Dublex paslanmaz çelik, östenitik ve ferritik paslanmaz çeliğin özelliklerini birleştirir. Ferritik paslanmaz çelikle karşılaştırıldığında, daha yüksek plastiklik ve tokluk, oda sıcaklığında gevreklik olmaması, önemli ölçüde geliştirilmiş taneler arası korozyon direnci ve kaynak performansına sahiptir. Aynı zamanda, ferritik paslanmaz çeliğin 475 gevrekliği ve yüksek termal iletkenliğini korur ve süperplastiklik gibi özelliklere sahiptir. Östenitik paslanmaz çelikle karşılaştırıldığında, daha yüksek mukavemete ve önemli ölçüde geliştirilmiş taneler arası korozyon ve klorür gerilme korozyonuna karşı dirence sahiptir. Çift fazlı paslanmaz çelik, mükemmel çukur korozyon direncine sahiptir ve aynı zamanda nikel tasarrufu sağlayan bir paslanmaz çeliktir.
1. Tarihsel gelişim
1940'larda Amerika Birleşik Devletleri'nde doğduğundan beri, dublex paslanmaz çelik üçüncü nesline kadar gelişmiştir. Ana özelliği, akma mukavemetinin 400-550MPa'ya ulaşabilmesi, bu da sıradan paslanmaz çeliğin iki katıdır, böylece malzemeler tasarruf edilir ve ekipman üretim maliyetleri azaltılır. Korozyon direnci açısından, özellikle yüksek klorür iyon içeriğine sahip deniz suyu gibi zorlu ortam koşullarında, dublex paslanmaz çeliğin çukur korozyonu, yarık korozyonu, gerilme korozyonu ve korozyon yorgunluğuna karşı direnci, sıradan östenitik paslanmaz çelikten önemli ölçüde daha iyidir ve yüksek alaşımlı östenitik paslanmaz çelikle karşılaştırılabilir.
2. Performans özellikleri
İki fazlı yapının özellikleri nedeniyle, kimyasal bileşimi ve ısıl işlem sürecini doğru bir şekilde kontrol ederek, dublex paslanmaz çelik, ferritik paslanmaz çelik ve östenitik paslanmaz çeliğin avantajlarını birleştirir. Östenitik paslanmaz çeliğin mükemmel tokluğu ve kaynaklanabilirliği ile ferritik paslanmaz çeliğin yüksek mukavemeti ve klorür gerilme korozyon direncini birleştirir. Bu üstün özellikler, dublex paslanmaz çeliğin kaynaklanabilir bir yapısal malzeme olarak hızla gelişmesine yol açmıştır. 1980'lerden bu yana, martensitik, östenitik ve ferritik paslanmaz çeliklerle eşdeğer bir çelik sınıfı haline gelmiştir. Çift fazlı paslanmaz çelik, aşağıdaki performans özelliklerine sahiptir:
(1) Molibden içeren dublex paslanmaz çelik, düşük gerilim altında klorür gerilme korozyonuna karşı mükemmel direnç gösterir. Genellikle, 18-8 östenitik paslanmaz çelik, 60 °C'nin üzerindeki nötr klorür çözeltilerinde gerilme korozyonu çatlamasına eğilimlidir. İz klorür ve hidrojen sülfür içeren endüstriyel ortamlarda bu tür paslanmaz çelikten yapılan ısı değiştiriciler, evaporatörler ve diğer ekipmanlar gerilme korozyonu çatlaması yaşama eğilimindedir, oysa dublex paslanmaz çelik iyi direnç gösterir.
(2) Molibden içeren dublex paslanmaz çelik, çukur korozyonuna karşı iyi direnç gösterir. Aynı çukur korozyon direnci eşdeğer değerine (PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%) sahip olduğunda, dublex paslanmaz çeliğin kritik çukur potansiyeli, östenitik paslanmaz çelikle benzerdir. Dublex paslanmaz çelik ve östenitik paslanmaz çeliğin çukur korozyon direnci, AISI 316L ile eşdeğerdir. %25 Cr içeren yüksek kromlu dublex paslanmaz çeliğin, özellikle azot içeren, çukur ve yarık korozyonuna karşı direnci, AISI 316L'yi aşar.
(3) Korozyon yorgunluğu ve aşınma korozyonuna karşı iyi direnç gösterir. Belirli korozif ortam koşulları altında pompalar ve vanalar gibi güç ekipmanlarının imalatı için uygundur.
(4) İyi kapsamlı mekanik performansa sahiptir. Yüksek mukavemet ve yorulma mukavemeti ile 18-8 östenitik paslanmaz çeliğin akma mukavemetinin iki katına sahiptir. Katı çözüm durumunun uzama oranı %25'e ulaşır ve tokluk değeri AK (V şeklinde oluk) 100J'nin üzerindedir.
3. Yapı ve Tür
Çift fazlı paslanmaz çelik, östenitik paslanmaz çelik ve ferritik paslanmaz çeliğin özelliklerini, östenit ve ferrit çift fazlı yapısı nedeniyle taşır ve iki fazın içeriği temelde aynıdır. Akma mukavemeti 400Mpa~550MPa'ya ulaşabilir, bu da sıradan östenitik paslanmaz çeliğin iki katıdır. Ferritik paslanmaz çelikle karşılaştırıldığında, dublex paslanmaz çelik daha yüksek tokluğa, daha düşük gevrek geçiş sıcaklığına, önemli ölçüde geliştirilmiş taneler arası korozyon direncine ve kaynak performansına sahiptir; Aynı zamanda, ferritik paslanmaz çeliğin bazı özelliklerini, 475 gevrekliği, yüksek termal iletkenlik, düşük lineer genleşme katsayısı, süperplastiklik ve manyetizma gibi, korur. Östenitik paslanmaz çelikle karşılaştırıldığında, dublex paslanmaz çelik daha yüksek mukavemete, özellikle önemli ölçüde geliştirilmiş akma mukavemetine ve çukur korozyon direnci, gerilme korozyon direnci ve korozyon yorgunluğu direnci gibi özelliklerde önemli iyileştirmelere sahiptir.
Çift fazlı paslanmaz çelik, kimyasal bileşimine göre dört tipe ayrılabilir: Cr18 tipi, Cr23 (Mo hariç) tipi, Cr22 tipi ve Cr25 tipi. Cr25 çift fazlı paslanmaz çelik, sıradan tip ve süper çift fazlı paslanmaz çelik olarak ikiye ayrılabilir, bunlar arasında Cr22 tipi ve Cr25 tipi daha yaygın olarak kullanılır. Çin'de kullanılan çift fazlı paslanmaz çelik çoğunlukla İsveç'te üretilmektedir, belirli sınıflar arasında 3RE60 (Cr18 tipi), SAF2304 (Cr23 tipi), SAF2205 (Cr22 tipi) ve SAF2507 (Cr25 tipi) bulunmaktadır.
4. Sınıflandırma
İlk tip, çelikte molibden içermeyen ve 24-25 PREN değerine sahip olan UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N) sınıfı ile temsil edilen düşük alaşımlı tipe aittir. Gerilme korozyon direnci açısından AISI304 veya 316'nın yerini alabilir.
İkinci tip, 32-33 PREN değerine sahip olan UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) sınıfı ile temsil edilen orta alaşımlı tipe aittir. Korozyon direnci, AISI 316L ve %6 Mo+N östenitik paslanmaz çelik arasında yer alır.
Üçüncü tip, genellikle %25 Cr içeren, ayrıca molibden ve azot içeren yüksek alaşımlı tipe aittir ve bazıları bakır ve tungsten de içerebilir. Standart sınıf UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N) olup, 38-39 PREN değerine sahiptir. Bu tip çeliğin korozyon direnci, %22 Cr içeren çift fazlı paslanmaz çelikten daha yüksektir.
Dördüncü tip, yüksek molibden ve azot içeren süper çift fazlı paslanmaz çelik tipine aittir. Standart sınıf UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N) olup, bazıları tungsten ve bakır da içerebilir. PREN değeri 40'tan büyüktür, zorlu ortam koşullarında kullanılabilir ve süper östenitik paslanmaz çelikle karşılaştırılabilir iyi korozyon direnci ve mekanik kapsamlı performansa sahiptir.
5. Kaynak özellikleri
Çift fazlı paslanmaz çelik iyi kaynak performansına sahiptir. Ferritik paslanmaz çelik ve östenitik paslanmaz çelik ile karşılaştırıldığında, ferritik paslanmaz çeliğin kaynak ısısı etkilenmiş bölgesine sahip değildir, bu da şiddetli tane büyümesi nedeniyle plastikliği ve tokluğu büyük ölçüde azaltır, ayrıca östenitik paslanmaz çelik gibi kaynak sıcak çatlaklarına duyarlı değildir.
Benzersiz avantajları nedeniyle, çift fazlı paslanmaz çelik, petrokimyasal ekipmanlar, deniz suyu ve atık su arıtma ekipmanları, petrol ve gaz boru hatları, kağıt makineleri gibi endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda, köprü yük taşıma yapılarında kullanımı için de incelenmiştir ve büyük gelişim potansiyeline sahiptir.
"Ekonomik çift fazlı çelik" ile ilgili kaynak performansı sorunları genellikle bir sorun değildir. Ancak, standart çift fazlı çeliğin kaynaklanması bir sorun değildir ve kullanılan işlem ne olursa olsun, bu uygulamalar için uygun kaynak malzemeleri mevcuttur. Metalografik açıdan, 2101 (1.4162) kaynağı hiç sorun değildir. Aslında, bu malzeme asetilen kaynak işlemi kullanılarak bile kaynaklanabilir, bu nedenle standart sınıf çift fazlı çelikten daha kolay kaynaklanabilir. Standart çift fazlı çelik malzemeler için bu işlem her zaman kaçınılmalıdır. 2101 kaynağında karşılaşılan gerçek sorun, erimiş havuzun viskozitesinin farklı olmasıdır, bu nedenle ıslanabilirlik biraz daha kötüdür. Bu, operatörleri kaynak işlemi sırasında daha fazla ark kaynağı kullanmaya zorlar, bu da tam olarak sorunun kaynağıdır. Süper alaşımlar seçilerek telafi edilebilse de, genellikle eşleşen kaynak malzemelerini seçmek isteriz.
6. Malzeme ve sınıf
Çin'de yeni GB/T 20878-2007 "Paslanmaz Çelik ve Isıya Dayanıklı Çelik Sınıfları ve Kimyasal Bileşim" standardına birçok çift fazlı paslanmaz çelik sınıfı eklenmiştir. Örneğin: 14Cr18Ni11Si4AlTi 022Cr19Ni5Mo3Si2N, 12Cr21Ni5Ti. Daha fazla sınıf standardda bulunabilir.
Ayrıca, ünlü 2205 çift fazlı çelik, Çin'in 022Cr23Ni5Mo3N'ine eşdeğerdir.
Son olarak, bazı web sayfaları ve hatta makaleler, çift fazlı paslanmaz çeliği yanlışlıkla çift fazlı paslanmaz çelik olarak adlandırmaktadır. Bifaz, iki tür metalografik yapının varlığını ifade eder, yönlü "yönelim" anlamına gelmez.
Kimyasal bileşim
| Sınıf |
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. Kaynak malzemesi seçimi için gereksinimler
Dublex paslanmaz çelik için kullanılan kaynak malzemesi, kaynak dikişinde ağırlıklı olarak östenit tarafından domine edilen bir dublex yapıya sahiptir ve ana korozyon direnci sağlayan elementler (krom, molibden, vb.) baz malzeme ile eşdeğer bir içeriğe sahiptir, böylece baz malzeme ile karşılaştırılabilir korozyon direnci sağlanır. Kaynakta östenit içeriğini sağlamak için genellikle nikel ve azot içeriğini artırmak, yani nikel eşdeğerini yaklaşık %2 ila %4 artırmak gereklidir. Dublex paslanmaz çelik baz malzemelerinde genellikle belirli bir miktarda azot içeriği bulunur ve kaynak malzemelerinde de belirli bir azot içeriği olması arzu edilir, ancak çok yüksek olmamalıdır, aksi takdirde gözeneklilik oluşur. Bu, yüksek nikel içeriğini kaynak malzemesi ile baz malzeme arasındaki önemli bir fark haline getirir.
Farklı korozyon direnci ve eklem tokluğu gereksinimlerine göre baz metalin kimyasal bileşimine uygun kaynak elektrotları seçin. Örneğin, Cr22 dublex paslanmaz çelik kaynak yaparken, E2209 kaynak elektrotları gibi Cr22Ni9Mo3 kaynak elektrotları kullanılabilir. Asidik kaynak elektrotları kullanıldığında, cüruf çıkarma mükemmeldir ve kaynak dikişi estetik olarak hoş görünür, ancak darbe tokluğu düşüktür. Kaynak metalinde yüksek darbe tokluğu ve tam pozisyon kaynak gerektiğinde, alkali kaynak elektrotları kullanılmalıdır. Kökün altını kaynak yaparken genellikle alkali kaynak elektrotları kullanılır. Kaynak metalinin korozyon direnci için özel gereksinimler olduğunda, süper dublex çelik bileşimine sahip alkali elektrotlar da kullanılmalıdır.
Katı gaz korumalı kaynak teli için, kaynak metalinin iyi korozyon direnci ve mekanik özelliklere sahip olmasını sağlarken, kaynak işlemi performansına da dikkat edilmelidir. Toz dolgu teli için, kaynak oluşumunun güzel olması gerektiğinde, rutil veya titanyum kalsiyum tipi toz dolgu teli kullanılabilir. Yüksek darbe tokluğu veya yüksek kısıtlama koşulları altında kaynak yapılması gerektiğinde, yüksek alkaliniteye sahip toz dolgu teli kullanılmalıdır.
Daldırma ark kaynağı için, kaynak ısıl etkilenen bölgenin ve kaynak metalinin gevrekleşmesini önlemek amacıyla, küçük ve orta boyutlu kaynak spesifikasyonları altında çok katmanlı ve çok geçişli kaynak elde etmek için daha küçük çaplı kaynak telleri kullanılması ve uygun alkali akıların kullanılması önerilir.
