ترکیبات شیمیایی معمول لوله های فولادی ضد زنگ فوق آستنیتی چیست؟

محتوای نیکل بالا برای پایداری آستنیت

لوله های فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی متعلق به خانواده فولاد زنگ نزن آستنیتی با آلیاژ بالا است. بارزترین ویژگی میزان بالای نیکل آنهاست. نیکل فاز آستنیت را تثبیت می کند، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری در دمای پایین را بهبود می بخشد. محتوای نیکل معمولی بسته به درجه خاص از 20٪ تا 35٪ متغیر است. محتوای نیکل بالا از تشکیل مارتنزیت در حین جوشکاری و پردازش حرارتی جلوگیری می کند و از پایداری ریزساختاری در هر دو شرایط دمای بالا و دمای پایین اطمینان حاصل می کند.

محتوای مولیبدن بالا برای افزایش مقاومت در برابر سوراخ شدن

مولیبدن یک عنصر آلیاژی کلیدی در لوله های فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی است. وجود آن به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خوردگی حفره ای در محیط های حاوی کلرید را بهبود می بخشد. محتوای مولیبدن معمولی از 4٪ تا 7٪ متغیر است که برخی از گریدهای مقاومت بالا تا 8٪ می رسد. مولیبدن پتانسیل خوردگی موضعی را افزایش می دهد و از خوردگی حفره ای و شکافی جلوگیری می کند. این باعث می شود این لوله ها برای نمک زدایی آب دریا، خطوط لوله شیمیایی و کاربردهای دریایی ایده آل باشند.

کروم برای محافظت کلی در برابر خوردگی

کروم در تمام فولادهای ضد زنگ ضروری است و لوله های فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی معمولاً حاوی 20 تا 25 درصد کروم هستند. کروم یک لایه اکسیدی پایدار و متراکم را روی سطح تشکیل می دهد که به عنوان یک مانع در برابر خوردگی عمومی عمل می کند. محتوای بیشتر کروم مقاومت در برابر اکسیداسیون را بهبود می بخشد و دوام لوله را در محیط های شیمیایی و دمای بالا افزایش می دهد.

نیتروژن برای استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی

اگرچه نیتروژن در مقادیر کم وجود دارد، اما تأثیر قابل توجهی بر خواص لوله های فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی دارد. محتوای نیتروژن معمولی از 0.2٪ تا 0.5٪ متغیر است. نیتروژن ماتریس آستنیتی را تقویت می کند و قدرت تسلیم و مقاومت در برابر خزش را افزایش می دهد. نیتروژن همچنین مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و ترک خوردگی تنشی را بهبود می بخشد و عملکرد مکانیکی پایداری را در محیط های با دمای بالا، فشار بالا و غنی از کلرید ارائه می دهد.

عناصر کمیاب و کنترل ناخالصی

علاوه بر نیکل، مولیبدن، کروم و نیتروژن، این فولادهای زنگ نزن حاوی مقادیر جزئی منگنز، سیلیکون، مس، تیتانیوم و نیوبیم هستند تا خواص متالورژی، پاسخ عملیات حرارتی و پایداری دانه را افزایش دهند. ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر به شدت تا سطوح بسیار پایین کنترل می شوند تا از کاهش مقاومت در برابر خوردگی یا نقص جوش جلوگیری شود. لوله های با کیفیت بالا معمولا گوگرد را زیر 0.005٪ و فسفر را زیر 0.03٪ نگه می دارند که از پایداری طولانی مدت در محیط های شیمیایی تهاجمی اطمینان می دهند.

نمرات معمولی و نمونه های ترکیب شیمیایی

نمرات معمول لوله فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی شامل 904L، 254SMO و AL-6XN است.

• 904L: نیکل 24٪ - 26٪، کروم 19٪ - 21٪، مولیبدن 4٪ - 5٪، مس 1.5٪ - 2٪

• 254SMO: نیکل 20-22٪، کروم 20٪ - 21٪، مولیبدن 6٪ - 6.5٪، نیتروژن 0.2٪

• AL-6XN: نیکل 24-26 درصد، کروم 20-22 درصد، مولیبدن 6-7 درصد، نیتروژن 0.2-0.3 درصد

این ترکیبات با آلیاژ بالا مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ناشی از کلرید ایجاد می کنند و در عین حال عملکرد مکانیکی و جوشکاری قوی را حفظ می کنند.

تاثیر بر عملکرد برنامه

ترکیبی از نیکل بالا و مولیبدن بالا مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی را افزایش می دهد. کروم از اکسیداسیون کلی محافظت می کند و نیتروژن ساختار آستنیتی و خواص مکانیکی را تقویت می کند. بهینه سازی عناصر ردیابی و کنترل دقیق ناخالصی، عملکرد طولانی مدت پایدار را در پردازش شیمیایی، نمک زدایی آب دریا، سکوهای دریایی و محیط های خورنده با دمای بالا تضمین می کند. طراحی ترکیب شیمیایی مناسب، لوله‌های فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی را قادر می‌سازد تا در شرایط سخت جایگزین فولادهای زنگ نزن آستنیتی و دوبلکس شوند.

روندهای صنعت

تقاضای رو به رشد برای لوله کشی با کارایی بالا و مقاوم در برابر خوردگی در صنایع نمک زدایی آب دریا، پتروشیمی و صنایع فراساحلی باعث تکامل لوله های فولادی ضد زنگ سوپر آستنیتی می شود. گرایش ها بر محتوای آلیاژ بالاتر، ناخالصی های کمتر و سازگاری محیطی بهینه تمرکز دارند. تحقیقات بر افزایش نسبت نیتروژن و مولیبدن، تنظیم دقیق تعادل عناصر جزئی و افزایش مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا تأکید دارد. تولیدکنندگان در حال پیشرفت متالورژی دقیق و شیوه‌های تولید پایدار هستند تا الزامات عملکرد سخت‌گیرانه‌تری را برآورده کنند و استفاده از این لوله‌ها را در کاربردهای صنعتی سخت‌تر گسترش دهند.