چگونه استنلس استیلی با گرید مناسب انتخاب کنیم؟

چگونه استنلس استیلی با گرید مناسب انتخاب کنیم؟

ژیکال استیل؛  قبل از اینکه به آموزش انتخاب گرید مناسب برویم باید بدانیم که فولاد از آهن و کربن تشکیل شده است. مقدار کربن و میزان ناخالصی ها و عناصر آلیاژی اضافی، خصوصیات هر کدام از گریدهای فولاد را تعیین می کند. مقدار کربن در فولاد می تواند از 1/1 تا 5/1 درصد متغیر باشد. اما پر کاربردترین گریدهای فولاد فقط حاوی 0.1 درصد – 0.25 درصد کربن است. عناصری مانند منگنز، فسفر و گوگرد در کلیه گریدهای فولادی یافت می شود. این نکته را به یاد داشته باشید که منگنز تأثیرات مفیدی را برای فولاد به همراه دارد، فسفر و گوگرد روی استحکام و دوام فولاد اثرات زیانباری می‌رسانند.

طبق اعلام انجمن جهانی فولاد، بیش از 3500 گرید فولادی مختلف وجود دارد که هرکدام شامل خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و محیطی منحصر به فرد است. برای خرید انواع ورق فولادی و دیگر مقاطع فولادی که آلیاژ و گرید فاکتور مهمی در آن است ، لازم است که با گریدهای مختلف آنها آشنا شوید تا بتوانید بهترین خرید و انتخاب در پروژه های صنعتی و ساختمانی را داشته باشید.

فولاد براساس ترکیبات شیمیایی که دارد، به طور گسترده ای به چهار گروه طبقه بندی می شود: فولادهای کربنی

فولاد آلیاژی

فولاد ضد زنگ

فولادهای ابزار

جدول زیر خصوصیات معمول فولادها در دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد) را نشان می دهد. در این جدول استحکام کششی، استحکام تسلیم و سختی تا حد زیادی به شرایط مختلف عملیات حرارتی بستگی دارد.

فولادهای کربنی

فولادهای کربنی حاوی مقدار کمی از عناصر آلیاژی هستند و 90 درصد از کل تولید فولاد را تشکیل می دهند. فولادهای کربنی بسته به میزان کربن آنها می توانند به سه گروه دیگر تقسیم شوند:

  • فولادهای کم کربن / mild steel حاوی 0.3٪ کربن هستند
  • فولادهای کربن متوسط حاوی 0.3-0.6٪ کربن هستند
  • فولادهای کربن بالا حاوی بیش از 0.6٪ کربن هستند

فولادآلیاژی

فولادهای آلیاژی حاوی مقادیر مختلفی از عناصر آلیاژی (به عنوان مثال منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروموآلومینیوم) به منظور تغییر در خواص فولاد مانند سختی، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، شکلپذیری، جوشکاری یا چکش‌ خواری است.  کاربردهای فولاد آلیاژی شامل خط لوله، قطعات خودرو، ترانسفورماتور، ژنراتور و موتور الکتریکی است.

فولادهای ضد زنگ

استنلس استیل‌ها بین  10-20٪ کروم به عنوان عنصر آلیاژی اصلی دارند. این فولاد ها برای مقاومت در برابر خوردگی بالا ارزشمند هستند. استیل‌ها با بیش از 11٪ کروم، نسبت به فولاد خفیف حدود 200 برابر در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند. این فولادها را میتوان با توجه به ساختار کریستالی آنها به سه گروه تقسیم کرد: 1. آستنیتی، 2. فریتی، 3. مارتنزیتی

فولادهای ابزار

فولادهای ابزار حاوی مقادیر مختلفی تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیوم برای افزایشدوام و مقاومت در برابر حرارت هستند. از این فولاد برای برای تجهیزات برش و حفاری استفاده می‌شوند.

از بین انواع فولاد معرفی شده در بالا، فولاد ضد زنگ جذابیت و کاربرد بیشتری در بین کاربران دارد. به همین دلیل در ادامه این مطلب، همه چیز درباره نحوه انتخاب آلیاژ استنلس استیل متناسب با پروژه‌ مورد نظر را خواهیم گفت.

انتخاب گرید ارزان قیمت فولادی برای محیط خورنده کار دشواری است. یکی از عوامل اصلی در انتخاب مواد، توجه به طول عمر فلز، خاصیت مقاومت در برابر خوردگی و محیطی است که در آن می توان از مواد استفاده کرد. برای انتخاب گرید مقاوم در برابر اسیدهای قوی، چندین جدول برای گریدها منتشر شده است که میزان خوردگی هر گرید را نشان می‌دهد. این جداول معمولاً به منظور مقایسه گریدهای مختلف و انتخاب نمونه مناسب تهیه می شوند. با این حال، باید مراقب باشید، زیرا بین محیطهای مشابه تفاوت های جزئی وجود دارد، که می تواند تفاوت زیادی از نظر میزان خوردگی ایجاد کند.

جدول زیر خصوصیات اساسی فولادهای ضد زنگ را نشان می دهد:

گروه‌های آلیاژی و گریدهای مناسب برای انتخاب

ویژگی مورد نیاز

انتخاب براساس محیط عملیاتی

مقاومت دربرابر خوردگی

گریدهای آستنیتی، به ویژه آنهایی که محتوای کروم بالا دارند. همچنین گریدهای دارای مقادیر بالای سیلیکون، نیتروژن و عناصر خاکی کمیاب (به عنوان مثال گرید 310 و (S30815 مورداستفاده قرار می‌گیرند. گریدهای فریتی حاوی کروم بالا همچنین میتواند مفید باشد (به عنوان مثال 446 )

مقاومت دربرابر حرارت

گرید آستنیتی مقاومت بسیار خوبی در دماهای بسیار پایین ارائه می دهد.

مقاومت در دمای پایین

گریدهای آستنیتی خاصیت مغناطیسی کمی دارندگریدهای حاوی نیکل بیشتر(به عنوان مثال 316 یا 310) حتی در صورت سردکاری غیر مغناطیسی هستند.

 

خاصیت مغناطیسی

فولاد رسوب سخت مارتنزیتی

استحکام بالا

فولادهای ضد زنگ اغلب از طریق خوردگی موضعی دچار خوردگی می شوند. وجود کلرید در محیط عملیاتی مکانیسم های خوردگی و خوردگی شکافی را کنترل می کند.

معادل مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای(Pitting Resistance Equivalent)

مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی گرید خاصی از فولاد ضد زنگ، با عدد مقاومت معادل خوردگی حفره‌ای(PRE ) مشخص می‌شود.

PREs با استفاده از معادله زیر قابل محاسبه است:

= PRE ٪Cr + 3.3٪ Mo + 16٪ N

از معادله بالا می توان برآورد کرد، گریدهایی که عناصر آلیاژی مانند مولیبدن، نیتروژن و کروم بالایی دارند، مقاومت بیشتری دارند. به همین دلیل، گرید 316 با 2٪ مولیبدن در اتصالات دریایی استفاده می شود. گریدهای فولاد آستنیتی، با داشتن حداکثر 6٪ مولیبدن و مقادیر زیادی از کروم و نیتروژن، در محیط های حاوی کلرید شدید استفاده می‌شود.

عدد PRE برای گریدهای مختلف استیل ضد زنگ در جدول زیر طبقه بندی شده است:

گرید Class PRE
3CR12 Ferritic 11
430 Ferritic 17
303 Austenitic 18*
304/L Austenitic 18
316/L Austenitic 24
2205 Duplex 34
904L Austenitic 34
S31254 Austenitic 43
S32750 Duplex 43
S32520 Duplex 43

ترک ناشی از خوردگی تنشی

ترک ناشی از خوردگی تنشی (SCC) یکی از شایع ترین مشکلات گریدهای فولاد آستنیتی است. SCC در حضور کلرید رخ می دهد. گریدهای فولادی داپلکس در برابر SCC بسیار مقاوم هستند و گریدهای فریتی در برابر این حمله نسبتاً مقاوم هستند.

انتخاب خصوصیات مکانیکی و فیزیکی

فولادهای رسوب سخت و فولادهای مارتنزیتی با استحکام بالا بهترین انتخاب برای شیر و شافت است. استحکام بالا مانند مقاومت در برابر خوردگی معیار بسیا رمهمی در انتخاب گریدهای استنلس استیل است.

گریدهای استنلس استیل، اغلب بر اساس مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز انتخاب می شود. در واقع سازه با توجه به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی گرید انتخاب شده، توسعه داده می‌شود.

همچنین خصوصیات ثانویه این گریدها باید در مراحل اولیه انتخاب آلیاژ مناسب در نظر گرفته شود. انتخاب گرید داپلکس با استحکام بالا، مانند گرید 2205 ، مشکل خوردگی را حل می کند. نکته قابل توجه این است که این آلیاژ به دلیل استحکام بالا، گزینه مقرون به صرفه بودن را نیز فراهم می کند همین دلیلی بر تاثیر بر قیمت مقاطع فولادی همچون تیرآهن و ورق می باشد.

از طرف دیگر، انتخاب گریدهای فریتی، مانند گرید 3CR12، می تواند مقاومت در برابر خوردگی کافی را برای کاربردهای غیر تزئینی فراهم کند. علاوه بر این، ضریب انبساط حرارت یک مهم مطلوب است  (به دلیل انحراف کمتر در اثر تغییرات دما ).

 / پایان نوشتار

No Comments

Post A Comment