Dubleks Paslanmaz Çelikler

Yaklaşık olarak, eşit miktarda kübik yüzey merkezli östenit ve kübik hacim merkezli ferrit içeren bir mikroyapının oluşturulması ile elde edilirler (Şekil 3.19). Böylece her iki fazın karakteristiği ile beraber ostenitik çeliklere kıyasla daha iyi gerilme korozyonu dayanımına; ferritik çeliklerle kıyaslandığında ise daha iyi tokluk ve sünekliğe sahip olurlar. Ayrıca iki fazın bir arada bulunması halinde tavlanmış durumda bile 450 ile 690 MPa akma dayanımı gösterirler ki, bu değer, fazların tek başına bulunduğu türdeki çeliklerin akma dayanımının yaklaşık iki katıdır [49,53].

Şekil 3.19. Dubleks paslanmaz çelik mikroyapısı

Östenitik kalitelere oranla daha düşük, karbon çeliklerine göre daha yüksek termal genleşme katsayısına sahiptir [49,54]. İçerdiği yüksek krom ve molibden nedeni ile korozyon dayanımı özellikle stres korozyon dayanımı, korozyon yorulması ve malzeme erozyonu dayanımı ile birlikte yüksek mukavemet özelliklerine sahiptir. Bununla birlikte

46

karbon miktarı düşük, alaşım elemanlarının dağılımının homojen olması nedeniyle tanelerarası korozyon direncinçleri yüksektir [55].

Çift fazlı mikro yapı, % 21 - 25 Cr ve % 5 - 7 Ni içeren çeliğin 1000 – 1050 °C sıcaklıkta tavlanması ve ardından hızlı bir şekilde soğutulması ile elde edilir. Bu bileşimlere ait kaynak metalinin genellikle ferritik yapıda olma eğilimi vardır. Çünkü dolgu metali ferrit olarak katılaşacak ve sadece belirli bir miktarda ostenit dönüşümü oluşacaktır. Birçok kaynak dolgusuna tavlama işlemi uygulanması mümkün olmadığından, dolgu metalinin Ni oranı % 8 – 10’ a yükseltilerek kimyasal analiz modifiye edilir ve bu sayede kaynak metalinin mikro yapısında daha fazla östenit bulundurması sağlanır [49].

Bu malzemeler asitler ve sudan kaynaklanan klora karşı direncin gerektiği orta dereceli sıcaklık (-60 ile +300) alanlarında kullanılırlar. 300 ºC üzeri ve -60 ºC altı uygulamaları, bu sıcaklık aralığındaki çok düşük toklukları nedeniyle uygun değildir [21]. Bu çelikler daha çok deniz suyu uygulamalarında, arıtma tesislerinde, petrol&gaz uygulamalarında ve kimyasal teçhizat imalatında yaygın kullanım alanına sahiptir [54].

Bu alaşımlar manyetiktir ve ısıl işlemle sertleştirilemezler. Kompozisyon aralığı C ≤ % 0,03 - % 21, Cr ≤ % 26 - % 3,5, Ni ≤ % 8, N ≤ % 0,35, (Mo ≤ % 4,5) şeklindedir [49, 50]. Azot, dayanım arttırmakta ve kaynaklanabilirliğe de yardımcı olmaktadır. Nitrojen ilavesi çekirdeklenme ve çatlak korozyon dayanımını artırmaktadır [54,57]. Numaralama sistemi 200, 300 veya 400 ile tanımlanan grupların hiç birine girmez.

Dubleks paslanmaz çelikler ferrit yapıcı elementlerin oranına bağlı olarak % 10’ a kadar delta-ferrit içerirler. İlk önce katılaşan bu faz, içyapının ince taneli olmasını sağlar. Sıcak çatlama duyarlılığını artıran P (Fosfor), S (Kükürt), Si (Silisyum) gibi elementler düşük miktarlardadır ve büyük ölçüde ferrit kafesi içinde çözünerek ostenit fazından uzaklaşarak bu çeliklerde sıcak çatlama tehlikesini azaltır [53,55].

DPÇ’ lerin sahip olduğu yüksek alaşım içeriği ve ferritik bir matris yapısı, gevrekleşmesine karşı hassasiyeti, mekanik özellik kaybını ve özellikle de tokluğu düzeltir. Başlıca dört ana kalitesi vardır; euronorm derece olarak 1.4462, 1.4507, 1.4410 ve 1.4362 şeklinde sınıflandırılırlar (Şekil 3.20).

Ferritik ve östenitik kalitelerin birçok avantajlarını birleştiren AISI 2205 çeliği en yaygın kullanılan dubleks paslanmaz çeliktir. Yüksek korozyon dayanımı ve mukavemet için AISI 2205 DP çelikler kullanılmaktadır.

47

Şekil 3.20. Dubleks paslanmaz çeliklerin sınıflandırılması [49].

Farklı üreticilerin aynı tür malzemeleri farklı değerlere sahip olabilir. Bununla birlikte AISI 2205 DP çelikler için ortalama özellikleri ve farklı standartlardaki gösterilişleri aşağıdaki tablololarda verilmiştir. Ancak bu malzemelere ait orijinal değerler için malzeme sertifikalarına bakılmalıdır. Tablo 3.2’ de AISI 2205 DP. çeliğin farklı standartlardaki gösterilişleri, Tablo 3.3’ te kimyasal kompozisyonu gösterilmiştir [54].

Table 3.2. AISI 2205 çeliğinin farklı standartlara göre sınıflandırılması [58].

AISI UNS No

Old British Euronorm Swedish

SS

Japanese JIS

BS En No Name

2205 S32205 318S13 10088-2 1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 2377 SUS329J3L

Tablo 3.3. AISI 2205 DPÇ. kimyasal kompozisyonu [58].

C Mn Si P S Cr Mo Ni N Min Max - 0.030 - 2.00 - 1.00 - 0.030 - 0.020 21.0 23.0 2.5 3.5 4.5 6.5 0.08 0.20

AISI 2205 DPÇ korozyon dayanımı; östenitik paslanmaz çelikler içinde en yaygın

kullanım alanına sahip AISI 316 çeliğinden daha iyi olup, östenitik kalitelerin bile başarısız olduğu alanlarda dahil olmak üzere birçok yerde iyi bir performans göstermektedir. AISI 2205 çeliğinin düşük karbon içeriği taneler arası korozyona karşı ve yüksek krom ve molibden içeriğinden dolayı da tekdüze, çekirdeklenme ve çatlak korozyonuna karşı yüksek bir dayanım göstermektedir [54].

48

AISI 2205 DPÇ östenitik kalitelerin tersine ılık klorit ortamlarda stres korozyon kırığına karşı da daha az duyarlıdırlar ve stress korozyon kırığına karşı iyi bir direnç göstermektedir. Bununla birlikte yüksek mukavemeti, mükemmel korozyon dayanımı ile birleştiğinde, bu kalite yüksek bir korozyon yorulması dayanımına sahip olmaktadır [54].

AISI 2205 DPÇ ısı iletim kapasitesi; karbonlu çeliklere göre daha düşüktür. Bununla

birlikte AISI 2205 çeliğinin yüksek ısılarda da iyi bir korozyon dayanımına sahip olmasına rağmen, diğer dubleks paslanmaz çelikler gibi bu kalite de 300 ºC’ nin üzerindeki sıcaklıklarda, kısa bir süre bile maruz kalsalar kırılganlaşma özellikleri vardır. Eğer kırılganlaşma gerçekleştiyse, bunu gidermenin tek yolu tamamını tekrardan tavlamaktır. AISI 2205 DPÇ 1020 – 1100 ºC aralığında tavlanır ve hızlı soğutulur. Bu işlemle hem çözelti tavlama işlemi, hem de stres giderme işlemi birlikte uygulanmış olur. AISI 2205 DPÇ, tavlanıp 1050 ºC’ den hızlı soğutulduğunda, mikroyapısının yaklaşık % 50’ sini ferrit oluşturmaktadır. Yüksek tavlama sıcaklıkları veya düşük soğutma hızları da sıkça ferrit oranının artmasına neden olur [54].

AISI 2205 DPÇ kullanım alanları; ısı değiştiriciler, basınç tankları boruları ve

tüpleri, kimyasal proses, taşımacılık, stoklama, petrol ve gaz dağıtımı ile proses ekipmanları, deniz ve diğer yüksek klorit ortamlarda, püre ve kağıt kazanları, kağıt makineleri gibi birçok endüstri alanlarıdır [54].