างเหมาะสม และการปฏิบัติตามมาตรฐาน ASTM, ASME หรือ EN