ภาพรวมของดูเพล็กซ์สแตนเลส
เหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์แตกต่างจากเกรดดูเพล็กซ์มาตรฐานด้วยคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก เป็นวัสดุโลหะผสมสูงที่มีองค์ประกอบป้องกันการกัดกร่อนที่มีความเข้มข้นสูง เช่น โครเมียม (Cr) และโมลิบดีนัม (Mo) เกรดสเตนเลสซูเปอร์ดูเพล็กซ์หลัก S32750 ประกอบด้วยโครเมียมมากถึง 28.0% โมลิบดีนัม 3.5% และนิกเกิล (Ni) 8.0% ส่วนประกอบเหล่านี้ให้ความต้านทานพิเศษต่อสารกัดกร่อน รวมถึงกรด คลอไรด์ และสารละลายกัดกร่อน
โดยทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์สร้างขึ้นจากคุณประโยชน์ของเกรดดูเพล็กซ์ที่มีความเสถียรทางเคมีเพิ่มขึ้น ทำให้เป็นเกรดที่เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่สำคัญในภาคปิโตรเคมี เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หม้อต้มน้ำ และอุปกรณ์ภาชนะรับความดัน
สมบัติทางกลของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์
เกรด | ASTM A789 เกรด S32520 ผ่านการอบร้อน | ASTM A790 เกรด S31803 ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน | ASTM A790 เกรด S32304 ผ่านการอบร้อน | ASTM A815 เกรด S32550 ผ่านการอบร้อน | ASTM A815 เกรด S32205 ผ่านการอบร้อน |
โมดูลัสยืดหยุ่น | 200 เกรดเฉลี่ย | 200 เกรดเฉลี่ย | 200 เกรดเฉลี่ย | 200 เกรดเฉลี่ย | 200 เกรดเฉลี่ย |
การยืดตัว | 25 % | 25 % | 25 % | 15 % | 20 % |
ความต้านแรงดึง | 770 เมกะปาสคาล | 620 เมกะปาสคาล | 600 เมกะปาสคาล | 800 เมกะปาสคาล | 655 เมกะปาสคาล |
ความแข็งของบริเนล | 310 | 290 | 290 | 302 | 290 |
ความแข็งแรงของผลผลิต | 550 เมกะปาสคาล | 450 เมกะปาสคาล | 400 เมกะปาสคาล | 550 เมกะปาสคาล | 450 เมกะปาสคาล |
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน | 1E-5 1/เค | 1E-5 1/เค | 1E-5 1/เค | 1E-5 1/เค | 1E-5 1/เค |
ความจุความร้อนจำเพาะ | 440 – 502 จูล/(กก.·K) | 440 – 502 จูล/(กก.·K) | 440 – 502 จูล/(กก.·K) | 440 – 502 จูล/(กก.·K) | 440 – 502 จูล/(กก.·K) |
การนำความร้อน | 13 – 30 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) | 13 – 30 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) | 13 – 30 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) | 13 – 30 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) | 13 – 30 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) |
การจำแนกประเภทของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์
l ประเภทแรกคือประเภทโลหะผสมต่ำ โดยมีเกรดตัวแทนของ UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N) เหล็กไม่มีโมลิบดีนัม และค่า PREN คือ 24-25 สามารถใช้แทน AISI304 หรือ 316 ในการต้านทานการกัดกร่อนจากความเค้นได้
l ประเภทที่สองเป็นของโลหะผสมขนาดกลาง แบรนด์ตัวแทนคือ UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) ค่า PREN คือ 32-33 และความต้านทานการกัดกร่อนอยู่ระหว่าง AISI 316L และ 6% Mo+N austenitic สแตนเลส
l ประเภทที่สามเป็นประเภทโลหะผสมสูง ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วย Cr 25% โมลิบดีนัม และไนโตรเจน และบางชนิดก็มีทองแดงและทังสเตนด้วย เกรดมาตรฐาน UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N) ค่า PREN คือ 38-39 และความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กประเภทนี้สูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 22% Cr
l ประเภทที่สี่คือเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ซึ่งมีโมลิบดีนัมและไนโตรเจนสูง เกรดมาตรฐานคือ UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N) และบางเกรดยังมีทังสเตนและทองแดงอีกด้วย ค่า PREN มากกว่า 40 ซึ่งสามารถใช้ได้กับสภาวะปานกลางที่รุนแรง มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมซึ่งสามารถเทียบเคียงได้กับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกขั้นสูง
ประโยชน์ของดูเพล็กซ์สแตนเลส
ตามที่ระบุไว้ข้างต้น โดยปกติแล้ว Duplex จะทำงานได้ดีกว่าเหล็กแต่ละประเภทที่พบในโครงสร้างจุลภาค กล่าวได้ดีกว่าคือ การผสมผสานระหว่างคุณลักษณะเชิงบวกที่มาจากออสเทนไนต์และธาตุเฟอร์ไรต์ ทำให้เกิดโซลูชันโดยรวมที่ดีกว่าสำหรับสถานการณ์การผลิตที่แตกต่างกันจำนวนมาก
คุณสมบัติต้านการกัดกร่อน – ผลกระทบของโมลิบดีนัม โครเมียม และไนโตรเจนต่อความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมดูเพล็กซ์นั้นมีอยู่มากมาย ดูเพล็กซ์อัลลอยด์หลายตัวสามารถจับคู่และเกินประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนของเกรดออสเทนนิติกยอดนิยม รวมถึง 304 และ 316 ซึ่งมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการกัดกร่อนของรอยแยกและการกัดกร่อนแบบรูพรุน
l การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น – SSC เป็นผลมาจากปัจจัยทางบรรยากาศหลายประการ – อุณหภูมิและความชื้นเป็นสิ่งที่ชัดเจนที่สุด ความเค้นดึงเพิ่มปัญหาให้มากขึ้น เกรดออสเทนนิติกปกติมีความไวสูงต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น แต่สเตนเลสดูเพล็กซ์ไม่เป็นเช่นนั้น
ความเหนียว – ดูเพล็กซ์มีความทนทานกว่าเหล็กกล้าเฟอร์ริติก แม้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า ในขณะที่ประสิทธิภาพไม่ตรงกับเกรดออสเทนนิติกในแง่นี้จริงๆ
l ความแข็งแกร่ง – โลหะผสมดูเพล็กซ์สามารถแข็งแกร่งกว่าโครงสร้างออสเทนนิติกและเฟอร์ริติกถึง 2 เท่า ความแข็งแรงสูงขึ้นหมายความว่าโลหะยังคงมั่นคงแม้จะมีความหนาลดลง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการลดน้ำหนัก