الصلب المقاوم للصدأ من الدرجة دوبلكس ٢٢٠٥ مقابل الصلب المقاوم للصدأ من الدرجة ٣١٦ل: القوة، ومقاومة الكلوريد، ومتى يجب الترقية

مقارنة سريعة بين الفولاذ المقاوم للصدأ ٢٢٠٥ والفولاذ المقاوم للصدأ ٣١٦ل

المقارنة بين السبائك 2205 و316L من حيث التركيب الكيميائي والبنية المجهرية

يبدأ الفرق بين السبيكتين 2205 و316L من التركيب الكيميائي والبنية المجهرية.

الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة ٣١٦إل

سبائك 316L، الرمز القياسي UNS S31603، هي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يساعد الكروم في تكوين السطح الخامل المقاوم للتآكل، بينما يدعم النيكل البنية الأوستنيتية، ويحسّن الموليبدينوم مقاومة التآكل الموضعي مقارنةً بدرجات مثل 304.

يُشير الرمز «L» إلى النسخة منخفضة الكربون من سبيكة 316. ويُسهم انخفاض محتوى الكربون في تقليل خطر التحسُّس والتأكل بين الحبيبات المرتبط به أثناء عمليات اللحام.

للحصول على نظرة أوسع تشمل التركيب والخصائص والتطبيقات، راجع دليلنا المتعلق بـ ما هي سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L .

الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور 2205

يتكوَّن الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور 2205 من طورين: الفريت والأوستنيت. ويعود معظم خصائصه المهمة إلى هذا التركيب المزدوج، ومن أبرزها قوته العالية جداً ومقاومته الأقوى لتشقُّق التآكل الإجهادي الناتج عن الكلوريد مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التقليدي مثل 316L.

ويُشترى عادةً تحت الرمز القياسي UNS S32205 أو S31803، وذلك حسب مواصفات المنتج ومتطلبات المشروع.

مقارنةٌ نموذجية في التركيب الكيميائي

هذه الأرقام مخصصة للمقارنة فقط. ويجب أن تتبع الحدود الكيميائية النهائية المواصفات القياسية المعمول بها من ASTM أو ASME أو EN أو مواصفات المشروع.

قيمة PREN ومقاومة التآكل الكلوريدية

يلعب الكروم والموليبدينوم والنيتروجين أدواراً مهمة في مقاومة التآكل الموضعي. وأداة المقارنة المستخدمة عادةً هي رقم مكافئ المقاومة للتآكل النقطي (PREN) .

وباستخدام تركيبات نموذجية، فإن درجة الصلب القياسي 316L تمتلك عادةً قيمة PREN في منتصف العشرينيات، بينما تتجاوز درجة الصلب الدوبلكس 2205 عادةً 30 وغالباً ما تكون في منتصف الثلاثينيات.

وهذا يساعد في تفسير سبب كون 2205 توفر هامشاً تشغيلياً أوسع عادةً مقارنةً بـ 316L أمام التآكل الناجم عن الكلوريدات مثل التآكل النقري والتآكل الشقي.

كما تتأثر الأداء الفعلي للتآكل أيضاً بـ:

• تركيز الكلوريدات؛
• درجة حرارة التشغيل؛
• الأس الهيدروجيني (pH)؛
• مستوى الأكسجين؛
• الملوثات الكيميائية؛
• الرواسب والتآكل؛
• الشقوق ومناطق الحشوات؛
• ظروف التدفق أو السكون؛
• حالة السطح؛
• جودة اللحام والتصنيع.

المقارنة بين سبيكة الدوبلكس 2205 وسبيكة الأوستنيتيك 316L من حيث الخصائص الميكانيكية والمتانة

تُعَد المتانة إحدى أوضح الفروقات بين هاتين الدرجتين.

توفر سبيكة الدوبلكس 2205 عادةً ما يقارب ضعف حد الخضوع لمثيلاتها من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتيكي التقليدي مثل 316L. وتعتمد المتطلبات الميكانيكية الدقيقة على شكل المنتج وسمكه والمعيار المعمول به وحالة التوريد.

القيم المذكورة أعلاه تُستخدم فقط لأغراض المقارنة. وقد تختلف المتطلبات الميكانيكية حسب نوع المواصفات الخاصة بالألواح والصفائح وأنابيب الضغط والقضبان.

يمكن أن تُعدّ الزيادة في المتانة لدى سبيكة الدوبلكس ٢٢٠٥ مفيدة في:

• أنابيب الضغط؛
• الأوعية الخاضعة للضغط؛
• الهياكل البحرية؛
• الخزانات الكيميائية؛
• المكونات الحاملة للأحمال؛
• المعدات الحساسة للوزن.

عندما يسمح رمز التصميم المعمول به، فقد تتيح مقاومة الشد الأعلى استخدام سماكة أقل وبالتالي خفض الوزن الإجمالي للمواد.

مقاومة التآكل في البيئات المحتوية على الكلوريد: 2205 مقابل 316L

التآكل بالحفر

تعتمد الفولاذات المقاومة للصدأ على طبقة رقيقة من أكاسيد غير نشطة لمقاومة التآكل. ويمكن لأيونات الكلوريد أن تُحدث ضررًا محليًّا في هذه الطبقة وتُكوِّن حفرًا صغيرةً لكنها عميقة.

يؤدي الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316L أداءً جيِّدًا في العديد من التطبيقات المتعلقة بالماء والغذاء والصناعات الدوائية والكيميائية. ومع ذلك، فإن هامش مقاومته للتآكل ينخفض تدريجيًّا مع ازدياد تركيز الكلوريد أو درجة الحرارة أو شدة البيئة.

يوفّر الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع دوبلكس ٢٢٠٥ مقاومةً أفضل عمومًا للتآكل الناتج عن الكلوريدات بسبب محتواه من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين.

التآكل الحبيبي

يمكن أن تؤدي الشقوق الموجودة تحت الحشوات أو الرواسب أو الوصلات أو الأسطح المتداخلة إلى خلق كيمياء محلية أكثر عدوانيةً مقارنةً بالسائل العملياتي المحيط.

يوفّر الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع ٢٢٠٥ مقاومةً أفضل عمومًا لتآكل الشقوق مقارنةً بـ٣١٦إل، رغم أنه لا ينبغي اختيار أيٍّ من هذين المادتين استنادًا فقط إلى اسم الدرجة عندما تتواجد ظروف شديدة التعرّض للكلوريدات وشقوق ضيّقة.

التشقق التآكلي الناتج عن كلوريد

يُشار عادةً إلى تشقّق الإجهاد الناتج عن الكلوريدات باسم SCC ويحدث هذا النوع من التشقّقات عندما تتعرّض مادةٌ عرضةٌ لهذا النوع من التآكل في آنٍ واحدٍ إلى إجهاد شدّ وإلى بيئةٍ تحتوي على كلوريدات وتسبّب ضررًا.

تصبح الدرجات الأوستنيتية مثل ٣١٦إل أكثر عرضةً تدريجيًّا لتآكل التشقّق بالإجهاد الناتج عن الكلوريدات مع ارتفاع درجة الحرارة وشدّة البيئة.

إن البنية الفيريتية-الأوستنيتية لفولاذ دوبلكس ٢٢٠٥ تمنحه مقاومةً أقوى بكثيرٍ لهذا النوع من الفشل.

وهذا أحد الأسباب التي تدفع المهندسين عادةً إلى تقييم أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع دوبلكس ٢٢٠٥ للاستخدام في الأنظمة البحرية الخارجية، ومحطات تحلية المياه، ومعالجة المواد الكيميائية، وأنظمة الأنابيب المعرضة للكلوريد.

مقارنة بين سبيكة 2205 وسبيكة 316L في التطبيقات البحرية ومياه البحر

من الأسئلة الشائعة لدى المشترين ما إذا كانت سبيكة الدوبلكس 2205 يجب أن تحل تلقائيًا محل سبيكة 316L في خدمات مياه البحر.

والجواب هو لا. فطبيعة التعرُّض الفعلي لمياه البحر هي العامل الحاسم.

يوفِّر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ٢٢٠٥ هامش مقاومة تآكل أوسع بكثيرٍ مقارنةً بـ٣١٦L، ويُقيَّم عادةً لمعدات التحلية وأنابيب المياه البحرية والمعدات البحرية للمعالجة وأنظمة المياه شبه المالحة.

للمعدات القائمة على الصفائح والتصنيع، راجع لوحة فولاذية من نوع 2205 دوبلكس .

٣١٦L مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ٢٢٠٥: أيُّهما تختار؟

هذه إرشادات فحص أولي وليست قواعد تلقائية لاختيار المواد. ويجب أخذ وسط التشغيل وتركيزه ودرجة حرارته وضغطه وظروف التشابك والعمر التصميمي المطلوب في الاعتبار.

متى يظل الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة ٣١٦ لاء كافياً؟

وجود أيونات الكلوريد لا يعني تلقائياً أنَّه يجب استبدال الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة ٣١٦ لاء بالفولاذ المزدوج ٢٢٠٥.

تبقى درجة ٣١٦ لاء مستخدمةً على نطاق واسع في:

• معدات الأغذية والمشروبات؛
• المعالجة الصيدلانية؛
• أنظمة المياه العذبة؛
• المعالجة الكيميائية المتوافقة؛
• الخزانات الصناعية العامة؛
• التطبيقات المعمارية والساحلية التي لا تتضمَّن غمرًا شديدًا؛
• المعدات المصنَّعة التي تكون فيها سهولة التشكيل واللحام أولوية.

لشراء المنتجات المسطحة، راجع صفائح ولوحات الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316L .

لتطبيقات الأنابيب والأنابيب المفرغة، راجع الأنابيب والمُجَوَّفَات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجتين 316 و316L .

لحام سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 مقارنةً بـ 316L

لحام سبيكة 316L

تُعَدُّ سبيكة 316L إحدى أكثر درجات الفولاذ المقاوم للصدأ انتشاراً في عمليات التصنيع. ولدى معظم العاملين المتمرسين في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ إجراءاتٌ راسخةٌ مسبقاً لعمليات قطع هذه السبيكة وت formingها ولحامها.

كما أن مرونتها النسبية العالية تُسهِّل العديد من عمليات التشكيل مقارنةً بالسبيكة الدوبلكس 2205.

لحام السبيكة الدوبلكس 2205

تتميَّز السبيكة الدوبلكس 2205 بقابلية جيدة للحام عند استخدام الإجراءات المناسبة. ومع ذلك، يتطلَّب اللحام تحكُّماً أكبر، لأن معدن اللحام والمنطقة المتأثرة حرارياً يجب أن يحتفظا بتوازنٍ مناسبٍ بين الفريت والأوستنيت.

تشمل العوامل المهمة ما يلي:

• إجراءات لحام مؤهلة؛
• مدخل حراري خاضع للرقابة؛
• درجة حرارة التماس بين المراحل خاضعة للرقابة؛
• معدن حشو مناسب؛
• التحكم في غاز الحماية وغاز الدعم الخلفي؛
• تحضير الوصلة؛
• تنظيف اللحام وما بعده وعملية التخليل عند الحاجة.

يمكن أن تؤثر ممارسات اللحام الرديئة على توازن الأطوار ومتانة المادة ومقاومتها للتآكل.

مقارنة التكلفة بين سبائك 2205 و316L: هل سبيكة الدوبلكس 2205 أغلى ثمناً؟

لا يوجد فرق سعر ثابت بين سبيكتي 2205 و316L. وتتفاوت أسعار الفولاذ المقاوم للصدأ تبعاً لأسواق المواد الأولية، والرسوم الإضافية الخاصة بالسبائك، وشكل المنتج، والأبعاد، والكمية، وأصل المصهر، ومتطلبات المعالجة.

لذلك قد يكون المقارنة فقط من حيث السعر لكل كيلوغرام مضللةً في حالات الشراء الصناعي.

بالنسبة للمعالجة المستمرة للأوراق المعدنية أو المكونات المصنَّعة، توفر شركة Voyage Metal أيضًا لفائف الفولاذ المقاوم للصدأ ذي التركيب المزدوج 2205 .

2205 مقابل 316L للتطبيقات الصناعية الشائعة

المعايير الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ ٢٢٠٥ و٣١٦ل

إن عبارة «الفولاذ المقاوم للصدأ ٢٢٠٥» أو «الفولاذ المقاوم للصدأ ٣١٦ل» وحدها لا تشكّل مواصفة شراء صناعية كاملة. أما المعيار المطلوب فيعتمد على شكل المنتج ومتطلبات المشروع.

• ASTM A240/A240M — صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ، وألواحه، وشرائطه؛
• ASTM A790/A790M — أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات البنية الفريتية-الأوستينية، سواء كانت ملحومة أو بدون لحام؛
• ASTM A789/A789M — أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات البنية الفريتية-الأوستينية، سواء كانت ملحومة أو بدون لحام، والمخصصة للاستخدام العام؛
• UNS S31603 — الترميز الشائع من نظام UNS لمعدن ٣١٦ل؛
• UNS S32205 / S31803 – التصنيفات الشائعة وفق معيار يونس المُرتبطة بسبيكة دوبلكس ٢٢٠٥؛
• EN 1.4404 – التصنيف الأوروبي الشائع المرتبط بسبيكة ٣١٦ل؛
• إين ١,٤٤٦٢ – التصنيف الأوروبي الشائع المرتبط بسبيكة دوبلكس ٢٢٠٥.

يجب على المشترين التأكد من معيار المشروع الدقيق، والأبعاد، ومتطلبات الاختبار والشهادات، بدلًا من افتراض أن أسماء الدرجات المكافئة تجعل جميع مواصفات المنتج قابلة للتبديل بشكل تام.

لمعرفة درجات مقاومة التآكل الأخرى، راجع نطاق الفولاذ المقاوم للصدأ مقاوم التآكل من فويج ميتال .

ما الذي يجب تضمينه في طلب العرض (RFQ) الخاص بسبيكتي ٢٢٠٥ أو ٣١٦ل؟

يساعد طلب العرض الكامل المورِّدين على التأكُّد من توافر المنتج، وطريقة التصنيع، ومتطلبات المواصفات بكفاءة أكبر.

• الدرجة والتسمية وفق UNS أو EN؛
• معيار ASTM أو ASME أو EN أو معيار المشروع؛
• القطر الخارجي وسماكة الجدار للأنابيب أو الأنابيب الملحومة؛
• سُمْك أو عَرْض أو طُول الصفيحة أو اللوح؛
• الكمية؛
• التصنيع بدون لحام أو باللحام، حسب الاقتضاء؛
• نهاية السطح (التشطيب السطحي)؛
• الوسيط التشغيلي؛
• تركيز الكلوريد عند الضرورة؛
• درجة الحرارة التشغيلية العادية والقصوى؛
• الضغط التصميمي أو التشغيلي؛
• السماح للتآكل؛
• متطلبات الاختبار الميكانيكي أو الاختبار ضد التآكل؛
• متطلبات الفحص؛
• متطلبات شهادة اختبار المادة؛
• الوضع الخاص بالمشروع للعلامات والتعبئة والتوثيق.

المقارنة النهائية: ٣١٦إل أم دوبلكس ٢٢٠٥؟

لا ينبغي أن تستند القرارات النهائية إلى اسم الدرجة وحدها.

يجب مراجعة جميع العوامل معًا: الوسط التشغيلي، وتركيز الكلوريدات، ودرجة الحرارة، والضغط، وظروف التشابك، وأسلوب التصنيع، وشكل المنتج، والعمر التشغيلي المتوقع، ومعايير المشروع.