انواع گرید های ورق استیل و استفاده از آنها در کاربردهای غذایی

 

 

ورق استیل یکی از متداول ترین فلزات آلیاژی مورد مصرف می باشد. شما می توانید آن را به خاطر خواص و ویژگی های انطباق‌پذیری عالی یا همه کاره بودن آن در صنایع مختلف  از صنعت خودرو گرفته تا صنایع هوایی و غذایی بیابید. آن اما همه انواع ورق استیل یکسان و مساوی ساخته نشده‌اند. گریدهای مختلفی از استیل وجود دارد که بعضی از آنها در برابر مواد غذایی ایمن و سلامت اند و برخی دیگر خیر. ما اغلب به وسیله رستوران داران و کارکنان آنها مورد سوال قرار می‌گیریم بدین صورت که: "کدام گرید استیل برای کار آنها مناسب ترین است؟"
ما در این مقاله قصد داریم با تجزیه و تقسیم بندی ویژگی های مختلف دو نوع از رایج ترین گریدهای استنلس استیل مورد مصرف در صنایع غذایی یعنی 8-18 (ورق استیل 304) و 0-18، با این سوال به چالش برخیزیم.

ورق استیل 8-18

این گرید که برای مواد غذایی ایمن است، محبوب ترین نوع استیل مورد مصرف در رستوران ها و آشپزخانه های تجاری و صنعتی می باشد. انطباق پذیری آن نقاط قوتی را برایش ایجاد کرده است هم در خرده ریزهای منزل مثل لوازم روی میز و ظروف توخالی (نظیر پارچ، کوزه یا گلدان، ظروف سس خوری، آبگوشت خوری و غیره) و لوازم و وسایل پخت و پز. چنین کاربردهای گسترده ای حقیقتاً حاکی از تطبیق پذیری و سازگاری این نوع استیل می باشد.
استیل گرید 8-18 دارای ۱۸ درصد کروم و 8 درصد نیکل می باشد که به آن حدود 0.8 درصد کربن و تقریباً ۵۰ درصد آهن افزوده شده است. اصطلاح یا عبارت 8-18 بدین معنی است که عدد اول (۱۸) بیانگر میزان کروم و عدد دوم نشانگر میزان نیکل می باشند. این فرمول به طور کلی برای این است که شما بتوانید مقدار کروم و مقدار نیکل موجود در انواع مختلف استیل را بیان کنید.
کروم نقش مهمی در ترکیب این آلیاژ ایفا می‌کند. این عنصر به طور طبیعی با اکسیژن پیوند می یابد، یعنی یک تحول شیمیایی صورت می گیرد تا لایه ای ایجاد نماید که دیگر اکسیژن به سختی بتوانند به خودی خود در این لایه نفوذ کند. زنگ زدگی هنگامی تشکیل می‌شود که اکسیژن و آب با کربن ترکیب شوند. لایه‌ای که با افزودن کروم ایجاد شده، اکسیژن را دور نگه می‌دارد و این یعنی حذف یکی از سه عنصر ضروری برای تشکیل زنگ. این کیفیت، باعث می شود استیل 8-18 مقاوم به خوردگی شود.
نیکل به طور کلی به دوام و پایداری سرتاسری این گرید کمک می‌کند. هر قدر نیکل موجود در استیل بیشتر باشد، استیل یا فولادم محکمتر خواهد بود. مثلا گرید 8-18 از گرید 0-18 که در بخش بعدی به آن می‌پردازیم- محکم تر است. همچنین نیکل در آلیاژ درخشش و تلالو ایجاد می‌کند.

ورق استیل 0-18

ورق استیل 0-18 که حاوی ۱۸ درصد کروم و صفر درصد نیکل می‌باشد، عموماً برای ساخت ظروف مسطح گرید متوسط و وسایل توخالی با گنجایش کم تر مانند قوری و کتری به کار می‌رود. این آلیاژ اساساً ارزان‌تر از گرید 8-18 است و همین موضوع یکی از دلایلی است که آن را برای ساخت ظروف نقره‌ای گزینه ای مطلوب می‌سازد. ظروفی با گردش مالی زیاد که اغلب در طول فرآیند به طور تصادفی بیرون انداخته می‌شوند.
از آنجا که این گرید فاقد نیکل است، مانند ورق استیل 8-18 دارای درخشندگی و جلا نیست. همچنین عدم وجود نیکل بدان معناست که استنلس استیل 0-18 همانند گرید 8-18 دارای خواص ضد خوردگی مشابه نمی باشد.

وجوه مشترک و شباهت های ورق استیل 8-18 و 0-18

اکنون که به تفاوت های این دو گرید پی بردید، بیاید درباره اینکه این دو آلیاژ چه کارهایی در رستوران و آشپزخانه تجاری شما می توانند انجام دهند، تفحص کنیم.

 

 

 

ماندگاری و دوام ورق استیل 8-18 و 0-18

مقوله ماندگاری و دوام احتمالاً یکی از مورد توجه ترین خواص استیل بی خطر غذایی (ایمن از نظر غذایی) است و یکی از عللی می باشد که این آلیاژ تا این حد گسترده در صنایع و خدمات غذایی کاربرد دارد. این فلز چه در محل غذاخوری به کار رفته باشد چه در آشپزخانه، گریدهای استیل 8-18 و 0-18 می‌توانند کارها و خدمات سخت زیادی انجام دهند. گرید 8-18 مثل گرید 0-18 به راحتی ترک بر نمی دارد، پوسته پوسته نمی‌شود، دچار خوردگی حفره ای نمی شود، تاب برنمی‌دارد و یا زنگ نمی زند. اما می تواند از عهده شلوغی و تکافوی امور آشپزخانه‌ها برآمده در ساخت وسایل روی میز (کارد و چنگال و غیره) به کار رود، در حالی که هنوز ظاهر و رویت عالی خود را حفظ نموده است.
واکنش ورق استیل 8-18 و 0-18 در برابر اسیدها و بازهای طبیعی موجود در مواد غذایی
تقریباً تمامی غذاها به طور طبیعی اسیدی یا قلیایی اند. برخی فلزات مانند چدن وجود دارد که این کیفیت‌ها را تحمل نمی‌کنند و در طول زمان اگر به درستی از آنها مراقبت نشود، دچار خوردگی خواهند شد. هر دو گرید استیل فوق الذکر عاری از این مشکل هستند.
استیل بی خطر غذایی هیچ گونه واکنشی نسبت به هر یک از این دو ترکیب شیمیایی (اسید و قلیا) ندارد و این موضوعی برد-برد محسوب می‌شود. متصدیان امر و کاربران برنده اند، زیرا اسیدها و بازها لوازم و ظروف آشپزی را آنها را نمی خورند و همین موضوع سبب طولانی شدن زمان کار یا اصطلاحا طول عمر این گونه وسایل می‌شود. مهمانان و همچنین میزبانان و دست اندرکاران، در خصوص طعم و مزه، ظاهر و رنگ، یا بوی غذاها که احیاناً به وسیله فلزاتی که غذاها در آن ها پخته می شوند ایجاد شده باشد، نگرانی ندارند.

بهسازی یا مراعات اصول بهداشتی ورق استیل 8-18 و 0-18

یکی از مهم ترین ویژگی های هر یک از عملیات خدمات غذایی، ایجاد و حفظ شرایط و محیط بهداشتی است. هر دو گری استیل 8-18 و 0-18 بنا به چند دلیل، در این زمینه به طور استثنایی مطلوب عمل می کنند.
آیا لایه محافظ ایجاد شده به وسیله پیوند اکسیژن و کروم را که قبلاً ذکر کردیم به خاطر دارید؟ این لایه نه تنها اکسیژن را بیرون از فلز نگه می دارد، بلکه سطحی غیر متخلخل و بدون خلل و فرج ایجاد می کند. این بدان معناست که ذرات غذا نمی توانند به درون فلز رسوخ پیدا کنند و شرایط غیربهداشتی فراهم سازند. ذرات غذا در تماس با این گرید های استنلس استیل، روی سطح باقی می‌ماند و خیلی آسان تمیز می شوند.
مضافاً اینکه قابلیت استیل برای ساخت سطوح بسیار نرم و لطیف، مزیت بهداشتی دیگری برای این آلیاژ است. سطوح زبر و ناهموار می توانند ذرات غذا را پنهان سازند، از این رو پاکسازی آنها دشوارتر است. اما در خصوص استیل های گرید غذایی هیچ جا و محلی برای پنهان شدن ذرات مواد غذایی وجود ندارد.

استحکام ورق استیل 8-18 و 0-18

ورق استیل بی‌خطر گرید غذایی، به سنگینی چدن نیست و به سبکی آلومینیوم هم نمی باشد. از نظر وزنی درست مابین این دو فلز قرار دارد که این خود مزیتی است. این فلز آنقدر سنگین نیست که مانند ظروف چدنی نتوان آنها را بر روی یک سینی در داخل یا حوالی آشپزخانه حمل کرد و به حرکت درآورد. همچنین مانند آلومینیومِ سبک وزن هم به راحتی نمی‌شود آن را بالا گرفت.
گریدهای 8-18 و 0-18 برای وسایل و خرده ریزهای روی میز، قابل اطمینان و محکم و زیبا هستند. به طوری که مهمانان شما آنها را دوست خواهند داشت و کارکنانتان به راحتی می‌توانند در رستوران و آشپزخانه رستوران تان با آنها حرکت و کار کنند.
 
 

نقش مولیبدن در ورق استیل

 

 

مولیبدن موجب افزایش مقاومت خوردگی و استحکام در دمای زیاد می‌شود. مولیبدن در درجه اول مقاومت خوردگی ورق استیل را بالا می‌برد. به طور کلی ورق استیل های مولیبدن دار نسبت به گریدهای بدون مولیبدن در خصوص خوردگی مقاوم ترند. این نوع آلیاژها در محیط های خورنده تر به کار می‌روند، نظیر کارخانه‌های فرآوری شیمیایی یا در زمینه امور دریایی. گرید‌های بسیاری از ورق استیل وجود دارند که محتوای مولیبدن و همچنین کروم، نیکل، نیتروژن و غیره در آنها متفاوت است. انتخاب بهترین گزینه جهت کاربردی خاص و مورد نظر، بر اساس میزان و شدت خورندگی محیط کاری آن گرید، انجام می پذیرد.

مولیبدن به عنوان یک عنصر، سبب افزایش استحکام ورق استیل در دماهای بالا از طریق سخت کردن محلول جامد می‌شود. از این اثر در مبدل های حرارتی و تجهیزات دیگرِ مختص دماهای بالا، نظیر سیستم های اگزوز خودروها استفاده می شود.

مولیبدن عنصری فریت ساز است

جهت بحث و بررسی تاثیر متالورژیکی مولیبدن بر روی ورق استیل خوب است نگاهی کلی داشته باشیم بر متالورژی ورق استیل. انواع ورق استیل به لحاظ ریزساختارشان به خانواده هایی به شرح ذیل تقسیم می شوند:

• آستنیتی
• فریتی
• مارتنزیتی
• دوپلکس
• رسوب سختی

تقسیم بندی بر اساس ریز ساختار امر سودمندی است، زیرا اعضای یک خانواده از نظر خواص و ویژگی های مکانیکی و فیزیکی میل دارند یکسان باشند، اگرچه خواص اعضای یک خانواده می‌تواند با خواص اعضای خانواده دیگر خیلی متفاوت باشد. مثلاً ورق استیل آستنیتی غیرمغناطیسی می باشد، حال آنکه ورق استیل فریتی و دوپلکس، مغناطیسی یا اصطلاحاً بگیر هستند.

تفاوت میان خانواده‌ها اساساً ناشی و مرتبط با سطح اتمی آنها است. چیدمان و آرایش اتمی کریستال فریت با آرایش اتمی کریستال آستنیت به کلی فرق دارد. در استیل فریتی اتم های آهن و کروم در گوشه‌ها و در مرکز یک مکعب در کریستال مربوطه قرار دارند. اتم ها در ورق استیل آستنیتی، آهن، کروم و نیکل در گوشه های مکعب و در مرکز هر یک از وجوه همان مکعب قرار گرفته اند.

این اختلاف به ظاهر جزئی و کوچک تاثیرات عمیقی بر خواص ورق استیل می‌گذارند.

 

شکل 1- استیل فریتی سمت چپ یک ساختار کریستالی مرکز مکعب پر یابی c دارد با افزودن نیکل به این استیل ساختار کریستالی آن از بی سی به اف سی سی یعنی مرکز وجود پر تغییر می‌یابد که گرید جدید را آستنیتی می نامند

 

جدول- خواص ورق استیل آستنیتی و فریتی به تفکیک

خواص و ویژگی ها	ورق استیل آستنیتی	ورق استیل فریتی
چقرمگی	خیلی بالا	متوسط
شکل پذیری	خیلی بالا	متوسط
جوش پذیری	خوب	محدود
انبساط حرارتی	بالا	متوسط
مقاومت در برابر ترک تنشی	پایین	خیلی بالا
خواص مغناطیسی	غیرمغناطیسی (نگیر)	مغناطیسی (بگیر)

 

 

ورق استیل استنیتی به خاطر ویژگی های مکانیکی خوب و سهولت در ساخت شان (قطعات مختلف از آنها) نسبت به ورق استیل های فریتی خیلی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. حدود ۷۵ درصد همه انواع ورق استیل در سراسر جهان آستنیتی و حدود ۲۵ درصد آنها فریتی اند. خانواده‌های دیگر ورق استیل یعنی مارتنزیتی، دوبلکس و رسوب سختی هر یک سهمشان از کل بازار دنیا کمتر از یک درصد است.

به غیر از نیکل عناصر دیگری نیز هستند که به سمت تشکیل ساختار آستنیتی گرایش دارند. این عناصر به نام عناصر آستنیت ساز موسوم اند. عناصر آلیاژی که در ساخت و تشکیل ساختار فریتی دخیل اند عناصر فرید ساز نامیده می شوند.

جدول- عناصر فریت ساز و آستنیت ساز

فریت زا	آستنیت زا
آهن	نیکل
کروم	نیتروژن
مولیبدن	کربن
سیلیسیوم	منگنز
	مس

 

مولیبدن یک فریت ساز است. بدین معنا که وقتی مولیبدن جهت ارتقاء مقاومت خوردگی یک ورق استیل آستنیتی به آن افزوده می شود، می بایست یک آستنیت ساز همچون نیکل یا نیتروژن با هدف حفظ ساختار آستنیتی هم افزوده گردد.

استیل دوبلکس ترکیبی است از دانه های فریتی و آستنیتی در ریزساختارشان. از این رو ساختار دوپلکس یا دوتایی دارند. این پدیده با افزودن مقدار نیکل کمتر از حد لزوم برای تولید یک ورق استیل کاملا آستنیتی حاصل می‌شود.

مولیبدن اساساً جهت افزایش مقاومت خوردگی در ورق استیل های آستنیتی و دوپلکس مورد استفاده قرار می گیرد. در ورق استیل آستنیتی بین ۲ تا ۷ درصد افزوده می‌شود و در ورق استیل دوپلکس بین ۳ تا ۵ درصد به آلیاژهای مربوطه اضافه می گردد. افزودن یک تا 2 درصد مولیبدن به ورق استیل فریتی نیز به طور قابل ملاحظه‌ای مقاومت خوردگی و استحکام در دماهای بالا را در این نوع ورق استیل ها افزایش می دهد.

معرفی ورق استیل 321

 

 

مقدمه

ورق استیل 321 (استیل ضد سایش) در گروه استنلس استیل های (فولاد زنگ نزن) آستنیتی قرار داشته و همچون دیگر فولادهای این خانواده آلیاژی فاقد خاصیت مغناطیسی است. این گرید نیز مانند دیگر فولادهای آستنیتی دارای ویژگی هایی نظیر جوش پذیری و شکل پذیری است. همچنین چقرمگی بسیار خوبی حتی در دماهای زیر صفر درجه سانتی گراد (کاربردهای برودتی) نیز از خود نشان می دهد. ورق استیل 321 ترکیب شیمیایی نزدیکی به فولاد زنگ نزن 304 دارد. عمده ترین تفاوت این گرید با ورق استیل 304 مربوط به حضور تیتانیم در ساختار استنلس استیل 321 است. حضور تیتانیم از رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای حین بکارگیری و جوشکاری در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425 ممانعت می کند. در حالی که یکی از معضلات ورق استیل 304، رسوب زایی کاربیدها و وقوع خوردگی بین دانه ای حین بکارگیری و جوشکاری در محدوده دمایی اشاره شده می باشد. ورق استیل 321 برای کاربرد تا دمای C ֯ 900 مناسب بوده و ترکیب بهینه ای از استحکام در دمای بالا، مقاومت در برابر پوسته شدن، پایداری فازی و مقاومت به خوردگی را ارائه می دهد.   

ترکیب شیمیایی ورق استیل 321

جدول 1: آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 321

عنصر آلیاژی (%)			استیل 321	استیل H 321
کربن (C)	حداقل مقدار		-	04/0
	حداکثر مقدار		08/0	10/0
منگنز (Mn)			2	2
سیلسیم (Si)			75/0	75/0
فسفر (P)			045/0	045/0
گوگرد (S)			03/0	03/0
کروم (Cr)		حداقل مقدار	17	17
		حداکثر مقدار	19	19
نیکل (Ni)		حداقل مقدار	9	9
		حداکثر مقدار	12	12
نیتروژن (N)			1/0	-
تیتانیم		حداقل مقدار	( N + C ) × 5	( N + C ) × 4
		حداکثر مقدار	7/0	7/0
آهن (Fe)			عنصر پایه	عنصر پایه

همانطورکه در جدول 1 ملاحظه می شود گرید H 321 نسبت به استیل 321 کربن بیشتری دارد. ورق استیل H 321 عمدتاً برای افزایش مقاومت به خزش و استحکام در دماهای بالاتر C ֯ 537 توسعه یافته است.

خواص مکانیکی ورق استیل 321

جدول 2: خواص مکانیکی ورق استیل 321

رده آلیاژی	استحکام کششی نهایی (MPa) (حداقل مقدار)	استحکام تسلیم (MPa) (حداقل مقدار)	الانگیشن (%)	سختی
	UTS (MPa)-min	YS (%2 proof stress) (MPa-min	E ( % in 50 mm)-min	راکول (HR B) حداکثر مقدار	برینل (HB) حداکثر مقدار
321	515	205	40	95	217
H 321	515	205	40	95	217

 

خواص فیزیکی ورق استیل 321

جدول 3: خواص فیزیکی ورق استیل 321

خواص فیزیکی استیل 321
چگالی (g/cm3)		92/7
دمای ذوب (C֯)		1446 - 1398
مدول الاسیسیته (GPa)		193
مقاومت الکتریکی (m.Ωn)		720
رسانایی حرارتی (m.k / W)	C ֯ 100	1/16
	C ֯ 500	2/22
انبساط حرارتی (C ֯ / m / mµ)	C ֯ 100 - 0	6/16
	C ֯ 315 - 0	2/17
	C ֯ 538 - 0	6/18

 

 

 

مقاومت به خوردگی ورق استیل 321

رفتار مقاومت به خوردگی ورق استیل 321 مشابه با گرید 304 است به جز زمانی که در معرض خوردگی بین دانه ای (بازه دمایی C ֯ 860 – 425) قرار می گیرد. به عنوان مثال این گرید نیز مانند استیل 304 در بسیاری از محیط ها مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان می دهد اما در محیط های کلریدی در معرض خوردگی های حفره ای، شکافی و تنشی (SCC) قرار دارد. ورق استیل 321 نیز همچون گرید 304 در برابر آشامیدنی حاوی کلر در دمای محیط و C ֯ 60 به ترتیب تا میزان lit / mg 200 و lit / 150 کلر مقاوم است. اما همانطور که پیش تر نیز اشاره شد یکی از معضلات و مشکلات ورق استیل 304 هنگام بکارگیری و جوشکاری در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425، رسوب زایی کاربیدها و به تبع آن وقوع خوردگی بین دانه ای می باشد. اما تیتانیم موجود در ورق استیل 321 از رسوب زایی کاربیدها و مصرف کروم آلیاژ جلوگیری می کند. به این ترتیب همچون گرید 304 در معرض خوردگی بین دانه ای قرار نمی گیرد. البته ورق استیل L 304 به دلیل کربن کمتر مقاومت بیشتری در مقایسه با استیل 304 در برابر رسوب زایی کاربیدها دارد و می توان از این گرید جهت بکارگیری در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425 در صورتی که فقط مقاومت به خوردگی مهم باشد استفاده کرد. زیرا این گرید در مقایسه با ورق استیل 321 قیمت پایین تری دارد. اما زمانی که علاوه بر مقاومت به خوردگی، استحکام نیز در بازه دمایی C ֯ 860 – 425 مد نظر باشد و گرید L 304 نتواند استحکام مورد نیاز را تامین کند اولیت با ورق استیل 321 است.

مقاومت به اکسیداسیون ورق استیل 321

ورق استیل 321 در سرویس دهی های پیوسته تا دمای 925 درجه سانتی گراد و در سرویس دهی های متناوب تا دمای 900 درجه سانتی گراد مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. بر خلاف دیگر استنلس استیل های آستنیتی سری 300 بنا بر دلایلی که در قسمت قبلی اشاره در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425 عملکرد خوبی دارد.

عملیات حراتی استیل 321

استنلس استیل 321 بواسطه عملیات حرارتی سخت نمی شود. سیکل عملیات آنیل این فولاد شامل حرارت دهی C ֯ 1120 – 920 و سرمایش سریع به منظور دست یابی به حداکثر مقاومت به خوردگی می باشد.

 

 

 

شکل پذیری ورق استیل 321

ورق استیل 321 نیز همچون دیگر گریدهای آستنیتی سری 300 به راحتی تحت فرایندهای شکل دهی قرار می گیرد.

جوش پذیری ورق استیل 321

استنلس استیل 321 قابلیت جوش پذیری بسیار بالایی بوسیله روش های ذوبی و مقاومتی دارد. همچنین پس از جوشکاری نیز به عملیات آنیل نیاز ندارد.

کاربردهای ورق استیل 321

ساخت قطعات کوره، مبدل های حرارتی، قطعات موتورهای هوایی، مخازن تحت فشاز، سیستم اگزوز خوردو و تجهیزات مورد استفاده در صنایع شیمیایی.

تهیه ورق استیل 321

جهت تهیه ورق استیل می بایست به مجموعه های بازرگانی که در امر واردات استنلس استیل ها مشغول به فعالیت هستند مراجعه نمود. زیرا این فولادها در کشور تولید نمی شوند. در این بین شرکت فلزپایا نمونه های از مجموعه های بازرگانی فعال در امر واردات استنلس استیل ها همچون ورق استیل 321 بوده و توانسته نیاز واحدهای صنعتی در این زمینه را تامین کند.

ورق استیل : بررسی مقاومت به حرارت

مقاومت به خوردگی عمده ترین دلیل توسعه و استفاده از استنلس استیل ها (فولادهای زنگ نزن) در شاخه های مختلف صنعتی است. دومین دلیل استفاده از این فولادها به خاطر خواص و ویژگی های آنها در دمای بالاست؛ به همین دلیل از این فولادها در کاربردهایی که مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا ضروری باشد و کاربردهایی که به مقاومت در دمای بالا نیاز است، استفاده می شود. کروم اصلی ترین عنصر آلیاژی در ترکیب شیمیایی انواع ورق استیل (ورق استنلس استیل) است. افزایش میزان کروم افزایش مقاومت به خوردگی در ورق استیل در محیط های مرطوب را به همراه دارد. اما علاوه بر مقاومت به خوردگی عنصر همانطورکه در شکل 1 نشان داده شده است با افزایش میزان این عنصر استحکام و مقاومت در برابر پوسته شدن (سایش) در دمای بالا نیز افزایش می یابد.

مقاومت ورق استیل در برابر پوسته شدن

همانطور که در گراف زیر نشان داده شد است، مقاومت ورق استیل در برابر اکسیداسیون یا پوسته شدن (scalling) درست مانند مقاومت در برابر خوردگی، به مقدار کروم فولاد بستگی دارد. از اکثر فولادهای زنگ نزن آستنیتی که حداقل 18% کروم دارند، می­توان تا دمای 870  ͦC و از ورق استیل 309، 310 و گرید  2111HTR(UNS S30815) می توان در دماهای بالاتر از این دما نیز استفاده کرد. اکثر فولادهای مارتنزیتی (همچون ورق استیل 410) و فریتی (ورق استیل 430) در برابر اکسیداسیون مقاومت کمتری دارند و در دماهای پایین مفید ترند. ورق استیل 446 که در گروه استنلس استیل های فریتی قرار داشته و 24% کروم دارد از این قاعده مستثناست و تا دمای C֯ 1100 نیز در برابر پوسته شدن مقاوم است.

 

در جدول 1  حداکثر دمای عملیاتی که انواع ورق استیل می­توانند در برابر اکسیداسیون در هوای خشک مقاومت کنند، نشان داده شده است. بخاطر داشته باشید که این دماها به شرایط واقعی محیط عملیات بستگی دارند و در برخی موارد حتی در دماهایی بسیار پایین تر از موارد گزارش شده نیز پوسته شدن در حد بسیار مخربی رخ می­دهد.

جدول 1. حداکثر دمای عملیاتی انواع ورق استیل در هوای خشک، مبتنی بر مقاومت در برابر پوسته شدن (مرجع: کتاب ASM Metals Handbook)

مداوم (ͦC  )	متناوب (ͦC  )	گرید
925	870	304
1095	980	309
1150	1035	310
925	870	316
925	870	321
705	815	410
675	760	416
620	735	420
815	870	430
1150	1150	2111HTR

 

بررسی رفتار خزشی ورق استیل

استحکام مواد در دمای بالا به صورت «استحکام خزشی (creep strength) » بیان می­شود – استحکام خزشی یعنی توانایی مواد برای مقاومت در برابر تغییر شکل زمانی که به مدت طولانی در معرض حرارت بالا قرار بگیرند. ورق استیل آستنیتی مقاومت خزشی بسیار خوبی دارند.

در قوانین طراحی مانند استانداردهای AS1210 (Australian Standard) برای «مخازن تحت فشار» و AS4041 برای «لوله های تحت فشار» در استرالیا (و همچنین قوانین مشابه در انجمن مهندسان آمریکا و سایر ارگان­ها) مقدار تنش کاری مجاز برای هر یک از گریدها در محدوده­های دمایی مختلف، مشخص شده است. استحکام استنلس استیل های آستنیتی  کم کربن (ورق استیل L 304 و L 316) در دمای بالا کاهش می یابد و به همین دلیل برای ورق استیل 304H) کربن بیشتری دارند و در نتیجه استحکام خزشی آنها نیز به طرز چشمگیری بیشتر است. از گریدهای  “H”برای برخی کاربردها در دمای بالا استفاده می­شود.

استنلس استیل های داپلکس علی رغم اینکه به علت دارا بودن مقدار کروم بالا، مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارند اما در صورتی که در معرض دمای بیش از 350  ͦC قرار بگیرند شکننده می شوند و به همین دلیل از آنها فقط در کاربردهای کمتر از 350  ͦC استفاده می شود.

فولادهای زنگ نزن رسوب سختی و مارتنزیتی به علت عملیات های حرارتی که روی آنها صورت گرفته، استحکام بالایی دارند؛ اما اگر این گریدها در معرض دمایی بیش از دمای عملیات حرارتی که روی آنها انجام شده قرار بگیرند برای همیشه نرم می شوند و در نتیجه از این گریدها به ندرت در دماهای بالا استفاده می شود.

پایداری ساختاری

مشکل رسوب زایی کاربیدها همیشه همراه با خوردگی بین دانه ای مطرح می شود. این پدیده هنگامی که ورق استیل در محدوده دمایی 425 الی C֯ 815 قرار می گیرد نیز رخ می دهد که منجر به کاهش مقاومت آن در برابر خوردگی می شود و ممکن این است کاهش بسیار زیاد باشد. برای حل این مشکل می توان از گریدهای پایدارشده مانند ورق استیل 321 یا گریدهای کم کربن (گریدهای L) استفاده کرد. به عنوان مثال ورق استیل L 304 در مقایسه با گریدهای 304 و H 304 کمتر در معرض رسوی زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای قرار دارند. ورق استیل 321 ترکیبی نزدیک به استیل 304 دارد. اما تفاوت این دو رده آلیاژی مربوط به حضور تیتانیم به میزان پنج برابر مقدار کربن است. تیتانیم موجود در این فولاد از رسوب زایی کاربیدها و مصرف کروم ساختار جلوگیری می کند.

 

 

 

یکی دیگر از مشکلاتی که در برخی فولادهای ضدزنگ در دمای بالا رخ می­دهد تشکیل فاز سیگما است. تشکیل فاز سیگما در فولادهای آستنیتی به زمان و دما بستگی دارد و برای هر فولاد ضدزنگ متفاوت است. به طور کلی ورق استیل 304 عملا در برابر تشکیل فاز سیگما مصون است اما گریدهایی که مقدار بیشتری کروم (ورق استیل 310) و مولیبدن (ورق استیل 316 و 317) یا سیلسیم بیشتری (ورق استیل 314) دارند اینگونه نیستند. در تمام این گرید­ها در صورتی که به مدت طولانی در معرض دمای 590 تا C֯ 870 قرار گیرند احتمال تشکیل فاز سیگما وجود دارد. شکنندگی فاز سیگما به تشکیل رسوب در میکروساختار فولادی که به مدت طولانی در این محدوده دمایی قرار گرفته است اشاره دارد. تشکیل این فاز فولاد را به شدت شکننده (تُرد) کرده و منجر به از کار افتادگی قطعات فولادی در اثر شکست ترد می گردد. پس از آنکه فولاد به علت تشکیل فاز سیگما شکننده (تُرد) شد می­توان با گرم کردن فولاد تا دمای بالاتر از محدوده تشکیل فاز سیگما آن را احیا کرد (حذف تردی ناشی از فاز سیگما) اما این کار همیشه عملی نیست. از آنجایی که شکنندگی فاز سیگما در ورق استیل 314 (که مقدار سیلیکون آن بالاست) یک مشکل جدی است، اکنون این مسئله محبوبیتی ندارد و معمولا به جای آن از آلیاژهای نیکل بالا یا فولادهای ضدزنگ مقاوم در برابر شکنندگی فاز سیگما، به ویژه 2111HTR (UNS S30815) استفاده می شود. ورق استیل 310 نیز در محدوده دمای 590 تا C֯ 870 در برابر تشکیل فاز سیگما آسیب پذیر است و این گرید «مقاوم در برابر حرارت» برای استفاده در این محدوده دمایی نسبتا پایین چندان مناسب نیست و معمولا ورق استیل 321 برای این محدوده دمایی گزینه بهتری به حساب می­آید.

شرایط محیطی

مقاومت در برابر کربوریزاسیون و سولفیداسیون نیز از عواملی هستند که ممکن است در کاربردهای دما بالا بسیار مهم باشند. حملات گازهای سولفوردار به آلیاژهای فولاد ضدزنگ نیکل بالا در فرآیند احیا، با شدت بیشتری انجام می شود. در برخی کاربردها ورق استیل 310 عملکرد قابل قبولی دارد و در برخی دیگر گرید S30815 که نیکل کمتری دارد بهتر عمل کرده می کند اما در سایر موارد آلیاژهای عاری از نیکل از همه بهتر هستند. در صورتی که گازهای سولفور تحت شرایط محیطی کاهش یابد. پیشنهاد می­شود که ابتدا انواع گریدها در شرایطی مشابه شرایط عملیاتی در آزمایشگاه تست شوند تا بهترین نوع آلیاژ مشخص شود.

انبساط حرارتی

یکی دیگر از خواصی که ممکن است در کاربردهای دما بالا مهم باشد انبساط حرارتی مواد است. ضریب انبساط حرارتی به صورت نسبت افزایش طول جسم در ازای یک درجه افزایش دما تعریف می­شود و به صورت       x10^-6/  ͦC, μm/m/  ͦC یا x10^-6 cm/cm/  ͦC نمایش داده می­شود که البته تفاوتی بین آ­ن­ها نیست. این افزایش طول (یا قطر، ضخامت و ...) را می­توان با ضرب بعد اصلی در تغییرات دما در ضریب انبساط حرارتی محاسبه کرد. به عنوان مثال، اگر دمای یک میله سه متری از جنس فولاد گرید 304 (ضریب انبساط حرارتی 17.2 μm/m/  ͦC) از 20  ͦC به 200  ͦC افزایش یابد، افزایش طول آن برابر است با:

3.00 x 180 x 17.2 = 9288 μm = 9.3 mm

ضریب انبساط حرارتی فولادهای ضدزنگ آستنیتی از اکثر گریدهای دیگر بیشتر است و در جدول زیر نیز ارائه شده است.

جدول 2. ضریب انبساط حرارتی – مقدار میانگین در محدوده 1 – 100  ͦC

ضریب انبساط حرارتی (x10-6/  ͦC)
12	فولادهای کربن
17	فولادهای آستنیتی
14	فولادهای داپلکس
10	فولادهای فریتی
10	فولادهای مارتنزیتی
	*یا  μm/m/  ͦC

 

ضریب انبساط حرارتی نه تنها بین گریدهای مختلف، بلکه با تغییر دما نیز اندکی تغییر می­کند. ضریب انبساطی گرید 304 در محدوده 0 – 100  ͦC برابر 17.2 x 10^-6/  ͦC است و با افزایش دما این ضریب نیز افزایش می­یابد.

تاثیر انبساط حرارتی بیشتر در قطعات غیرمتحرک و ثابت دیده می­شود زیرا این انبساط ممکن است باعث تغییر شکل و خم شدن آن­ها بشود. در صورتی که دو فلز متفاوت به یکدیگر متصل شوند و در معرض گرما قرار بگیرند ممکن است مشکلاتی پیش بیاید؛ تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی باعث تغییرشکل و خمیدگی می­شود. به طور کلی، بزرگ بودن ضریب انبساط حرارتی فولادهای ضدزنگ آستنیتی به این معناست که احتمال بروز مشکلات حاصل از انبساط در قطعات آستنیتی در مقایسه با قطعاتی از جنس فولادهای کربنی یا کم آلیاژ، فریتی، مارتنزیتی یا داپلکس بیشتر است.

رسانایی گرمایی فولادهای ضدزنگ غیرآستنیتی از گریدهای آستنیتی بیشتر است که ممکن است در برخی کاربردها مفید باشد.

تنش­های موضعی حاصل از انبساط در مراحل گرمایش و سرمایش ممکن است در مناطقی از فولاد باعث ترک­ ناشی از خوردگی تنشی شود که در شرایط نرمال رخ نمی­دهد. در این کاربردها طراح باید تاثیرات تغییر دما را به حداقل برساند مثلا از درزهای انبساطی استفاده کند تا قطعات بتوانند بدون تعییرشکل حرکت کنند و هیچ دندانه یا تغییرشکل ناگهانی در مسیر حرکت قطعه نباشد.

 

 

ورق استیل در صنعت کاغذ

صنایع بسیاری جهت افزایش بهره وری و عمر تجهیزات و وسایل از استنلس استیل استفاده می کنند. صنعت کاغذ سازی و خمیر کاغذ نیز از این قاعده مستثنی نیست.

یکی از کاربردهای فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل) بکارگیری در ساخت ماشین آلات و تجهیزات مورد استفاده در صنعت کاغذ سازی و خمیر کاغذ می باشد. ورق استیل 304، 316 و استنلس استیل های داپلکس نمونه از رده های آلیاژی مورد استفاده از فولادهای زنگ نزن در این صنعت هستند. در ادامه اطلاعات بیشتری در مورد شرایط کاری کاغذ سازی و بکارگیری ورق استیل در این صنعت اطلاعاتی ارائه می شود.

ورق استیل و محیط چالش برانگیز صنعت کاغذ و خمیرکاغذ

 

مراحل و تجهیزات متعددی در تولید کاغذ و خمیرکاغذ وجود دارد. در هر یک از این مراحل، شرایط ویژه ای وجود دارد که طراحان و برنامه ریزان پروسه پروسه کاغذ سازی باید بهترین متریال را برای ساخت این تجهیزات در نظر بگیرند زیرا در هر مرحله نوع ماشین آلات، دما، فشار، میزان تحرک و مواد شیمیایی استفاده شده متفاوت هستند. در بخش زیر فهرستی از برخی مراحل و شرایط آن ها ارائه شده است.

• دیگ پخت (digester) ماشینی است که روی قطعه چوب های ورودی به آن عملیاتی انجام می دهد. این عملیات در دما و فشار بالا و به منظور جداسازی چسبی که قطعات چوب را به یکدیگر متصل کرده انجام می شود.
• خمیر حاصل از مرحله قبل چند بار شسته می شود. در این مرحله مایع پخت جداسازی و بازیافت می شود.
• در محله بعد خمیر تصفیه شده سفیدسازی می شود. این مرحله میزان روشنایی محصول کاغذ نهایی را تعیین می کند.
• خمیرکاغذ پس از پایان سفید­سازی به خمیری نرم و مایع تبدیل می شود. سپس این خمیر به آسیاب کاغذ فرستاده می شود.
• این خمیر از یک سری تجهیزات پایانه تر و پایانه خشک عبور می کند تا آب آن جدا و فیبرهای آن فشرده شده و به کاغذ تبدیل شود.

کارخانجات کاغذ و خمیرکاغذ مدرن از سیستم لوپ بسته (closed loop system) استفاده می کنند. از آنجایی که آب استفاده شده را نمی­توان به محیط زیست باز گرداند، این آب بازیافت شده و چندین بار از آن استفاده می شود. پس از آن که این فرآیند پایان یافت، مطابق با استانداردهای کنونی حفاظت از محیط زیست، این آب ایمن محسوب می شود و می­توان آن را به طبیعت بازگرداند. در سیستم­های لوپ بسته ممکن است خوردگی شدیدی رخ دهد. به همین دلیل است که اکنون در این سیستم ها از ورق استیل (ورق استنلس استیل) در ساخت تجهیزات استفاده می شود. ورق استیل در مقایسه با تمام محصولات فولاد، بیشترین مقاومت را در برابر خوردگی دارد.

چه گریدهایی از ورق استیل در صنعت کاغذسازی مورد استفاده قرار می گیرد؟

ورق استیل داپلکس ترکیبی از فولادهای ضدزنگ فریتی و آستنیتی است. گریدهای 2205 و 2507 متداول­ترین گریدهای داپلکس هستند. فولادهای داپلکس خواص فوق العاده­ ای دارند که برای استفاده در آسیاب های جدید و ارتقاء یافته کاغذ و خمیرکاغذ مناسب هستند. فولاد داپلکس خواص ویژه­ای دارد که در مقایسه با سایر فولادها آن را به گزینه بهتری برای استفاده در صنایع کاغذ و خمیرکاغذ تبدیل می کند.

این ویژگی ها عبارتند از: مقاومت در برابر خوردگی – استحکام بالا – انعطاف در طراحی – صرفه­جویی در هزینه ها

• مقاومت در برابر خوردگی: همانطور که در بالا به آن اشاره شد، ورق استیل داپلکس مقاومت فوق العاده ای در برابر خوردگی دارد. این فولاد در برابر ترک های تنشی، حفره و یا ساییدگی به آسانی آسیب نمی بیند.
• استحکام بالا: استحکام فولادهای دوپلکس دوبرابر استحکام ورق استیل آستنیتی است و این ویژگی به دلیل کاهش وزن مواد مورد استفاده، باعث صرفه جویی در هزینه ها می شود.
• انعطاف در طراحی: ماشین­کاری و جوش­کاری استنلس استیل تقریبا راحت است.
• صرفه جویی در هزینه ها: استفاده از ورق استیل داپکلس در ابتدا به خاطر قیمت بیشتر آن در مقایسه با فولاد کربنی گران­تر تمام می شود اما مقاومت آن در برابر خوردگی در طول زمان باعث صرفه جویی بسیاری در هزینه­ ها می گردد. به همین دلیل هزینه ­های نگه­داری، بازرسی و تعمیرات بسیار کم تر خواهد بود.

علاوه بر استنلس استیل های داپلکس، از فولادهای زنگ نزن آستنیتی نیز همچون ورق استیل 304 و 316 نیز در صنعت کاغذ سازی استفاده می شود.

 

 

 

جوش لیزری ورق استیل داپلکس

تجهیزات فرآیند کاغذ و خمیرکاغذ در معرض تنش­های شدید مانند خوردگی، دمای بالا، فشار و مواد شیمیایی قوی قرار دارند. جوش فولاد کربن در این شرایط بسیار سریع­تر تضعیف می شود. به همین دلیل یک از روش های جوشکاری ورق استیل داپلکس بکارگیری جوش لیزری است. به همین دلیل احتمال آسیب به جوش­های لیزری دقیق و محکم در این شرایط بسیار کمتر است..

یکی از مزایای این روش ایجاد برش های بسیار دقیق است. همچنین می­توانیم با کمک این تکنولوژی قطعات را با خط جوش های بسیار کوچک و بدون استفاده از مواد فیلر جوش دهیم. با کمک این تکنولوژی پیشرفته می توان بدون هیچ تاثیر منفی بر مقاومت فولاد در برابر خوردگی، بر پروسه خنک سازی نظارت دقیق تری داشت. تجهیزاتی که در تماس مستقیم با دمای بالا هستند از ورق استیل 309 یا 310 استفاده می شود.

تغییر وضعیت بازار استنلس استیل توسط کرونا

 

 

بازارهای جهانی استنلس استیل با اثرات ویروس کرونا تغییر شکل داده اند. با گسترش این همه گیری، برخی از تامین کنندگان به دلیل کمبود تقاضا در واحد های پایین دستی، در حال تعطیلی یا کاهش تولید هستند. برخی دیگر نیز با اقدامات دولت های متبوع خود برای مقابله با شیوع ویروس، تولید خود را متوقف کرده اند.

در برخی مناطق خاص، عمده ی خرید و فروش به صورت محلی انجام می شود، چون شرایط با توجه به شدت شیوع و اقدامات بعدی مقامات متفاوت می باشد. به عنوان مثال، در اروپا گزارش شده است که کارخانه های تولید فولاد اُتوکومپو، به شدت در حال فعالیت هستند تا مواد لازم را در شمال این قاره به مشتریان ارائه دهند. شدت این تولید به این دلیل است که کارخانه ها در ایتالیا و اسپانیا عملیات تولید فولاد خود را با توجه به مصوبه های دولتی متوقف کرده اند.

خریداران غربی چشم به عرضه فولاد در آسیا دارند

پیشرفت ویروس کرونا و تاثیر آن بر بازارهای استنلس استیل در خاور دور شدت بیشتری داشته است. در ماه های اخیر، در چین، که تولید فولاد با سرعت خوبی ادامه داشت، نسبت به میزان مصرف، موجودی انبارها بسیار بالاست. عرضه ی بیش از حد در بازارهای آسیا همچنان ادامه دارد. در این قاره، تقاضای خریداران تحت تاثیر ویروس کرونا، نسبت به بسیاری از کشورهای غربی به شدت تحت تاثیر قرار گرفته است. از آنجایی که محدودیت ها به تدریج در حال برداشته شدن است، تولید در حال حاضر روندی افزایشی به خود گرفته است.

استنلس استیل تولیدی در آسیا ممکن است در آن دسته مناطقی از جهان عرضه شود که در حال حاضر تولیدشان با کاهش مواجه بوده است. به عنوان مثال خریداران استنلس استیل در ایالات متحده و اتحادیه اروپا، تمایل خود را جهت سست کردن اقدامات تجاری به منظور افزایش خرید تجهیزات از سایر کشورها ابزار نموده اند.

 

 

 

چنین تغییری در زمان بندی، ممکن است اثرات طولانی تری در بازار جهانی ورق استیل داشته باشد. اگر تولیدکنندگان استیل آسیایی جایگاه مستحکم تری در بازارهای اروپا و آمریکای شمالی پیدا کنند، خریداران ممکن است به مواد فراوان و با قیمت های پایین عادت کنند و کارخانه های تولید فولاد محلی -که بسیاری از آنها همواره در تکاپو و تلاش هستند- ممکن است در بازپس گیری تجارت از دست رفته شان با مشکلات و دشواری های زیادی روبرو شوند.                                                                                  منبع: MEPS

مقایسه ورق استیل 304 و 321

 

ورق استیل 304 یک فولاد کم کربن کروم-نیکل است که از نظر مقاومت به حرارت و خوردگی از گرید 302 بهتر می باشد.

ورق استیل 321 نیز یک فولاد زنگ نزن کروم-نیکل پایدار شده است که در آن تیتانیم وجود دارد. از این گرید برای قطعاتی که  تحت جوشکاری قرار می گیرند و نمی توان آنها را آنیل کرد، استفاده می شود. گرید 321 مقاومت خوبی در برابر خوردگی بین دانه ای دارد و از آن در محدوده دمایی 800 تا F֯ 1850 (427 – C ֯ 816) استفاده می شود. استیل 321 به علت دارا بودن تیتانیوم در برابر ساختار خود در برابر رسوب زایی کاربید کروم مقاوم تر است.

استنلس استیل های 321 و 304 از نظر ترکیب شیمیایی بسیار شبیه یکدیگرند و عمده ترین تفاوت های این دو گرید مربوط به حضور تیتانیم در ورق استیل 321 است. یکی دیگر از تفاوت های این دو فولاد نیز مربوط به میزان کربن است. میزان کربن در استیل 321، % 0.08  و گریدهای 304 و L 304 به ترتیب 0.07 و 0.03 است. معمولا با افزایش مقدار کربن، استحکام افزایش می یابد. یکی از عمده ترین مزیت های ورق استیل 321 دارا بودن خواص مکانیکی در محیط های دما بالا است. همچنین گرید 321 دارای شکل پذیری بهتر و مقاومت به شکست بیشتری در مقایسه با ورق استیل 304 بهتر است.

 رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای

یکی از معضلات ورق استیل 304 و بسیاری دیگر از استنلس استیل های آستنیتی سری 300 رسوب زایی کاربیدها و به تبع آن وقوع خوردگی بین دانه ای حین بکارگیری و جوشکاری این فولادها در محدوده دمایی C ֯ 816 – 427 می باشد. ورق استیل L 304 که گرید کم کربن استنلس استیل 304 می باشد از آنجایی که کربن کمتری دارد در مقابل رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای مقاوم تر است. اما یک راه موثرتر برای کاهش رسوب کاربیدها، افزودن تیتانیوم (Ti) به منظور پایدارسازی آلیاژ است. کربن موجود در فولاد با تیتانیم ترکیب می شود. ورق استیل 321 نیز در ترکیب شیمیایی خود دارای تیتانیم است. مقدار تیتانیم گرید 321 به منظور «پایدارسازی» کامل آلیاژ باید حداقل پنج برابر مقدار کربن آن باشد. برتری اصلی گرید 321  نسبت به ورق استیل 304 کاهش احتمال خوردگی در مناطق متاثر از حرارت (HAZ) به واسطه حضور تیتانیم در ساختار این فولاد است.

 

استحکام خستگی

استحکام خستگی در کاربردهای دینامیک یکی از مهمترین پارامترهایی است که باید در نظر گرفته شود. استحکام خستگی ورق استیل 321 از گرید 304 کمی بالاتر است. معمولا استحکام خستگی فولادهای ضدزنگ آستنیتی در شرایط آنیل شده، تقریبا نصف استحکام کششی شان آنهاست. در جدول زیر استحکام کششی و استحکام خستگی گریدهای 304 و 316 ارائه شده است:

آلیاژ	استحکام کششی	استحکام خستگی
304L	68 ksi	34 ksi
304	70 ksi	35 ksi
321	76 ksi	38 ksi

فاکتورهای دما

فاکتور دما یکی از دیگر از عواملیست که باید برای برخی کاربردها در نظر گرفته شود. همانطور که در جدول زیر می­بینیم، در گرید 321 در مقایسه با گرید 304L کاهش فاکتور دما در دماهای بالا اندکی بیشتر است:

فاکتور 321	فاکتور 304L	دما   ͦF
1.00	1.00	70
0.97	0.95	150
0.95	0.91	200
0.93	0.88	250
0.91	0.85	300
0.89	0.81	350
0.87	0.78	400
0.85	0.77	450
0.83	0.77	500
0.80	0.76	600
0.76	0.74	700
0.68	0.73	800
0.59	0.68	900
0.65	0.63	1000
0.59	0.58	1100
0.53	0.53	1200

 

کاربرد ورق استیل در ساخت تجهیزات صنایع غذایی

کدام گرید از فولادهای زنگ نزن برای بکارگیری در صنایع غذایی بهترین گزینه است؟

جواب این سوال به کاربرد و ویژگی های مد نظر بستگی دارد.

 

 

 

صنایع غذایی باید از استانداردهای سخت گیرانه ای برای جلوگیری از آلودگی محصولات غذایی، پیروی کنند. از این رو ماشین آلات و ابزار مورد استفاده در رستوران ها باید استانداردهای بهداشتی سخت­گیرانه ای را رعایت کنند. در این صنعت، فولاد زنگ نزن به علت مقاومتش در برابر خوردگی، تقریبا همیشه تنها گزینه موجود است.

بر طبق مقررات اروپایی در قانون شماره No. 1935/2004 تمام موارد و شروط ایمنی لازم برای موادی که با مواد غذایی تماس دارند مشخص شده اند. همچنین این قانون بیان می کند که این مواد ماهیت مواد غذایی یا کیفیت غذا را تغییر نمی دهند.

بر طبق این قوانین تمام مقررات و ضوابط مربوط به استفاده از تجهیزات ساخته شده از استنلس استیل ویژه گریدهای مورد استفاده در صنایع غذایی مشخص شده است. اگر از گریدهای مخصوص و مطابق دستورالعمل استفاده شود، هیچ خوردگی بر روی سطح تجهیزات ایجاد نخواهد شد.

استنلس استیل های مورد استفاده در صنایع غذایی در برابر سایش مقاوم هستند و مقاومت­شان در برابر حرارت در حدی است که می­توان از آن­ها برای پخت غذاهای گوناگون استفاده کرد.

 

 

 

فولادهای زنگ نزن در قالب ورق جهت ساخت انواع تجهیزات و ماشین آلات در صنعت غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه ورق استیل یکی از رایج ترین موادی است که در آشپزخانه ها و تجهیزات مورد استفاده صنایع غذایی یافت می شود. ورق استیل در کارخانجات فرآوری غذا، آشپرخانه های تجاری بزرگ یا آشپرخانه منازل در همه جا حضور دارد. ورق استیل به دلیل مقاومتش در برابر خوردگی و اکسیداسیون، دوام بالا و سهولت در تمیز کردن یکی از بی خطرترین مواد در صنعت تهیه و نگهداری غذا محسوب می شود.

سرویس های کیترینگ حرفه ای و آشپزخانه های تجاری در رستوران ها، بیمارستان ها، غذاخوری مدارس و ... در ساختمان و تجهیزات خود از ورق استیل استفاده می کنند. به عنوان نمونه می­توان به سینک ها و کابینت ها، انبار مواد غذایی و تجهیزات حمل و نقل اشاره کرد.

گریدهای مورد استفاده

شاخه های مختلف صنایع غذایی از گریدهای مختلفی استفاده می کنند. به مثال تولید آبنبات با پنیر فرق دارد. زیرا دمای کاری و به ویژه ترکیب­ این دو ماده غذایی متفاوت است. به طور کلی گریدهای 304 (ورق استیل نگیر)، 316 (ورق استیل نگیر ضد اسید) و 430 (ورق استیل بگیر) عمده ترین استنلس استیل هایی هستند که در تولید و فرآوری مواد غذایی بکارگیری می شوند.

اکثر تجهیزاتی که با غذا تماس دارند و همچنین لوله ها، محفظه ها و سینک ها از ورق استیل 304 و 316 ساخته می شوند. از ورق استیل 430 که 16 الی 18% کروم دارد در ساخت لوازم خانگی، بافل فیلترها، کابینت محافظ تجهیزات و بک اسپلش استفاده می­شود زیرا در این کاربردها به مقاومت بالایی در برابر خوردگی احتیاجی نیست.

رایج­ترین گرید آلیاژی در میان استنلس استیل ها به ویژه صنایع غذایی، ورق استیل 304 است. این گرید بخاطر مقاومتش در برابر خوردگی و اکسیداسیون در صنعت غذایی بسیار محبوب است. کروم موجود در استیل 304 از آن در برابر اکسیداسیون یا زنگ زدگی و نیکل موجود در آن در درام های (ظروف استوانه ای) مخصوص غذا، از این فولاد در برابر خوردگی محافظت می کند. هرقدر مقدار نیکل بیشتر باشد مقاومت ورق استیل در برابر خوردگی نیز است.

 

 

 

علاوه بر این، در برابر اسیدهای گوناگونی که در گوشت، شیر میوه­جات و سبزیجات نیز وجود دارد، مقاوم است. در این گرید هیچ ماده­ شیمیایی وجود ندارد که به مواد غذایی منتقل شود و بنابر این دلایل، ورق استیل 304 یک ماده بی خطر، مستحکم و با دوام برای ساخت لوازم خانگی، ظروف، انبار مواد غذایی و ... به حساب می آید.

ورق استیل 316 پس از گرید 304، رایج­ترین گرید در بین استنلس استیل هاست. خواص مکانیکی و فیزیکی این دو گرید بسیار شبیه یکدیگر است و تمایز این دو فولاد با چشم غیرمسلح ممکن نیست. استیل 316 در مقایسه با گرید 304 به علت دارا بودن نیکل بیشتر و مولیبدن، گرانتر است. برتری ورق استیل 316 در مقاومت بهتر آن در برابر خوردگی – به ویژه در برابر محلول های کلردار و کلرایدهاست. به همین دلیل گرید 316 برای استفاده در محیط هایی که با نمک یا سایر خورنده­های قوی در تماس اند، مناسب است.

برخی از کاربردهای متداول استنلس استیل 316 عبارتند از:

قطعات دریایی

محافظ تجهیزات الکتریکی

تجهیزات پزشکی-جراحی

تجهیزات شیمیایی

ورق استیل 430 تحمل بالایی در برابر اسیدهای نیتریک و ارگانیک دارد و به این دلیل از آن در کاربردهایی که با غذاهای اسیدی در تماس است استفاده می شود. این گرید همچنین مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و گوگردها دارد.

اما از سوی دیگر، به علت نیکل کمتری (کمتر از یک درصد) که در این گرید وجود دارد، مقاومتش در برابر اسیدهای کاهنده ای که در برخی غذاها و آبمیوه ها یافت می شود کمتر است.

این گرید برای ساخت بک­اسپلش، لوازم خانگی، میز، لوازم آشپزخانه، سینک­های ارزان قیمت، پیچ و مهره، دیواره دودکش، قطعات یخچال ها، فیلتر گریس و ... مناسب است.

مقدار کروم گرید 430 با گرید 316 یکسان است اما نیکل کمتری دارد و به این دلیل برای برخی تولیدکنندگان  تجهیزات صنایع غذایی گزینه مقرون به صرفه تری به حساب می­آید.

یکی دیگر از تفاوت های اصلی میان گریدهای 430 و 316، فریتی بودن (ساختار فازی) ورق استیل 430 است. این گرید به دلیل دارا بودن ساختار فریتی خاصیت مغناطیسی دارد. استنلس استیل های فریتی همچون ورق استیل 430 مقاومت خارق العاده ای در برابر ترک­ ناشی از خوردگی تنشی دارند.

علاوه بر انتخاب خود گرید، صاف بودن سطح ورق استیل نیز مهم است و می­توان این صافی را با پولیش یا الکتروپولیش ایجاد کرد. بهبود پرداخت­کاری سطح، احتمال خوردگی و ترک­خوردگی را کاهش می دهد و تمیز کردن را نیز آسان تر می کند.

 

 

 

مزایای استفاده از ورق استیل در صنایع غذایی

1. مقاومت در برابر خوردگی: استنلس استیل در مقایسه با سایر فلزات مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و زنگ زدگی دارد و به این دلیل برای استفاده در آشپزخانه ها بهترین گزینه است. از آنجایی که استنلس استیل ها در برابر خوردگی مقاوم اند، نگران جایگزینی مکرر نخواهید بود.
2. استحکام:  گریدهای فولاد ضدزنگ مورد استفاده در صنایع غذایی مستحکم هستند و برای بکارگیری در تجهیزات سنگین یا قفسه های انبار مواد غذایی گزینه عالی به حساب می آیند.
3. سهولت در تمیز کردن: موادی مانند چوب یا پلاستیک، شیارها و مجراهایی دارند که ممکن است در آنها باکتری ها رشد کنند. اما سطح استنلس استیل صاف است و جایی برای مخفی شدن باکتری ندارد و می توان به راحتی باکتری ها را از بین برد. این ویژگی در صنایع غذایی اهمیت بالایی دارد.
4. سطح غیرواکنشی: فولاد زنگ نزن یک فلز غیر واکنشی است، و تاثیری بر طعم و مزه غذا ندارند. یعنی می­توان از آن برای پخت غذاهای اسیدی مانند مرکبات، گوجه فرنگی و سرکه استفاده کرد. فلزاتی مانند آلومینیوم و آهن واکنشی هستند و اگر غذاهای اسیدی در این فلزات پخته شوند، طعم غذا را تغییر داده و به سطح ماده آسیب می رسانند.

کاربرد ورق استیل در خطوط لوله زیر دریا

 

 

یکی‌ از اولین خطوط لوله زیر دریا بین جزیره بریتانیایی وایت (wight) و ساحل فرانسه در خلال جنگ جهانی‌ دوم ساخته شده و پس از آن کاربرد آن به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافت.

امروزه، لوله های زیر دریا عمدتا به منظور جابجایی‌ نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند. کمپانی های استخراج نفت هم از سطح اقیانوس نفت استخراج می کنند و هم از لوله برای برای بیرون آوردن سوخت فسیلی به ساحل استفاده می کنند. پس از تصفیه نفت یا گاز، خطوط لوله متفاوت به منظور جابجایی‌ نفت یا گاز طبیعی مایع به مخازن سوخت به کار می روند. یکی‌ از برجسته ترین مثال های خطوط لوله، که میدان نفتی‌ دریای شمال مجاور نروژ را به کارخانه های فرآوری در انگلستان متصل می کند، حدود ۷۵۰ مایل بین دو کشور کشیده می شود. این خط لوله از زمین سخت زیر آب عبور نموده و در عمیق ترین نقطه، حدود ۳۰۰۰ پا از آب با فشار حدود ۱۵۰۰ پوند بر اینچ مربع قرار می‌گیرد.

اما یکی از نکاتی که همواره شرکت فعال در زمینه لوله گذاری در زیر دریا مد نظر قرار می دهند کاهش هزینه این پروسه لوله گذاری است. بدین منظور متریال مورد استفاده در زمینه می بایست قابلیت بکارگیری در محیط های دریایی را داشته باشد. در ادامه با مبحث انتخاب مواد و اینکه چه آلیاژهایی در این بخش مورد استفاده قرار گرفته اند آشنا می شویم.

اهمیت انتخاب مواد در لوله گذاری در زیر دریا

انتخاب مواد همواره یکی از مهمترین پارامترها در طراحی فرایند لوله گذاری در زیر دریاها می باشد. مقاومت به خوردگی یکی از مهمترین فاکتورهایی است که در این بین تعیین کننده متریال مورد استفاده می باشد. یکی از عمده ترین آلیاژهایی که جهت بکارگیری در خطوط انتقال نفت و گاز در زیر دریاها مورد استقاده قرار گرفته اند فولادهای زنگ نزن هستند.

 

 مقاومت در برابر خوردگی های شکافی و حفره ای یکی از مهمترین پارامترهایی است که در پروژه های دریایی همواره مد نظر می باشد. در بین فولادهای زنگ نزن، ورق استیل 316 بنابر دارابودن عنصر مولیدن دارای مقاومت بیشتری در مواجه با خورگی های حفره ای و شکافی دارد به همین جهت این آلیاژ یکی از عمده ترین متریال بکار گرفته شده در خطوط لوله گذاری در دریا می باشد.

استنلس استیل ها معمولا در قالب لوله جهت انتقال نفت و گاز در زیر دریا استفاده می شوند. این لوله ها معمولا به چند صورت تولید می شوند. در یک حالات لوله به شکل فابریک در کارخانه های فولادسازی تولید و به مشتریان جهت بکارگیری تحویل داده می شوند. اما یکسری از این لوله ها از خمکاری و جوشکاری ورق استیل تولید می شوند.

مقاومت به خوردگی در زیر دریا

معمولا دو نوع خوردگی در لوله کشی‌ زیر دریا شناخته شده است که عبارتند از: خوردگی حفره ای و شکافی (شیاری).

خوردگی  حفره ای به راحتی‌ قابل تشخیص بوده و ممکن است ناشی‌ از عوامل متعددی باشد اما خوردگی شکافی سخت تر از خوردگی حفره ای شناسائی می شود.

استنلیس استیل دریایی و یا همان  ورق استیل ۳۱۶، یکی‌ از محبوب‌ترین آلیاژ‌ها برای لوله‌های زیر دریا می باشد. این گیرد نسبت به اکثریت گریدهای آستنسیتی سری 300 همچون ورق استیل 304 مقاومت به خوردگی بالاتری در محیط های کلریدی داشته و به همین علت از آن با عنوان استنلس استیل دریایی یاد می شود.

خوردگی حفره ای

 

خوردگی حفره زمانی‌ آغاز می گردد که لایه پسیو روی استیل ۳۱۶ در محیط های پر از کلر (منظور محیط های که حاوی کلر با غلظت بسیار زیادی هستند) دچار آسیب دیدگی شده و شکسته شود. هرچه میزان کلر بیشتر و درجه حرارت بیشتر باشد، احتمال شکسته شدن لایه پسیو بیشتر است. هنگامی که لایه پسیو شکسته شد یک سلول الکتروشیمیایی راه اندازی می شود. آهن به قسمت آندی تر حفره در محلول وارد شده و سپس در جهت بالا پخش می شود و اکسید شده و اکسید آهن تولید می گردد. غلظت محلول آهن کلرید با افزایش عمق حفره بیشتر می شود. این امر افزایش سرعت ایجاد حفره و در نتیجه سوراخ شدن دیواره های لوله را در پی دارد که سبب نشت سیالات داخل لوله ها می شود. حفره ها می توانند تا عمق لوله ها نفوذ کرده که اگر این شرایط به وقوع پیوندد فرایند لوله گذاری با مشکل مواجه هستند.

خوردگی شکافی

شکاف ها (خوردگی شکافی) را می توان بین لوله ها و تکیه گاه های لوله، بین لوله های مجاور و زیر رسوباتی پایین یافت که بر روی سطح لوله جمع می شوند. شکاف های تنگ شکاف‌هایی‌ هستند که خطر بیشتری برای یکپارچگی لوله زیر دریا دارند. خوردگی استاندارد لوله گذاری در یک شکاف تنگ منجر به کاهش غلظت اکسیژن در مایع موجود در شکاف می شود. کاهش غلظت اکسیژن در مایع درون شکاف باعث افزایش احتمال شکسته شدن لایه پسیو روی سطح می شود، و در نتیجه باعث آغاز حفره زایی می شود.

 

 

کنترل خوردگی

برخی‌ از شرکت ها بر این نظر هستند که جایگزینی لوله های ساخته شده از جنس استنلس استیل ۳۱۶ با دیگر لوله هایی که از فولادهای زنگ نزن دیگری ساخته شده اند افزایش مقاومت به خوردگی را در پی دارد. روش دیگر پوشاندن لوله زیر دریا با مواد مقاوم در مقابل خوردگی می باشد، از جمله پولیورتان پلاستیک حرارتی.

 

ASM توافق نامه عدم افشای اطلاعات را با HANA AMT امضا می کند

 

ASMتأییدیه پودر تیتانیوم با خلوص بالا از HANA AMT ، یک گروه چاپ سه بعدی کره ای دریافت کرده است. HANA AMT با استفاده از تجزیه و تحلیل دقیق 20 کیلوگرم پودر تیتانیوم ، خلوص 99.918٪ را تأیید کرد. 

 

سنجش پودر فلز تیتانیوم از 75 کیلوگرم تولید شده در کارخانه آزمایشی فلزاسیون ASM طی ژانویه 2021 انجام شد. ASM و HANA AMT به دلیل پیشرفت مذاکرات برای دستیابی به توافق اولیه 1500 تن در سال برای پودر فلز تیتانیوم ، توافق نامه عدم افشای قرارداد را امضا کردند.

این قرارداد در حالی امضا شده که درصد خلوص محاسبه شده به مراتب پایین تر از این مقدار بوده و این یک رکورد محسوب میشود. در صد بالای تیتانیوم می تواند برای بسیاری از صنایع مانند صنعت استیل(فرم ورق استیل) مفید و موثر باشد.

 

 

 

آخرین اخبار در صنعت استیل را میتوانید از وبسایت فلزکالا ببینید. همچنین برای استعلام از آخرین قیمت ورق استیل از طریق راه های ارتباطی میتوانید تماس گرفته و ثبت سفارش نمایید.