استنلس استیل داپلکس (Duplex stainless steel) یکی از انواع آلیاژ استیل است که به دلیل محتوای کرم و نیکل بالا، استحکام زیادتر و مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارد. قیمت لوله و ورق داپلکس نسبت به مقاومت خوبی که دارد، مناسب است. این فلز ضد زنگ، قابلیت جوشکاری خوبی دارد و تمام فرآیندهای جوشکاری استاندارد را می‌توان بر روی آن اجرا کرد. متریال Duplex یک ترکیب با ریزساختاری متشکل از تقریباً 50٪ آستنیت و 50٪ فریت است. به همین دلیل آن را داپلکس نامیده‌اند؛ چون ریز ساختار آن دو فازی و مخلوطی از فازهای آستنیت و فریت است. در نتیجه، متریال Duplex ویژگی و مشخصه‌های مشابه با متریال آستنیتی و فریتی را نشان می‌دهد. ترکیب شیمیایی لوله و ورق داپلکس گرید 2205 و UR52N+ که دو تا از مهمترین گریدهای Duplex هستند را در ادامه مطلب ببینید.
استیل داپلکس درجۀ خاصی از آلیاژِ استنلس استیل است که در خود، ویژگی و خاصیت آلیاژ استنلس استیل گرید آستنیتی و فریتی را توأمان دارد. زیرا در ساختار آن، تقریباً 50 درصد آستنیت و 50 درصد فریت وجود دارد. همین امر باعث می‌شود تا داپلکس، مزیت‌های دو گرید آسنتیتی و فریتی را با جنبه‌های منفی کمتر، در خود داشته باشد. شکل زیر، تصویر میکروسکوپی از این دو فاز را نشان می‌دهد. فاز آستنیتی (زرد رنگ) همانند جزایری توسط فاز فریتی (آبی رنگ) احاطه شده است. هنگامی که فولاد ضد زنگ داپلکس ذوب می‌شود، از فاز مایع به یک ساختار کاملا فریتی جامد می‌شود. با سرد شدن مواد تا دمای اتاق، حدود نیمی از دانه‌های فریتی به دانه‌های آستنیتی (جزایر) تبدیل می‌شوند. نتیجه، ایجاد یک ترکیب با ریزساختاری متشکل از تقریبا 50٪ آستنیت و 50٪ فریت است.
لوله و ورق استنلس استیل داپلکس، مقاومت بالایی در برابر خوردگی بین دانه‌ای دارند. حتی در محیط های کلریدی و سولفیدی، مقاومت بسیار بالایی در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش از خود نشان می‌دهد. گریدهای سوپر داپلکس در برابر خوردگی‌ها مقاوم‌تر هم هستند. یکی از ویژگی های شاخص مقاطع داپلکس، خاصیت مغناطیسی آن‌هاست. این خاصیت می‌تواند به راحتی آنها را از درجه‌های آستنیتی معمولی ضد زنگ متمایز کند.
عناصر موجود در ترکیب استیل داپلکس عبارتست از:
علاوه بر عناصر بالا، گاه از مولیبدن، نیتروژن و مس برای تأثیرگذاری بیشتر بر خصوصیات محصول نهایی استفاده شود.
از آلیاژ داپلکس برای تولید انواع لوله و پروفیل استنلس استیل، ورق استیل، اتصالات و فلنج استفاده می شود. برای درمان حرارتی این محصولات، می‌توان از روش آنیلینگ استفاده کرد و به این ترتیب، سختی مقاطع را افزایش داد. درمان حرارتی را می‌توان با حرارت دادن مقاطع مورد نظر تا حدود 1100 درجۀ سانتیگراد و سپس خنک کردن سریع آنها انجام داد.
مفهوم آلیاژهای استنلس استیل داپلکس در اوایل دهه 1920 مورد بحث قرار گرفت. اما تولید اولین آلیاژهای داپلکس تا دهه 1930 آغاز نشد. آلیاژهای Duplex اولیه عمدتاً به تولید ریخته‌گری و کاربردهای خاص محدود می شدند زیرا حاوی مقدار نسبتاً بالایی کربن بودند.
در پایان دهه 1960، کربن زدایی به کارخانه‌های ریخته‌گری فلز اجازه داد تا فولادهای کم کربن با محتوای کروم و نیکل بالا ایجاد کنند و در عین حال ساختار فریت و آستنیت را متعادل کنند. کربن‌زدایی و افزایش محتوای کروم و نیکل منجر به پیدایش نسل جدیدی از آلیاژهای داپلکس با عملکرد بهتر و نقاط منفی کمتر شد. این نسل، شباهت زیادی به آلیاژهای مدرن امروزی، به ویژه Duplex 2205 داشت. در استانداردهای جدیدتر، از مقادیر متفاوتی از کروم، نیکل و مولیبدن استفاده می کنند.
2205 وUR52N+ دو گرید معروف فولاد ضد زنگ داپلکس هستند.
پرکاربردترین استیل داپلکس، گرید 2205 است. نام 2205 از ترکیب این گرید برگرفته شده است که حاوی 22% کروم و 5% نیکل است.
UR52N+ یک گرید سوپر داپلکس محبوب است ک استحکام بالایی داشته و یک مقاومت استثنایی در برابر خوردگی دارد. تفاوت گرید UR52N+ با گرید 2205، تفاوت در ترکیب آن هاست. UR52N+ حاوی مس است و در 2205 این عنصر وجود ندارد. حضور مس، مقاومت استیل داپلکس UR52N+ را در برابر کلریدهای داغ و اسیدهای احیا کننده قوی مثل اسید سولفوریک بالا می برد.
UR52N+ نام تجاری ثبت شده گروه Usinor است. نام‌های دیگری که با آن شناخته می‌شود در جدول زیر آورده شده است. استیل داپلکس گریدهای دیگری هم دارد که بیشتر آنها از گریدهای اختصاصی هستند که توسط تولیدکنندگان فردی توسعه یافته و تولید می‌شوند.
خصوصیات لوله و ورق استنلس استیل داپلکس که از گرید 2205 و UR52N+ ساخته می‌شوند، به لحاظ ترکیب شیمیایی، ویژگی‌های فیزیکی و خصوصیات مکانیکی در جداول زیر آورده شده است. با افزایش مقادیر مولیبدن، نیتروژن و کروم در ترکیب آلیاژ، مقاومت در برابر کلریدها و خوردگی‌های بین دانه‌ای افزایش می‌یابد.
استیل Duplex تقریباً دو برابر استنلس استیل های آسنیتی یا فریتی معمولی استحکام دارد.
چقرمگی و شکل پذیری: استنلس استیل داپلکس چقرمگی و شکل پذیری بسیار بهتری نسبت به گریدهای فریتی دارد. اما به عالی بودن گرید آستنیتی نمی رسد.
مقاومت در برابر خوردگی، به ترکیب آلیاژ فولاد ضد زنگ بستگی دارد. برای مقاومت در برابر خوردگی حفره‌های کلرید و شکاف، محتوای کروم، مولیبدن و نیتروژن آنها بسیار مهم است. محدوده و میزان مقاومت استیل گرید داپلکس مشابه استیل آسنیتی گرید 304 و 316 است.
فولادهای زنگ نزن دوبلکس مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی‌های تنشی یا خوردگی های ناشی از ترک خود نشان می‌دهند. آن ها این ویژگی خود را از طرف فریتی به ارث برده‌اند! خوردگی‌های تنشی می‌تواند تحت شرایط خاصی (مثل حضور کلریدها، رطوبت، درجه حرارت بالا) برای آستنیتیک‌های استاندارد مانند انواع 304 و 316 مشکل ساز باشد.
محتوای بالای کروم موجود در داپلکس، از آن در برابر خوردگی محافظت می کند. با این حال، این مقادیر بالا از عنصر کروم، سبب شکنندگی آن در دماهای بالاتر از 300 درجۀ سانتی گراد خواهد شد. در دماهای پایین، فولادهای ضد زنگ دوبلکس انعطاف پذیری بهتری نسبت به گریدهای فریتی و مارتنزیتی دارند. گریدهای Duplex را می توان به راحتی تا حداقل 50- درجه سانتی گراد استفاده کرد.
مقدار دو عنصر نیکل و مولیبدن در استنلس استیل داپلکس کمتر از همتایان آستنیتی شان است. این در حالیست که مقاومت خوردگی مشابهی دارند. با توجه به محتوای آلیاژی کمتر در گرید داپلکس، قیمت لوله و ورق استیل داپلکس نسبت به استیل آستنیتی پایین تر است. علاوه بر این، به دلیل آنکه استحکام تسلیم آن در مقایسه با گرید آستنیتی بالاتر است، اغلب می‌توان ضخامت مقطع استیل Duplex را کاهش داد. این ویژگی ها می‌تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در وزن و هزینه خرید، در مقایسه با استیل‌های آستنیتی شود.
مقاطع ساخته شده از استیل داپلکس قابل ماشینکاری است، اما استحکام زیاد آن، ماشینکاری را دشوار می‌کند. به عنوان مثال، ماشین کاری ورق استیل داپلکس 2205 حدود 20٪ کندتر از ورق استیل 304 است.
ماشینکاری باید با در نظر گرفتن و رعایت موارد زیر انجام شود:
فولاد ضد زنگ داپلکس قابلیت جوشکاری خوبی دارد. تمام فرآیندهای جوشکاری استاندارد را می توان بر روی آن اجرا کرد. اگرچه به اندازه گریدهای آستنیتی راحت جوش داده نمی‌شوند، اما انبساط حرارتی کم در گریدهای Duplex، اعوجاج و تنش های پسماند پس از جوشکاری را کاهش می دهد. ماده پر کنندۀ پیشنهادی و توصیه شده برای استنلس استیل 2205، 2209 است.
ورق و پروفیل‌های استیلی که از گرید داپلکس ساخته می‌شوند، به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، استحکام بیشتر و قیمت مقرون به صرفه، در صنایع و بازارهای کاربرد دارد؛ از جمله:
سحر کوه فر
لیسانس زمین‌شناسی کاربردی، ارشد پترولوژی، سئوکار، نویسنده محتوای وبسایت؛ دارای مقالات تخصصی کنفرانسی و علمی - پژوهشی در زمینۀ زئولیت. علاقه‌مند به سنگ‌ها، فلزات، نفت و گاز و ژنز آنها در زمین و روش‌های اکتشاف آنها؛ حامی زمین و محیط زیست...