کاربرد ورق استیل 304 در صنعت دریایی

انتخاب مواد مناسب برای استفاده در صنعت تحت هر شرایطی بسیار مهم است زیرا حتی کوچک ترین تغییر در ترکیب شیمیایی آلیاژ ممکن است منجر به تفاوت فاحشی در عملکرد یک قطعه صنعتی شود. اما زمانی که کاربرد مدنظر شما باید در شرایط بسیار شدید دوام بیاورد انتخاب مواد مناسب، با دوام و مقاوم به امری ضروری بدل می شود.

 

 

 

این مسئله به ویژه در محیط های دریایی صادق است. در این محیط ها که بسیاری از عواملی که به فولاد آسیب می رسانند مانند آب، نمک و سایر کانی ها همگی باهم حضور دارند، تنها گریدهای خاصی از فولاد ضدزنگ می توانند در این شرایط دوام بیاورند. در این مقاله به بررسی عواملی خواهیم پرداخت که منجر به خوردگی دریایی می شوند و خواهیم دید که آیا ورق استیل 304 برای کاربردهای دریایی مناسب است یا خیر.

چه عواملی باعث خوردگی دریایی می­شوند؟

اغلب مردم نمی دانند که مشکل خوردگی دریایی تا چه حد جدی است. اخیرا در پژوهشی با عنوان «اقدامات پیشگیرانه بین­المللی، کاربرد و اقتصاد تکنولوژی خوردگی (International Measures of Prevention, Application and Economics of Corrosion Technology به اختصارMPACT)» مشخص شد که خوردگی، سالانه 2.5 تریلیون دلار خسارت به بار می آورد. این رقم برابر با 3.5% کل تولید ناخالص داخلی جهان است. یافتن راه حلی مناسب برای غلبه بر این مشکل بسیار هزینه بر، مواد و انرژی تلف شده می تواند باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه می شود.

در واقع چندین نوع خوردگی وجود دارند که می­توان همه آن­ها را خوردگی دریایی به حساب آورد. اغلب اوقات این آسیب به علت تماس با آب شور است. اما انواع دیگر خوردگی نیز وجود دارند مانند خوردگی اتمسفری موادی که در مجاورت ساحل هستند و خوردگی نمک داغ که به ویژه به موتورها و اجزا متحرک سریع در زیر آب آسیب می رساند.

خورندگی آب شور یک فرآیند الکتروشیمیایی است که به علت تماس با آب دریا توسط پتانسیل الکتریکی آلیاژ رخ می دهد و به میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب دریا بستگی دارد. آب دریا به علت مقدار بالای کلراید، یک الکترولیت قوی نیز به حساب می آید. تحرکات مدام آب و حضور اکسیژن باعث می شوند فلزات در معرض محلول های اسیدی و آندی گوناگونی قرار بگیرند. این محلول ها وارد ترک ها و شکاف های فلز شده و فرآیند خوردگی آغاز می شود.

 

 

 

برخی عوامل این مشکل­ را حادتر می سازند. میکروارگانیسم­های آلی که به وفور در اقیانوس­ها یافت می شوند، pH آب را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند. سازه ها باید در برابر مشکل انباشتگی ماسه و گل و لای مقاوم باشند. هرچند این مواد می­توانند مانع از تماس اکسیژن با فلز شوند اما منجر به ایجاد شرایط محلی برای خوردگی آلیاژ می شوند. همچنین حضور باکتری­های کاهنده سولفات (به اختصار SRB) باعث افزایش غلظت سولفید هیدروژن می­شود که برای فولاد و آلیاژهای مسی بسیار خطرناک است. البته می­توان با استفاده از طلا، پلاتین یا تانتال به طور کلی مانع از خوردگی شد اما به علت هزینه بالای این مواد مقاوم در برابر خوردگی، از آن­ها فقط در موارد خاص و آزمایشگاهی استفاده می شود. این یعنی تولیدکنندگان باید همیشه قیمت را نیز در انتخاب خود در نظر بگیرند.

چگونه فولادهایی مانند ورق استیل در برابر خوردگی مقاومت می کنند؟

در اکثر آلیاژهایی که مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند، یک لایه اکسید بر روی سطح آن­ها وجود دارد. مقاوم­ترین گریدهای ورق استیل نه تنها پایدار هستند و بلکه دارای خاصیت خود ترمیمی نیز هستند که به آنها این امکان را می دهد تا خود را ترمیم کنند و دوام آن­ها را افزایش می دهد.

اخیرا وبسایت Scientific American در یکی از مطالب خود درباره نحوه عملکرد فولاد ضدزنگ توضیح خوبی ارائه می­دهد. مقاومت ورق استیل (ورق استنلس استیل) در برابر زنگ­زدگی و خوردگی به علت توانایی آن در ارتباط با محیط اطرافش است. فولاد با افزودن مقادیر مشخصی کروم، منگنز، سیلیکون، کربن، نیکل و/یا مولیبدن به آهن ساخته می شود. این مواد موجود در آلیاژ می­توانند با اکسیژن موجود در هوا یا آب در محیط های دریایی واکنش دهند. لایه اکسیدی که از فولاد ضدزنگ محافظت می کند از این واکنش بدست می آید.

این لایه اکسیدی با جلوگیری از تماس مستقیم اکسیژن و آب با ورق استیل از آن در برابر خوردگی محافظت کرده و به طور مداوم با محیط اطراف خود واکنش می دهد. در بهترین آلیاژها این واکنش می­تواند هر آسیبی به لایه اکسید را ترمیم کند، به این معنی که فولاد قابلیت خودترمیمی دارد و به طور موثر مانع از خوردگی می شود.

این لایه نازک، که آنقدر نازک است که با چشم غیرمسلح دیده نمی­شود، در واقع خود یک لایه خوردگی است. این یعنی در فولاد ضدزنگ خوردگی به نحوی رخ می­دهد که از خوردگی بیشتر جلوگیری می­کند. در فولاد معمولی سطح فلز با اکسیژن موجود در آب دریا واکنش می­دهد و منجر به تولید فیلم اکسید/هیدروکسید آهن ناپایدار می شود. این لایه محافظت شده نیست و تا زمانی که در معرض آب دریا باشد گسترش می یابد.

 

 

 

آیا ورق استیل 304 برای استفاده در محیط های دریایی مناسب است؟

ورق استیل 304 محبوب ترین گرید فولاد ضدزنگ موجود در بازار است. این فولاد بنابر ساختار آستنیتی فاقد خواص مغناطیسی است. فرث براون در حدود یک قرن پیش، اولین فردی بود که این فولاد را ساخت. این محصول در ابتدا به علت حضور کروم (تقریبا 18%) و نیکل (تقریبا 8%) با نام تجاری استیل  18/8 فروخته می شد.

نقطه یوتکتوئید ورق استیل 304 تقریبا برابر (F֯ 1341) C֯ 727 است. این فولاد برای کاربردهایی که به رسانایی الکتریکی یا حرارتی نیاز دارند مناسب نیست ولی قابلیت فرم­پذیری آن فوق العاده است. حداکثر مقدار کربن این فولاد 0.03% و برای جوشکاری در دمای کمتر از F֯ 800 مناسب است. انجام عملیات­ حرارتی روی این فولاد غیرممکن است اما می­توان با سردکاری، سختی و استحکام آن را افزایش داد.

مقاومت ورق استیل 304 در برابر خوردگی عالیست. ترکیب مولکولی این فولاد از آن در برابر تمام آسیب های زیست محیطی مانند خوردگی بین دانه­ای (این نوع خوردگی به علت جوشکاری یا رهاسازی تنش رخ می­دهد) محافظت می کند. کروم موجود در ورق استیل 304 مقاومت آن در برابر خوردگی در محیط های اکسنده را بهبود می دهد و نیکل موجود در این فولاد از آن در برابر اسیدهای ارگانیک محافظت می کند.

اما ورق استیل 304 یک نقطه ضعف دارد و آن این است که در محیط های کلرایدی، به خصوص آب دریا عملکرد ضعیفی دارد. این فولاد در این شرایط در برابر خوردگی آسیب­پذیر است. ورق استیل 316 که دارای 2% مولیبدن است، در مواردی که خوردگی دریایی مسئله مهمی باشد گزینه بهتری به حساب می آید. همین تفاوت است که باعث می شود این فولاد در کاربردهای دریایی بسیار بهتر عمل کند.

 

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.

نیکل یک ضرورت برای استنلس استیل

 

 

Ni کلمه اختصاری نیکل است. نیکل یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده ی ورق استیل است که به تنهایی موجب پدید آمدن استحکام و سختی در آلیاژ مادر (پایه) می شود. بیش از دو سوم کل نیکل تولید شده در جهان در ساخت و تولید ورق استیل به کار می رود. اگرچه نیکل در تمام انواع ورق استیل همچون استیل دوپلکس و رسوب سختی به میزان کم یا زیاد وجود دارد، اما این عنصر نقش حیاتی در ورق استیل سری 300 ایفا می کند. زیرا فاز آستنیت را در ساختار هسته‌ای آن تثبیت می‌کند (مکعب مشبک وجوه پر). برخی گرید های مهم در میان آنها عبارتند از ۳۰۴ و ۳۱۶ که حدوداً به ترتیب ۸ تا ۱۰ درصد و ۱۰ تا ۱۳ درصد نیکل دارند. ۷۵ درصد تمام استنلس استیل های تولیدی موجود در سراسر جهان حاوی نیکل در ترکیب شان هستند.

نیکل برحسب ظاهرش فلزی سفیدِ نقره‌ای است و در شکل ساختار مکعبی کریستالی استنلس استیل حضوردارد. این فلز نرم و چکش خوار، داکتیل (شکل پذیر) است و استحکام مطلوبی دارد و در برابر خوردگی و گَرد شدن مقاوم است. نیکل همچنین به عنوان یک هادی خوب حرارت و الکتریسیته عمل می کند و دمای زیر ۳۴۵ درجه سانتیگراد خواص مغناطیسی بروز می‌دهد. بنا بر نقطه ذوب و نقطه جوش بالایی که دارد -به ترتیب ۱۵۵۵ و ۲۸۳۵ درجه سانتیگراد- در شرایط و محیط های برودتی نیز می تواند پایدار بماند.

پس از این مطالعه ی مختصر در خصوص خواص فیزیکی نیکل، اکنون این سوال مطرح است که: نیکل موجب چه چیزی می شود که به این گستردگی در صنعت ساخت ورق استیل کاربرد دارد؟ بیایید نگاهی دقیق به پاره ای خواص که توسط نیکل به ورق استیل منتقل می شود، نظیر قابلیت فرم پذیری، قابلیت جوش پذیری، گرم کاری، چقرمگی، پایداری و غیره بیاندازیم.

 

قابلیت فرم پذیری

این ویژگی به همراه خاصیت داکتیلیتی به وسیله ساختار فاز آستنیتی کنترل می‌شوند که به نوبه خود موجب افزایش مقدار زیادتر نیکل می گردد. این افزایش ورق استیل را جهت انجام عملیات کشش عمیق مورد استفاده سازندگان محصولاتی مثل سینک های آشپزخانه و ظروف پخت و پز مطلوب می سازد. همچنین افزودن مقدار صحیح و مناسب نیکل از خطر میل به ترک خوردگی ناشی از سرما و کارسختی را کاهش می‌دهد.

 

 

 

قابلیت جوشکاری

ورق استیل آستنیتی به خوبی تحت جوشکاری قرار می‌گیرند، چه جوشکاری برای مقاطع ضخیم و چه برای مقاطع باریک. این خاصیت به علت افزودن نیکل است که استحکام گرم کاری ماده را بالا می‌برد و اجازه نمی دهد رشد دانه‌ای در دمای بالا ایجاد و منجر به شکنندگی ورق استیل شود. جوش های بدین شکل می توانند از آزمون‌های ضربه و میل به خمش زیاد بیرون آیند.

 

چقرمگی و استحکام گرم

افزودن نیکل سبب محافظت از ورق استیل در برابر خزش می گردد. خزش عبارت است از تنش های مکانیکی وارد در دماهای بالا و در درازمدت. اکثر استنلس استیل ها در شرایط دمای اتاق، چقرمگی خوبی بروز می‌دهند، لیکن گریدهای آستنیتی این حد چقرمگی مطلوب را در شرایط دمایی هلیوم مایع که منفی ۲۷۰ درجه سانتیگراد است بروز می‌دهند. بدین علت است که گرید هایی مثل ورق استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ ترجیحاً در دماهای برودتی به کار می روند.

 

پایداری

نیکل نقشی محوری در جهت حفظ پایداری ورق استیل ایفا می کند، نه فقط به لحاظ جنبه های تکنیکی و اقتصادی در صنایع بلکه از نظر احترام به محیط زیست نیز کاملاً سازگار و دوستدار آن محسوب می‌شود. نیکل فلزی است به شدت قابل بازیافت. بدین سبب که کلیه محصولات آن پس از پایان طول عمرشان می‌توانند بازیابی شوند. سازندگان استنلس استیل با استفاده از فولاد ها و استیل های قراضه اقدام به تولید ورق استیل نموده و بدین صورت تقریباً یک سوم هزینه هایشان را صرفه جویی می کنند.

در مقابل چنانچه این محصول را با استفاده از مواد تشکیل دهنده ۱۰۰% خالص تولید نمایند، به موجب آن می بایست انرژی بسیار زیادی مصرف کنند. طول عمر و دوام نیکل باعث می‌شود ورق استیل با دوام تر و چقرمه تر شود، همچنین آن را متنوع و همه کاره و کاربر پسند می سازند.

حفاری و کاوش، تولید، استفاده مجدد و بازیافت نیکل در صنعت ثابت می کند که ۶۰ درصد کل استنلس استیل تولیدی جهان، از طریق ذوب مجدد قراضه های آن تولید می‌شود. این پدیده کشورها را بر آن می دارد که ضمن توسعه و رونق دادن به این امر (بازیافت و استفاده مجدد از قراضه استیل) عرصه ی پهناوری از تحقیقات درباره صنعت نیکل بگشایند. بنابراین چشم انداز وسیعی از تحقیق و توسعه در پیش رو قرار دارد.

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

علت ساخت سینک آشپزخانه از ورق استیل

 

 

ورق استیل با توجه به دوام، شکل پذیری عالی و سهولت در تمیزکاری، گزینه اول سازندگان سینک های آشپزخانه محسوب می شود. استنلس استیل همانطور که از نامش مشخص است، به راحتی دچار زنگ زدگی و لکه و خراش نمی شود و به همین دلیل انتخابی ساده و مطمئن برای آشپزخانه ها و آزمایشگاه ها می باشد. اگر محبوبیت تجهیزات و لوازم ساخته شده از ورق استیل و همچنین روندهای تجاری را به ویژگی های این فلز اضافه کنیم، درک اینکه چرا استفاده از سینک های استنلس استیل تا این حد مرسوم است، آسان تر می شود.

دلایل اینکه چرا سینک های ظرفشویی از ورق استیل ساخته می شوند:

 

 

 

ورق استیل در برابر مواد شیمیایی از مقاومت به خوردگی خوبی برخوردار است، با دوام است و عمری بسیار طولانی دارد و هم چنین تمیزکاری آن بسیار آسان می باشد. سینک ظرفشویی ساخته شده از استیل یکی از مهم ترین اختراعات -تا به حال- است. فولاد ضدزنگ (ورق استیل) یکی از محبوب ترین آلیاژهایی است که تقریباً توسط همه ی افراد جهان مورد استفاده قرار می گیرد. استنلس استیل همانطور که گفته شد، با دوام و براق است و به راحتی تمیز می شود و پس از مدت های طولانی استفاده و از رده خارج شدن، به راحتی قابل بازیافت است. ورق استیل اکنون به بخشی جدایی ناپذیر در آشپرخانه بدل شده است. از جمله آنها عبارتند از: ظروف، میزکار و سینک ظرفشویی که همگی از ورق استیل ساخته شده اند.

لوازم و تجهیزات ساخته شده از ورق استیل جلوه ای حرفه ای به آشپزخانه می بخشد. وسایل استیل به دلیل سازگاری و زیبایی ظاهری شان، در هر آشپزخانه ای مورد استفاده قرار می گیرند. اگر می خواهید آشپزخانه تان محیطی درخشان از فلزات باشد، ابزار و لوازم ساخته شده از ورق استیل تنها ماده ای است که می تواند موجب درخشندگی آن شود. سینک ظرفشویی استیل، از همه مهمتر، به صرفه و اقتصادی است و می تواند برای مدت های بسیار طولانی برایتان کار کند.

دلایل زیادی برای انتخاب استیل وجود دارد. این فلز از قابلیت برش و شکل دهی خوبی برخوردار است و می توان آن را به اندازه ها و شکل های مختلفی تغییر داد. امروزه در سطح جهان، برای طراحی آشپزخانه ها از این آلیاژ در حجم های بسیار بالا استفاده می کنند.

 

 

 

برخی سینک های ظرفشویی استیل وجود دارند که قسمت انتهایی آن (ناحیه عمیق) ممکن است دچار لکه و زنگ زدگی شوند. برای جلوگیری از این موضوع در حین خرید مطمئن شوید که سینک ظرفشویی استیل مورد انتخابتان حداقل ‍۱۰ درصد نیکل در ترکیب شیمیایی خود داشته باشد. آن دسته سینک هایی که دارای مقادیری حدود 8 درصد نیکل هستند، ممکن است به مرور تحت تاثیر زنگ زدگی و لکه قرار گیرند.

 

 

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 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.