لوله 347H

347H pipe

 

لوله  347H یک جنس استیل خاص است که از گروه فولادهای آستنی با نام استاندارد AISI 347H یا UNS S34709 به شمار می‌رود. این جنس از استیل، نسخه تقویت شده و مقاومت به دماهای بالا از فولاد زنگ‌نزن 321 را فراهم می‌کند.

برخی از ویژگی‌های لوله استیل 347H عبارتند از :

مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا (مخصوصاً در محدوده دماهای بین 1000 تا 1600 درجه سانتیگراد).

مقاومت به خستگی حرارتی.

از لحاظ شیمیایی، حاوی نیکل، کروم، مولیبدن و کربن است.

استفاده اصلی از لوله‌ها و ملاتون‌های لوله  347H در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز، و صنایع با دماهای بالا است، جایی که مقاومت به شرایط حرارتی و شیمیایی خاص مورد نیاز است.

 

تاریخچه لوله 347H

لوله 347H از گروه فولادهای آستنی می‌باشد که تاریخچه طولانی دارد. در زیر تاریخچه‌ای اجمالی از توسعه فولادهای زنگ‌نزن را می‌خوانید :

 

دورهٔ اختراع (قرن ۱۹) :

در قرن نوزدهم، فولادهای ضد زنگ اختراع شدند. نخستین فولاد زنگ‌نزن، “فولاد اختراعی” نامیده می‌شد و توسط استیل مارتنس و هنری بسمر ساخته شد.

 

توسعه فولادهای مارتنزیتی (اواخر قرن ۱۹) :

در اواخر قرن نوزدهم، فولادهای مارتنزیتی که شامل کربن و کروم بیشتری بودند، معرفی شدند. این فولادها دارای مقاومت به خوردگی بهتر بودند.

 

توسعه استیل زنگ‌نزن (اوایل قرن ۲۰) :

استیل زنگ‌نزن با اضافه کردن نیکل به ترکیبات فولاد مارتنزیتی به وجود آمد. این افزودنی به مقاومت به خوردگی و دمای بالا افزود.

 

توسعه استیل ۳۰۰ سری (اواسط قرن ۲۰) :

فولادهای ۳۰۰ سری که حاوی کروم و نیکل بالا بودند، بهبودهای بیشتری در مقاومت به خوردگی داشتند. این گروه شامل استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ است.

 

توسعه فولاد ۳۴۷ (دهه ۱۹۵۰) :

گروه فولاد ۳۴۷، که شامل ۳۴۷ و ۳۴۷H می‌شود، حاوی نیکل و کروم بالا و توانایی مقاومت به دماهای بالا را داراست. این فولادها مخصوصاً برای محیط‌های با دماهای بالا و شرایط حرارتی خاص طراحی شده‌اند.

 

استفاده در صنایع مختلف (از دهه ۱۹۶۰ به بعد) :

از آن زمان به بعد، فولادهای ۳۴۷ و ۳۴۷H در صنایع مختلف از جمله پتروشیمی، نفت و گاز، خودروسازی، انرژی، و صنایع دیگر به کار گرفته شده‌اند.

توسعهٔ فناوری‌های جدید و نیازهای متنوع صنایع مختلف باعث بهبود و توسعهٔ فولادهای ضد زنگ‌، از جمله لوله‌ها و ملاتون‌های 347H شده است.

 

فرایند تولید

تولید لوله‌های 347H اغلب به وسیله فرآیند گرم‌کاری (Hot Working) و فرآیند‌های شکل‌دهی فولاد می‌شود. در زیر به برخی از مراحل مهم تولید این نوع لوله‌ها اشاره می‌شود :

 

مواد اولیه :

مواد اولیه شامل فولاد با ترکیبات خاصی از کروم، نیکل، کربن، مولیبدن و سایر عناصر است. این ترکیبات مخلوط و ذوب می‌شوند تا به فولاد زنگ‌نزن برسیم.

 

ذوب :

مخلوط فلزات اولیه در یک کوره ذوب شده و تا دمای مشخصی رسیده تا فلزات مخلوط خوب متداول شوند.

 

تصفیه :

فولاد ذوب شده تصفیه می‌شود تا از شوینده‌ها و ناخالصی‌ها پاک شود. این مرحله باعث بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی فولاد می‌شود.

 

تشکیل بلوک‌های فولاد :

پس از تصفیه، فولاد به شکل بلوک‌های بزرگ و صاف تشکیل می‌شود. این بلوک‌ها به عنوان مواد اولیه برای فرآیند های بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

فرآیند گرم‌کاری :

بلوک‌های فولاد به دمای بالا گرم‌کاری می‌شوند تا قابلیت شکل‌دهی بهتری پیدا کنند. این فرآیند شامل مراحلی چون جوشکاری، انجماد، و غیره می‌شود.

 

تشکیل لوله :

بعد از گرم‌کاری، بلوک‌های فولاد به شکل لوله‌ها و ملاتون‌ها تشکیل می‌شوند. این مرحله ممکن است شامل فرآیندهای شکل‌دهی چون استخوان‌کاری، رول‌کاری، یا تراشکاری باشد.

 

حرارت‌دهی و تقویت حرارتی :

لوله‌ها و ملاتون‌ها به حرارت می‌گردند تا از تغییرات میکروسکوپیک و خواص مکانیکی بهبود یابند. این فرآیند به عنوان تقویت حرارتی شناخته می‌شود.

 

آزمون و کنترل کیفیت :

محصولات تولیدی آزمون‌های کیفیتی مختلف مانند آزمون هیدرواستاتیک، آزمون غیرمخرب (UT، RT) و سایر آزمون‌های مهندسی را پشتیبانی می‌کند. این مرحله برای اطمینان از مطابقت با استانداردها و نیازهای مشتریان است.

 

پایان فرآیند :

پس از تمام شدن مراحل تولید و کنترل کیفیت، لوله‌ها و ملاتون‌ها به عنوان محصولات نهایی آماده به بازار عرضه می‌شوند.

فرآیند تولید لوله‌های 347H نیازمند تجهیزات و تخصص فنی خاصی است تا خواص مکانیکی و شیمیایی مطابق با استانداردها و نیازهای مشتریان حفظ شود.

 

کاربردهای لوله‌ها 347H

لوله‌ها 347H به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند، در صنایع مختلف به کار می‌روند. برخی از کاربردهای اصلی آنها عبارتند از :

 

صنایع پتروشیمی و نفت :

استفاده در واحدهای پردازش نفت و گاز به خاطر مقاومت به شرایط حرارتی و شیمیایی.

لوله‌های 347H برای ساخت تجهیزاتی نظیر گرمکن‌ها، تجهیزات تقطیر، و سایر واحدهای فرایندی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

صنعت هوافضا :

برای ساخت قطعات مقاوم به دما در محیط‌های خاص مانند موتورهای هواپیما و اجزاء محیط فضایی.

 

صنایع خودروسازی :

برای تولید قطعات مقاوم به دما و خوردگی در بخش‌هایی از خودروها که به دماهای بالا تحت تاثیر حرارت قرار می‌گیرند.

 

تولید انرژی :

استفاده در نیروگاه‌ها و سیستم‌های تولید انرژی به علت مقاومت به دماهای بالا و خواص مکانیکی مناسب.

 

صنایع شیمیایی :

در تجهیزات پالایشگاه‌ها و واحدهای تولید مواد شیمیایی به عنوان مواد ساختاری با مقاومت به شرایط شیمیایی و حرارتی.

 

تولید کوره‌های حرارتی :

برای ساخت بخش‌های مقاوم به دما در کوره‌های حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به عنوان خلاصه، لوله‌های 347H در هر موقعیتی که مقاومت به دماهای بالا و شرایط شیمیایی خاص لازم است، استفاده می‌شوند.

 

ویژگی‌های لوله‌های 347H

لوله‌های 347H از گروه فولادهای ضد زنگ‌ با خصوصیات خاصی برخوردارند که آنها را برای برخی از نیازهای خاص صنایع مورد استفاده قرار می‌دهد. برخی از ویژگی‌های مهم این نوع فولاد عبارتند از :

 

مقاومت به دماهای بالا :

لوله‌های 347H دارای مقاومت به دماهای بالا هستند، به خصوص در بازه دماهای میانه تا بالا.

 

مقاومت به خوردگی :

این جنس فولاد به دلیل حاویات کروم و نیکل بالا، مقاومت خوبی به خوردگی و اکسیداسیون دارد.

 

مقاومت به خستگی حرارتی :

لوله‌های 347H در شرایط دمایی بالا و در معرض فشارهای متناوب و تغییرات دما، مقاومت خوبی به خستگی حرارتی نشان می‌دهند.

 

خواص مکانیکی مطلوب :

این فولاد دارای خواص مکانیکی مطلوبی مانند استحکام کششی و استحکام چقرمگی است.

 

مقاومت به اکسیداسیون :

لوله‌های 347H در شرایط اکسیداتیو، به خصوص در دماهای بالا، مقاومت خوبی دارند.

 

ساختار استیبل :

این فولاد دارای ساختار استیبل است، که به معنای کاهش احتمال تبدیل غیرمعمول فازها در دماهای بالا است.

 

مقاومت به تغییرات حرارتی :

لوله‌های 347H مقاوم به تغییرات حرارتی هستند و از ترکیبات خود سود می‌برند تا در شرایط مختلف دمایی به خوبی عمل کنند.

 

مناسب برای خدمات در محیط‌های شیمیایی :

با توجه به مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، این لوله‌ها و ملاتون‌ها برای خدمات در محیط‌های شیمیایی، پتروشیمی، و فرایندهای نفت و گاز مناسب هستند.

در کل، لوله‌های 347H به دلیل ترکیبات خاص و ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی مناسب، در برخی از صنایع با شرایط حرارتی و شیمیایی خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

 

ترکیبات شیمیایی اصلی :

ترکیبات شیمیایی معمولاً به صورت درصد و وزنی اعلام می‌شوند. ترکیبات شیمیایی فولاد 347H عبارتند از:

 

کربن (C) : حدود 0.04% حداکثر

سیلیسیم (Si) : حدود 0.75% حداکثر

منگنز (Mn) : حدود 2.00% حداکثر

فسفر (P) : حدود 0.045% حداکثر

گوگرد (S) : حدود 0.03% حداکثر

کروم (Cr) : 17.0% تا 20.0%

نیکل (Ni) : 9.0% تا 13.0%

مولیبدن (Mo) : 10.0% تا 12.0%

منیزیم (Mg) : حداکثر 0.15%

کلسیم (Ca) : حداکثر 0.15%

آلومینیم (Al) : حداکثر 0.60%

فسفر (P) : حداکثر 0.040%

سولفور (S) : حداکثر 0.030%

 

خصوصیات مکانیکی :

استحکام کششی (UTS) : حدود 515 مگاپاسکال (MPa) تا 720 MPa

استحکام چقرمگی (YS) : حدود 205 MPa تا 515 MPa

کاهش مقدار استطالت (Elongation) : حدود 40% تا 50%

سختی : 95 HRB (حدود)

 

گریدهای مختلف فولاد 347H

معمولاً فولاد 347H در گریدهای مختلف با ویژگی‌های متفاوت تولید می‌شود. در زیر، چند گرید از فولاد 347H و ویژگی‌های آنها آورده شده است :

 

347H (UNS S34709) :

این گرید پایه فولاد 347H است. ویژگی‌های معمولاً در این گرید شامل مقاومت به خوردگی، مقاومت به دماهای بالا، و مقاومت به خستگی حرارتی می‌باشد.

 

347HFG (UNS S34709) :

گرید 347HFG نیز مشابه 347H است اما احتمالاً دارای خصوصیات فیزیکی مختلفی می‌باشد که بستگی به استفاده موردنظر دارد.

 

347H (UNS S34700) :

 

گرید 347H می‌تواند برخی از ویژگی‌هایی مانند مقاومت به خوردگی، مقاومت به دماهای بالا و استحکام مکانیکی را ارائه دهد. این گرید با نیازهای خاص صنایع سازگار است.

توجه داشته باشید که مشخصات دقیق هر گرید بستگی به استانداردها و مشخصات تولید کننده، فرآیند تولید، و نیازهای خاص مشتریان دارد. برای استفاده از فولاد 347H در یک پروژه خاص، توصیه می‌شود که با مشخصات تولید کننده و استانداردهای مربوطه آشنا شوید.

 

استانداردهای لوله‌های 347H

لوله‌های 347H معمولاً با استفاده از استانداردهای صنعتی مشخصی تولید می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که محصولات با ویژگی‌ها و خصوصیات مشخصی عرضه می‌شوند. برخی از استانداردهای معروف برای لوله‌های 347H عبارتند از:

 

ASTM A312/A358/A376 :

استاندارد ASTM A312 برای لوله‌های فولاد های ضد زنگ با درجه حرارتی 347 و 347H در ابعاد مختلف تعیین مشخصات می‌کند. استانداردهای A358 و A376 نیز به ترتیب برای لوله‌های جوش‌دار و لوله‌های بدون درز ضد زنگ است.

 

ASTM A249/A269 :

این استانداردها نیز برای لوله‌های فولادی ضد زنگ با درجه حرارتی 347 و 347H برای خدمات حرارتی و فشاری در ابعاد مختلف تعیین مشخصات می‌کنند.

 

ASME SA312/SA358/SA376 :

استانداردهای ASME معمولاً مشابه استانداردهای ASTM برای لوله‌ها و ملاتون‌های فولاد ضد زنگ با درجه حرارتی 347 و 347H هستند و برای استفاده در شرایط حرارتی و فشاری خاص تعیین مشخصات می‌کنند.

 

ASTM A213/A269 :

این استانداردها نیز برای لوله‌های بدون درز و جوش‌دار فولادی ضد زنگ با درجه حرارتی 347 و 347H در شرایط حرارتی خاص تعیین مشخصات می‌کنند.

 

EN 10216-5 :

استاندارد اروپایی EN 10216-5 نیز برای لوله‌های فولادی ضد زنگ در شرایط حرارتی خاص تعیین مشخصات می‌کند.

همچنین، مشتریان و تولید کنندگان ممکن است بر اساس نیازهای خاص خود از استانداردها و مشخصات دیگری نیز استفاده کنند. بنابراین، مهم است که هنگام خرید یا ساخت محصولات، به مشخصات دقیق و استانداردهای مورد استفاده توجه شود.

 

 

فرآیندهای حرارتی از جمله حرارت‌دهی و آنیل کردن به منظور بهبود خواص مکانیکی، مقاومت به خستگی، و سایر خواص فیزیکی فولاد 347H مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

حرارت‌دهی (Annealing) :

حرارت‌دهی یک فرآیند حرارتی است که به منظور کاهش تنش‌ها، تغییرات ساختاری، و بهبود مقاومت به خستگی انجام می‌شود. در این فرآیند، فولاد به یک دمای بالا گرم‌کاری می‌شود و سپس به آرامی خنک می‌شود.

 

آنیل کردن (Solution Annealing) :

آنیل کردن یکی از مهمترین فرآیندهای حرارتی برای فولادهای ضد زنگ است. در این فرآیند، فولاد به دمای بسیار بالا گرم‌کاری شده و سپس به صورت آهسته خنک می‌شود. این فرآیند بهبود خواص مکانیکی، مقاومت به خستگی، و خواص کلی فولاد را فراهم می‌کند.

 

تقویت حرارتی (Heat Treatment) :

تقویت حرارتی نیز یک فرآیند حرارتی است که در آن فولاد به یک دمای بالا گرم‌کاری می‌شود و سپس به صورت سریع خنک می‌شود. این فرآیند بهبود خواص مکانیکی و سختی فولاد را افزایش می‌دهد.

این عملیات حرارتی معمولاً توسط تولید کنندگان با توجه به نیازهای خاص محصولات و مشتریان انجام می‌شود. برای بهبود خواص فولاد 347H در شرایط خاص کاربردی، حرارت‌دهی و آنیل کردن به عنوان فرآیندهای مهم در تولید و فرآوری این نوع فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

معایب

فولاد 347H یک جنس فولادی با ویژگی‌ها و کاربردهای زیادی است، اما همچنین ممکن است معایبی نیز داشته باشد.
برخی از معایب ممکن عبارتند از :

 

هزینه :

فولادهای زنگ‌نزن معمولاً هزینه تولید بالایی دارند نسبت به فولادهای ضد زنگ. از این رو، ممکن است استفاده از فولاد 347H در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت به خوردگی داشته باشند، هزینه‌های بیشتری ایجاد کند.

 

شکل‌پذیری محدودتر :

در مقایسه با برخی از فولادهای ضد زنگ، فولاد 347H دارای شکل‌پذیری کمتری است. این می‌تواند در فرآیندهای شکل‌دهی پیچیده‌تر محدودیت‌هایی ایجاد کند.

 

سخت‌تر برای پردازش و جوش :

فولادهای ضد زنگ به خصوص فولادهای با کروم و نیکل بالا مانند 347H ممکن است در فرآیندهای جوشکاری و پردازش مشکلاتی ایجاد کنند. این نیاز به تجهیزات و تخصص فنی خاصی برای پردازش دارند.

 

تأثیر نداشتن متغیرهای فرآیند :

مانند بسیاری از فولادهای دیگر، ممکن است به عوامل مانند متغیرهای فرآیند تولید و پردازش حساس باشد و نیاز به کنترل دقیق داشته باشد تا خواص مطلوب حاصل شود.

 

محدودیت در دمای بالا :

هرچند که فولاد 347H دارای مقاومت به دماهای بالا است، اما برای بعضی از کاربردها ممکن است نیاز به فولادهایی با مقاومت به دمای بالاتر باشد.

توجه به این معایب و مزایا در طراحی و انتخاب مواد برای هر پروژه بسیار حیاتی است و باید با نیازها و محیط کاربری خاص هر پروژه مطابقت داشته باشد.