Dubleks çelik: açıklama, teknik özellikler ve özellikler

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Bugün, dubleks çelik giderek daha popüler hale geliyor. Pratik olarak metalurji alanındaki tüm şirketler bu tip paslanmaz alaşımların üretimi ile uğraşmaktadır. Dubleks çeliğin ne olduğu ve ne gibi avantajları olduğu hakkında daha fazla bilgiyi bu makalede okuyabilirsiniz.

Genel bilgi

Dubleks çelik tüm dünyada tanınır. Hangi özelliklere sahip? İlk olarak, bu malzemenin yüksek mukavemeti, herhangi bir ürünün nihai ağırlığını az altmaya izin verir. İkincisi, korozyona karşı muazzam direnci ile ünlüdür. Bu, özellikle stres korozyonu çatlama direnci düşünüldüğünde fark edilir.

Şu anda hammaddenin üreticilere henüz aşina olmadığını ve bu nedenle birkaç yılda bir dubleks çeliğin tüm özellikleri hakkında teknik makalelerin değerlendirildiği konferansların düzenlendiğini söylemeye değer. Şimdiye kadar, bu tür ürünlere oldukça yüksek ilgi olmasına rağmen, küresel pazar payı sadece %1-3'tür.

Olay tarihi

Yaratma fikrinindubleks çelik 1920'de doğdu. Ancak ilk malzeme sadece 1930'da İsveç'te ortaya çıktı. Bu tür hammaddelerin geniş dağılımı ve kullanımı ancak son on yılda başlamıştır. Bunun temel nedeni, bu yıllarda üretim teknolojisinin büyük ölçüde geliştirilmiş olmasıdır. Özellikle üreticiler nitrojen içeriklerini daha hassas bir şekilde kontrol edebildiler.

Duplex paslanmaz çeliğin yararlarını ve neden doğduğunu anlamak için diğer iki ana türü anlamanız gerekir.

AISI 304 veya 08X18H10 olan östenitik alaşımların yanı sıra AISI 430 veya 12X17 ferritik kalitelerinin üretimi oldukça kolaydır. Adından da anlaşılacağı gibi, esas olarak östenit veya ferritten oluşurlar. Yaygın olarak kullanılmasına rağmen teknik eksiklikleri vardır.

Geleneksel çeliklerin dezavantajları

Östenitik çelikler hakkında konuşursak, dezavantajlar arasında düşük mukavemet ve ayrıca stres korozyon çatlamasına karşı düşük direnç bulunur. Ferritik malzemeye gelince, gücü biraz daha yüksektir, ancak yine de ideale "ulaşmaz". Ek olarak, çeliğin kaynaklanabilirliği artan malzeme kalınlığı ile büyük ölçüde bozulur ve düşük sıcaklıklarda oldukça kırılgan hale gelir.

Östenitik alaşımın bir diğer küçük dezavantajı, bileşimdeki nikel içeriğidir. Bu, ürünün daha yüksek maliyetine yol açar ve elbette hiçbir son tüketici bundan memnun değildir.

Çift yönlü avantajlar

Dubleks paslanmaz çelik yaratma fikri, yeni, daha yüksek kaliteli bir malzeme elde etmek için ferritik ve östenitik tabanı eşitleme arzusundan geldi. Yaklaşık olarak aynı miktarda ferritik ve östenitik çelik aşağıdaki faydaları sağladı:

• Yüksek güç. %0,2'deki akma dayanımı aralığı, östenitik veya ferritik alaşımlarda görülebilecek olandan 150 ila 200 MPa daha fazla olan 400 ila 450 MPa olacaktır. Bu, gücü kaybetmeden ürünün kalınlığını az altmanın mümkün olmasına yol açtı. Ve kalınlıktaki azalma, nihai kütlede bir azalmaya neden oldu. Bu, yapı yapıları, tanklar ve basınçlı kaplar alanında çok önemlidir.
• Dubleks çeliğin mukavemetin yanı sıra avantajları nelerdir? Metalin kaynaklanabilirliği, büyük kalınlıklarda bile oldukça iyidir.
• Yüksek darbe dayanımı. Ferritik alaşımlardan çok daha iyi. Bu, özellikle ortam hava sıcaklığı -50'ye ve bazen -80 santigrat dereceye düştüğünde geçerlidir.
• Gerilme korozyonu çatlamasına karşı yüksek direnç. Östenitik malzemeler bu kusura çok yatkındır. Bu parametre, bira tankları, yoğunlaştırıcılar, havuz çerçeveleri gibi sektörlerde önemli bir rol oynar.
• Dubleks çelik kazanlar, östenit kazanlardan çok daha güvenilirdir.

Çatlama

Şu anda düzenliçelik, korozyon çatlaması veya SCC - Stress Corrosion Cracking gibi bir kusura maruz kalır. Bu tip korozyon genellikle belirli koşullar altında meydana gelir. Neden olan ajan, güçlü bir çekme gerilimi, yüksek sıcaklık (sıfırın üzerinde 50 santigrat derece) olabilir. Ve yüzme havuzları hakkında konuşursak, o zaman sürekli suya maruz kalma nedeniyle, bu tür korozyon 25 derecede bile meydana gelebilir.

Östenitik çelik kaliteleri bu kusurdan oldukça etkilenir. ASTM ve diğer kalitelere göre bir ferritik alaşımın yanı sıra dubleks paslanmaz çelik a890 3a bu konuda daha güvenilirdir. Yüksek direnç katsayısı, bu malzemenin su ısıtıcıları, bira tankları, tuzdan arındırma tesislerinin üretiminde kullanılmasına izin verir. Yani sıcaklığın arttığı ve sıvılarla temasın olduğu yerler.

Sıradan östenitik çeliklerden havuz iskeleti yapmak bu kusurdan dolayı kesinlikle yasaktır. Daha önce, çok yüksek nikel içeriğine sahip bir alaşım kullanmak gerekiyordu, bu da ürünün maliyetinde bir artışa neden oldu. Günümüzde dubleks veya süper dubleks çelik kullanılabilir.

"Süper" ve "Hiper" dubleks malzeme

Ferritik krom çeliğine nikel eklerseniz karışık bir taban yapısı elde edebileceğinizi söylemeye değer. Yani hem östenit hem de ferrit içerecektir. Zaten netleştiği gibi, dubleks malzeme olarak adlandırılmaya başlayan tam olarak böyle bir karışımdı. "Süper" veya "hiper" dubleks çelik önekleri, hammaddenin artırılmışalaşım bileşenlerinin miktarı. Bu, geleneksel malzemelerden daha fazla korozyon direnci olduğunu gösterir.

"Süper" ve "hiper" dubleks çelik, gaz üretim ekipmanlarında oldukça aktif olarak kullanılmaktadır. Ayrıca hammaddeler gıda, kimya, inşaat ve hatta tıp endüstrilerinde kullanılmaktadır.

Kaynak malzemesi

Bu ürünün iyi kaynaklanabilirliğine rağmen, belirli kurallara uyulmalıdır. Kaynak işlemine başlamadan önce şunlara dikkat edin:

• Malzemenin iyi kalitede nüfuz etmesini sağlamak için, derzin kökündeki boşluk ve kenarların kesme açısı, sıradan çelikten biraz daha büyük yapılmalıdır;
• Eklem ve bu yerin etrafındaki metalin her türlü kontaminasyondan tamamen temizlenmesi önerilir;
• sadece korozyona dayanıklı metal telden yapılmış fırçalar kullanılabilir;
• kaynak elektrodu kuru olmalıdır.

Dubleks çeliği kaynak yaparken şu kurallara uyun:

• Isı girişi gibi bir parametrenin izlenmesi çok önemlidir. Çok düşük veya tersine çok yüksek olmamalıdır. Sıradan dubleks çelik için kaynak sırasında 0,5-2,5 kJ/mm aralığına uyulmalıdır. Ayrıca, pasolar arası sıcaklık 200 santigrat dereceden fazla olmamalıdır.
• Kaynağın arkasında cüruf görünmemelidir. Burada dikişin kökünü koruyacak doğru gazı seçmek çok önemlidir. Koruyucu amaçlar için en yaygın olarak kullanılan gaz karışımı, yüksek saflıkta argon ve hidrojen veya nitrojendir.
• Kaynak yalnızca yüksek nitelikli bir kişi tarafından yapılmalıdır. Bunun nedeni, yanık yerlerinde metalin korozyon eğilimini büyük ölçüde artıracağı ve ayrıca çatlama olasılığının yüksek olmasıdır.
• Kaynak sırasında elektrotta geniş enine titreşimler yapmayın. Bu, kurallara aykırı olacak çok fazla ısı girdisine yol açabilir.

Kaynak sonrası çalışma

Kaynak sonrası uyulması gereken belirli kurallar vardır.

• Kaynak metalinin yüksek korozyon koruması sağlamak için iyice temizlenmesi gerekir. Oksit filmi tamamen çıkarmak ve tüm cüruf kalıntılarını çıkarmak gerekir.
• Fırçalama işi sadece elle ve sadece korozyon direnci özelliklerine sahip tel fırça ile yapılır. Mekanik cihazlar kullanılırsa bu, dikiş bölgesinde mikro yırtılmalara neden olabilir ve bu da mukavemetini az altır.
• Çoğu zaman kaynaktan sonra dikişin ısıl işlemine gerek yoktur.

Hammadde eksiklikleri

Malzemenin yaygınlaşmasına ve görünüşte bariz ve önemli avantajlarına rağmen, hala evrensel olarak tanınmadı ve büyük olasılıkla pazarda asla liderliği ele geçiremeyecek. Bu birkaç dezavantajdan kaynaklanmaktadır,hangi bilmeye değer. Onlar yüzünden böyle bir alaşım her zaman "niş" olacaktır.

Hemen malzemenin yüksek mukavemeti ile başlamaya değer. Bu önemli bir avantaj gibi görünebilir, ancak metali mekanik yollarla veya basınçla işlemek gerektiğinde büyük bir dezavantaj haline gelir. Yüksek mukavemetin bir başka dezavantajı, plastik deformasyon olasılığında güçlü bir azalmadır. Bu nedenle dubleks hammaddeler aslında sünekliği yüksek olması gereken hiçbir ürünün üretimi için uygun değildir.

Plastiklik iş için kabul edilebilir bir seviyede olsa bile, yine de büyük çaba sarf etmeniz gerekiyor. Bu nedenle, petrol ve gaz armatürleri için dubleks çelikler ve alaşımlar yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Bir sonraki dezavantaj, dubleks paslanmaz çeliği eritmenin büyük teknolojik karmaşıklığıdır. Östenitik ve ferritik malzemelerin eritilmesi çok daha kolaydır. Özellikle ısıl işlem sürecinde üretim teknolojisi ihlal edilirse, malzemede ostenit ve ferritin yanı sıra tamamen istenmeyen başka fazlar oluşacaktır. Çoğu zaman, sigma aşaması veya 475 derece kırılganlık meydana gelir.

Hammaddelerde istenmeyen aşamalar

Sigma fazı böyle bir üründe 1000 santigrat derece ve üzerinde oluşur. Tipik olarak, bu sıcaklıklar, kaynak sonrası veya üretim sırasında soğutma işlemi yeterince hızlı değilse ortaya çıkar. Ek olarak, daha fazla alaşım elementi içerilecektir.kompozisyon, böyle bir fazın ortaya çıkma olasılığı o kadar yüksektir. Başka bir deyişle, süper dubleks veya hiper dubleks çelik oluşturmak son derece zordur.

475 derecelik kırılganlığa gelince, alfa darbesi adı verilen bir fazın oluşması durumunda ortaya çıkar. Adından da anlaşılacağı gibi, en tehlikeli sıcaklık 475 santigrat derecedir, ancak sorun çok daha düşük değerlerde, yaklaşık 300 derecelerde de ortaya çıkabilir. Bu nedenle, bu tür hammaddelerden ürünlerin kullanımına maksimum sıcaklık kısıtlaması getirilir. Doğal olarak bundan dolayı çeliğin kapsamı daha da daralmıştır.

Yukarıdakilerin tümüne dayanarak, böyle bir sonuca varabiliriz. Dubleks çelik kaliteleri, standart malzemeler için iyi bir çözüm ve alternatiftir, ancak kapsamı çok dardır.

Sonuçlar

Dubleks alaşımı diğer metal türlerinden çok daha az kullanılır. Ancak bazı bölgelerde popülerdir. Çoğu zaman petrokimya alanında, otomotiv endüstrisinde ve yüzme havuzlarının üretiminde kullanılır. Mükemmel kaynaklanabilirlik, korozyon direnci ve yüksek aşınma direnci, bu malzemeyi birçok kişi için gerçek bir keşif haline getirir.