डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ऑस्टेनिटिक और फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की विशेषताओं को मिलाता है। फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में, इसमें उच्च प्लास्टिसिटी और toughness होती है, कोई कमरे के तापमान की भंगुरता नहीं होती, अंतरग्रैणुलर संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डिंग प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार होता है। साथ ही, यह फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की 475 भंगुरता और उच्च तापीय चालकता को बनाए रखता है, और इसमें सुपरप्लास्टिसिटी जैसी विशेषताएँ होती हैं। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में, इसमें उच्च शक्ति और अंतरग्रैणुलर संक्षारण और क्लोराइड तनाव संक्षारण के लिए महत्वपूर्ण रूप से सुधारित प्रतिरोध होता है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का पिटिंग संक्षारण के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है और यह एक निकेल बचत स्टेनलेस स्टील भी है।
1. ऐतिहासिक विकास
1940 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका में अपने जन्म के बाद से, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील अपनी तीसरी पीढ़ी में विकसित हो गया है। इसका मुख्य विशेषता यह है कि इसकी यील्ड शक्ति 400-550MPa तक पहुँच सकती है, जो साधारण स्टेनलेस स्टील की तुलना में दोगुनी है, इस प्रकार सामग्री की बचत होती है और उपकरण निर्माण लागत कम होती है। संक्षारण प्रतिरोध के मामले में, विशेष रूप से उच्च क्लोराइड आयन सामग्री वाले समुद्री जल जैसे कठोर माध्यम वातावरण के तहत, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का पिटिंग संक्षारण, क्रेविस संक्षारण, तनाव संक्षारण, और संक्षारण थकान के लिए प्रतिरोध साधारण ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में काफी बेहतर है, और उच्च मिश्र धातु ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के बराबर हो सकता है।
2. प्रदर्शन विशेषताएँ
दो-चरण संरचना की विशेषताओं के कारण, रासायनिक संरचना और हीट ट्रीटमेंट प्रक्रिया को सही ढंग से नियंत्रित करके, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील फेरिटिक स्टेनलेस स्टील और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के लाभों को मिलाता है। यह ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की उत्कृष्ट toughness और वेल्डेबिलिटी को फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की उच्च शक्ति और क्लोराइड तनाव संक्षारण प्रतिरोध के साथ मिलाता है। यह इन श्रेष्ठ गुणों के कारण है कि डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील एक वेल्डेबल संरचनात्मक सामग्री के रूप में तेजी से विकसित हुआ है। 1980 के दशक से, यह मार्टेंसिटिक, ऑस्टेनिटिक, और फेरिटिक स्टेनलेस स्टील के बराबर एक स्टील वर्ग बन गया है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के निम्नलिखित प्रदर्शन विशेषताएँ हैं:
(1) मोलिब्डेनम युक्त डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील कम तनाव के तहत क्लोराइड तनाव संक्षारण के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। सामान्यतः, 18-8 ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील 60 ° C से ऊपर के न्यूट्रल क्लोराइड समाधानों में तनाव संक्षारण क्रैकिंग के लिए प्रवण होता है। ट्रेस क्लोराइड और हाइड्रोजन सल्फाइड औद्योगिक मीडिया में इस प्रकार के स्टेनलेस स्टील से बने हीट एक्सचेंजर, इवैपोरेटर और अन्य उपकरण तनाव संक्षारण क्रैकिंग का अनुभव करते हैं, जबकि डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का अच्छा प्रतिरोध होता है।
(2) मोलिब्डेनम युक्त डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का पिटिंग संक्षारण के लिए अच्छा प्रतिरोध होता है। जब पिटिंग प्रतिरोध के समकक्ष मान (PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%) समान होता है, तो डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील की क्रिटिकल पिटिंग क्षमता ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के समान होती है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का पिटिंग और क्रेविस संक्षारण प्रतिरोध AISI 316L के बराबर होता है। 25% Cr युक्त उच्च क्रोमियम डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील, विशेष रूप से नाइट्रोजन, का पिटिंग और क्रेविस संक्षारण प्रतिरोध AISI 316L से अधिक होता है।
(3) संक्षारण थकान और पहनने के संक्षारण के लिए अच्छा प्रतिरोध होता है। कुछ संक्षारण मीडिया स्थितियों के तहत पंप और वाल्व जैसे पावर उपकरणों के निर्माण के लिए उपयुक्त।
(4) अच्छा व्यापक यांत्रिक प्रदर्शन। इसमें उच्च शक्ति और थकान शक्ति है, जिसकी यील्ड शक्ति 18-8 ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में दोगुनी है। ठोस समाधान अवस्था की लंबाई दर 25% तक पहुँचती है, और toughness मान AK (V-आकार की नाली) 100J से ऊपर है।
3. संरचना और प्रकार
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील में ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और फेरिटिक स्टेनलेस स्टील दोनों की विशेषताएँ होती हैं क्योंकि इसमें ऑस्टेनाइट और फेराइट की दो-चरण संरचना होती है, और दोनों चरणों की सामग्री मूल रूप से समान होती है। यील्ड शक्ति 400Mpa~550MPa तक पहुँच सकती है, जो साधारण ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में दोगुनी है। फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील में उच्च toughness, कम भंगुर संक्रमण तापमान, अंतरग्रैणुलर संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डिंग प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार होता है; साथ ही, यह फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की कुछ विशेषताओं को बनाए रखता है, जैसे 475 भंगुरता, उच्च तापीय चालकता, निम्न रैखिक विस्तार गुणांक, सुपरप्लास्टिसिटी, और चुंबकत्व। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील में उच्च शक्ति होती है, विशेष रूप से यील्ड शक्ति में महत्वपूर्ण सुधार होता है, और पिटिंग संक्षारण प्रतिरोध, तनाव संक्षारण प्रतिरोध, और संक्षारण थकान प्रतिरोध जैसी गुणों में महत्वपूर्ण सुधार होता है।
डुअल फेज स्टेनलेस स्टील को इसके रासायनिक संघटन के आधार पर चार प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: Cr18 प्रकार, Cr23 (Mo को छोड़कर) प्रकार, Cr22 प्रकार, और Cr25 प्रकार। Cr25 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील को साधारण प्रकार और सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से Cr22 प्रकार और Cr25 प्रकार अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं। चीन में उपयोग किया जाने वाला डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ज्यादातर स्वीडन में उत्पादित होता है, जिसमें विशिष्ट ग्रेड शामिल हैं 3RE60 (Cr18 प्रकार), SAF2304 (Cr23 प्रकार), SAF2205 (Cr22 प्रकार), और SAF2507 (Cr25 प्रकार)।
4. वर्गीकरण
पहले प्रकार का संबंध कम मिश्र धातु प्रकार से है, जिसे UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N) ग्रेड द्वारा दर्शाया गया है, जिसमें स्टील में मोलिब्डेनम नहीं होता है और इसका PREN मान 24-25 है। यह AISI304 या 316 के स्थान पर तनाव संक्षारण प्रतिरोध के मामले में उपयोग किया जा सकता है।
दूसरे प्रकार का संबंध मध्यम मिश्र धातु प्रकार से है, जिसे UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) ग्रेड द्वारा दर्शाया गया है, जिसका PREN मान 32-33 है। इसका संक्षारण प्रतिरोध AISI 316L और 6% Mo+N ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के बीच है।
तीसरे प्रकार का संबंध उच्च मिश्र धातु प्रकार से है, जिसमें सामान्यतः 25% Cr होता है, साथ ही मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन भी होते हैं, और कुछ में तांबा और टंगस्टन भी होते हैं। मानक ग्रेड UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N) है, जिसका PREN मान 38-39 है। इस प्रकार के स्टील का संक्षारण प्रतिरोध 22% Cr वाले डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील से अधिक है।
चौथे प्रकार का संबंध सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील प्रकार से है, जिसमें उच्च मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन होते हैं। मानक ग्रेड UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N) है, और कुछ में टंगस्टन और तांबा भी होते हैं। PREN मान 40 से अधिक है, जो कठोर माध्यम स्थितियों में उपयोग किया जा सकता है और इसमें अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और यांत्रिक व्यापक प्रदर्शन होता है, जो सुपर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के तुलनीय होता है।
5. वेल्डिंग विशेषताएँ
डुअल फेज स्टेनलेस स्टील में अच्छी वेल्डिंग प्रदर्शन होती है। फेरिटिक स्टेनलेस स्टील और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में, इसमें फेरिटिक स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग हीट प्रभावित क्षेत्र नहीं होता है, जो गंभीर अनाज मोटाई के कारण प्लास्टिसिटी और कठोरता को बहुत कम कर देता है, और न ही यह ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तरह वेल्डिंग गर्म दरारों के प्रति संवेदनशील होता है।
इसके अद्वितीय लाभों के कारण, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का व्यापक रूप से औद्योगिक क्षेत्रों जैसे पेट्रोकेमिकल उपकरण, समुद्री जल और अपशिष्ट जल उपचार उपकरण, तेल और गैस पाइपलाइन, कागज मशीनरी आदि में उपयोग किया जाता है। हाल के वर्षों में, इसे पुल भार वहन संरचनाओं में उपयोग के लिए भी अध्ययन किया गया है और इसके विकास की बड़ी संभावनाएं हैं।
"आर्थिक डुप्लेक्स स्टील" के साथ अक्सर उत्पन्न होने वाली वेल्डिंग प्रदर्शन समस्याएं कोई समस्या नहीं हैं। हालांकि, मानक डुप्लेक्स स्टील की वेल्डिंग कोई समस्या नहीं है, और उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया के बावजूद, इन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त वेल्डिंग सामग्री उपलब्ध हैं। धातुकर्म दृष्टिकोण से, 2101 (1.4162) की वेल्डिंग बिल्कुल भी समस्या नहीं है। वास्तव में, इसे मानक ग्रेड डुप्लेक्स स्टील की तुलना में वेल्ड करना और भी आसान है क्योंकि इस सामग्री को वास्तव में एसीटिलीन वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करके वेल्ड किया जा सकता है। मानक डुप्लेक्स स्टील सामग्री के लिए, इस प्रक्रिया से हमेशा बचना चाहिए। 2101 की वेल्डिंग के दौरान सामना की जाने वाली वास्तविक समस्या यह है कि पिघले हुए पूल की चिपचिपाहट अलग होती है, इसलिए गीलापन थोड़ा खराब होता है। यह ऑपरेटरों को वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान अधिक आर्क वेल्डिंग का उपयोग करने के लिए मजबूर करता है, और यही समस्या का कारण है। हालांकि इसे सुपरएलॉय का चयन करके मुआवजा दिया जा सकता है, हम अक्सर मिलान वेल्डिंग सामग्री का चयन करना चाहते हैं।
6. सामग्री और ग्रेड
कई डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ग्रेड को चीन में नए मानक GB/T 20878-2007 "स्टेनलेस स्टील और हीट रेसिस्टेंट स्टील ग्रेड और रासायनिक संघटन" में जोड़ा गया है। उदाहरण के लिए: 14Cr18Ni11Si4AlTi 022Cr19Ni5Mo3Si2N, 12Cr21Ni5Ti। मानक में और अधिक ग्रेड पाए जा सकते हैं।
इसके अलावा, प्रसिद्ध 2205 डुप्लेक्स स्टील चीन के 022Cr23Ni5Mo3N के समकक्ष है।
अंत में, कुछ वेब पेज और यहां तक कि पेपर भी गलती से डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील को डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के रूप में संदर्भित करते हैं। बाइफेज का अर्थ दो प्रकार की धातुकर्म संरचनाओं की उपस्थिति से है, न कि दिशात्मक "अभिविन्यास"।
रासायनिक संघटन
| ग्रेड |
C≤ |
Mn≤ |
Si≤ |
S≤ |
P≤ |
Cr≤ |
Ni |
Mo |
Cu≤ |
N |
| S32750(SAF2507) |
0.03 |
1.2 |
0.8 |
0.02 |
0.035 |
24.0/26.0 |
6.0/8.0 |
3.0/5.0 |
0.5 |
0.24/0.32 |
| 00Cr25Ni7Mo4N |
||||||||||
| S31803(SAF2205) |
0.03 |
2 |
1 |
0.02 |
0.03 |
21.0/23.0 |
4.50/6.50 |
2.50/3.50 |
0.08/0.20 |
|
| 00Cr22Ni5Mo3N |
||||||||||
| S31500(3RE60) |
0.03 |
1.2/2.00 |
1.4/2.00 |
0.03 |
0.03 |
18.0/19.0 |
4.25/5.25 |
2.50/3.00 |
0.05/0.10 |
|
| 00Cr18Ni5Mo3Siz |
7. वेल्डिंग सामग्री चयन के लिए आवश्यकताएँ
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के लिए उपयोग की जाने वाली वेल्डिंग सामग्री की विशेषता एक डुप्लेक्स संरचना होती है जो वेल्ड सीम में ऑस्टेनाइट द्वारा प्रमुख होती है, जिसमें मुख्य संक्षारण-प्रतिरोधी तत्व (क्रोमियम, मोलिब्डेनम, आदि) का सामग्री आधार सामग्री के बराबर होती है, जिससे आधार सामग्री के समान संक्षारण प्रतिरोध सुनिश्चित होता है। वेल्ड में ऑस्टेनाइट की सामग्री सुनिश्चित करने के लिए, आमतौर पर निकल और नाइट्रोजन की सामग्री को बढ़ाना आवश्यक होता है, अर्थात् निकल समकक्ष को लगभग 2% से 4% तक बढ़ाना होता है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील आधार सामग्री में, आमतौर पर एक निश्चित मात्रा में नाइट्रोजन सामग्री होती है, और वेल्डिंग सामग्री में भी एक निश्चित नाइट्रोजन सामग्री होना वांछनीय होता है, लेकिन यह बहुत अधिक नहीं होना चाहिए, अन्यथा छिद्रता हो जाएगी। यह उच्च निकल सामग्री को वेल्डिंग सामग्री और आधार सामग्री के बीच एक प्रमुख अंतर बनाता है।
संक्षारण प्रतिरोध और संयुक्त कठोरता के लिए विभिन्न आवश्यकताओं के अनुसार आधार धातु की रासायनिक संरचना से मेल खाने वाले वेल्डिंग रॉड का चयन करें। उदाहरण के लिए, जब Cr22 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग की जाती है, तो Cr22Ni9Mo3 वेल्डिंग रॉड जैसे E2209 वेल्डिंग रॉड का उपयोग किया जा सकता है। जब अम्लीय वेल्डिंग रॉड का उपयोग किया जाता है, तो स्लैग हटाना उत्कृष्ट होता है और वेल्ड सीम सौंदर्यपूर्ण रूप से आकर्षक होती है, लेकिन प्रभाव कठोरता कम होती है। जब वेल्ड धातु के लिए उच्च प्रभाव कठोरता की आवश्यकता होती है और पूर्ण स्थिति वेल्डिंग की आवश्यकता होती है, तो क्षारीय वेल्डिंग रॉड का उपयोग किया जाना चाहिए। जब जड़ के तल की वेल्डिंग की जाती है, तो आमतौर पर क्षारीय वेल्डिंग रॉड का उपयोग किया जाता है। जब वेल्ड धातु के संक्षारण प्रतिरोध के लिए विशेष आवश्यकताएँ होती हैं, तो सुपर डुप्लेक्स स्टील संरचना वाले क्षारीय इलेक्ट्रोड का भी उपयोग किया जाना चाहिए।
ठोस गैस शील्डेड वेल्डिंग तार के लिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि वेल्ड धातु में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और यांत्रिक गुण होते हैं, इसके वेल्डिंग प्रक्रिया प्रदर्शन पर भी ध्यान देना चाहिए। फ्लक्स कोर तार के लिए, जब वेल्ड गठन को सुंदर बनाने की आवश्यकता होती है, तो रुटाइल या टाइटेनियम कैल्शियम प्रकार के फ्लक्स कोर तार का उपयोग किया जा सकता है। जब उच्च प्रभाव कठोरता या उच्च प्रतिबंध स्थितियों के तहत वेल्डिंग की आवश्यकता होती है, तो उच्च क्षारीयता वाले फ्लक्स कोर तार का उपयोग किया जाना चाहिए।
डूबे हुए आर्क वेल्डिंग के लिए, छोटे व्यास वाले वेल्डिंग तारों का उपयोग करना उचित होता है ताकि छोटे और मध्यम आकार के वेल्डिंग विनिर्देशों के तहत बहु-स्तरीय और बहु-पास वेल्डिंग प्राप्त की जा सके, ताकि वेल्डिंग हीट प्रभावित क्षेत्र और वेल्ड धातु की भंगुरता को रोका जा सके, और मिलान करने वाले क्षारीय फ्लक्स का उपयोग किया जा सके।
