الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة هي نوع من الفولاذ الذي يجمع بين العديد من الخصائص الممتازة مثل المقاومة الممتازة للتآكل والقوة العالية وسهولة التصنيع والمعالجة. خصائصها الفيزيائية تقع بين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي، ولكنها أقرب إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي والفولاذ الكربوني. ترتبط مقاومة تأليب الكلوريد وتآكل الشقوق في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة بمحتواها من الكروم والموليبدينوم والتنغستن والنيتروجين. يمكن أن يكون مشابهًا للفولاذ المقاوم للصدأ 316 أو أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ بمياه البحر مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بنسبة 6%. إن قدرة جميع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة على مقاومة كسر التآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد أقوى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي سلسلة 300، وقوتها أيضًا أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع إظهار اللدونة والمتانة الجيدة.

يُطلق على الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة اسم "دوبلكس" لأن بنيتها المجهرية المعدنية تتكون من حبيبتين من الفولاذ المقاوم للصدأ، الفريت والأوستينيت. في الصورة أدناه، مرحلة الأوستينيت الصفراء محاطة بمرحلة الفريت الأزرق. عندما يذوب أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، فإنه يتصلب أولاً إلى هيكل الفريت الكامل عندما يتصلب من الحالة السائلة. عندما تبرد المادة إلى درجة حرارة الغرفة، يتحول حوالي نصف حبيبات الفريت إلى حبيبات الأوستينيت. والنتيجة هي أن ما يقرب من 50٪ من البنية المجهرية هي مرحلة الأوستينيت و 50٪ هي مرحلة الفريت.

يحتوي أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج على بنية مجهرية ثنائية الطور من الأوستينيت والفريت
خصائص أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة
01-قوة عالية: تبلغ قوة الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة حوالي ضعف قوة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التقليدي أو الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي. يتيح ذلك للمصممين تقليل سمك الجدار في تطبيقات معينة.

02- المتانة والليونة الجيدة: على الرغم من القوة العالية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة، إلا أنها تتميز بمرونة وصلابة جيدة. إن المتانة والليونة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة أفضل بكثير من تلك الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد والفولاذ الكربوني، ولا تزال تحافظ على صلابة جيدة حتى في درجات الحرارة المنخفضة جدًا مثل -40 درجة مئوية/فهرنهايت. لكنها لا تزال غير قادرة على الوصول إلى مستوى امتياز الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. الحدود الدنيا للخصائص الميكانيكية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة المحددة وفقًا لمعايير ASTM وEN

03- مقاومة التآكل: تعتمد مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي على تركيبه الكيميائي. تظهر أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة مقاومة عالية للتآكل في معظم التطبيقات بسبب محتواها العالي من الكروم، وهو مناسب للأحماض المؤكسدة، وكميات كافية من الموليبدينوم والنيكل لتحمل التخفيض المعتدل للتآكل في الوسائط الحمضية. تعتمد قدرة أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة على مقاومة تأليب أيونات الكلوريد وتآكل الشقوق على محتواها من الكروم والموليبدينوم والتنغستن والنيتروجين. إن المحتويات العالية نسبيًا من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة تمنحها مقاومة جيدة لتنقر الكلوريد وتآكل الشقوق. إنها تأتي في مجموعة من مقاومة التآكل المختلفة، بدءًا من الدرجات المكافئة للفولاذ المقاوم للصدأ 316، مثل الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة الاقتصادية 2101، إلى الدرجات المكافئة للفولاذ المقاوم للصدأ الموليبدينوم بنسبة 6%، مثل SAF 2507. تتميز أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة بأنها جيدة جدًا مقاومة تكسير التآكل الإجهادي (SCC)، وهي "موروثة" من جانب الفريت. إن قدرة جميع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة على مقاومة التشقق الناتج عن تآكل الكلوريد أفضل بكثير من قدرة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من سلسلة 300. قد تعاني درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسية مثل 304 و316 من التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في وجود أيونات الكلوريد والهواء الرطب ودرجات الحرارة المرتفعة. لذلك، في العديد من التطبيقات في الصناعة الكيميائية حيث يكون هناك خطر أكبر للتآكل الناتج عن الإجهاد، غالبًا ما يتم استخدام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة بدلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

04-الخصائص الفيزيائية: بين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي، ولكنه أقرب إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي والفولاذ الكربوني. من المعتقد عمومًا أنه يمكن الحصول على أداء جيد عندما تكون نسبة طور الفريت إلى طور الأوستينيت في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة من 30٪ إلى 70٪. ومع ذلك، غالبًا ما تُعتبر أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة عبارة عن نصف فريت ونصف أوستينيت تقريبًا. في الإنتاج التجاري الحالي، للحصول على أفضل خصائص المتانة والمعالجة، تكون نسبة الأوستينيت أكبر قليلاً. التفاعل بين عناصر صناعة السبائك الرئيسية، وخاصة الكروم والموليبدينوم والنيتروجين والنيكل، معقد للغاية. للحصول على هيكل مستقر من مرحلتين مفيد للمعالجة والتصنيع، يجب الحرص على التأكد من أن كل عنصر له محتوى مناسب.

بالإضافة إلى توازن الطور، فإن الاهتمام الرئيسي الثاني فيما يتعلق بأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة وتركيبها الكيميائي هو تكوين أطوار بين معدنية ضارة عند درجات حرارة مرتفعة. يتم تشكيل الطور σ والطور χ من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم والموليبدينوم العالي ويترسب بشكل تفضيلي في طور الفريت. إضافة النيتروجين يؤخر بشكل كبير تشكيل هذه المراحل. لذلك من المهم الحفاظ على كمية كافية من النيتروجين في المحلول الصلب. ومع تزايد الخبرة في تصنيع الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة، فقد تم الاعتراف بشكل متزايد بأهمية التحكم في النطاقات التركيبية الضيقة. نطاق التركيبة المبدئية للأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ 2205 واسعة جدًا. تظهر التجربة أنه للحصول على أفضل مقاومة للتآكل وتجنب تكوين المراحل بين المعادن، يجب الاحتفاظ بمحتويات الكروم والموليبدينوم والنيتروجين في S31803 عند الحدود الوسطى والعليا لنطاق المحتوى. أدى ذلك إلى تحسين الفولاذ ثنائي الطور 2205 UNS S32205 بنطاق تركيب ضيق.