لوله 347H چیست و چه کاربردی دارد ؟

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.

فولاد ضد زنگ UNS S31803 / 2205 چیست؟

فولاد ضد زنگ UNS S31803 / 2205 چیست؟

UNS S31803 / 2205 stainless steel

UNS S31803 / 2205 یک آلیاژ دوفازی (فولاد دوفازی یا دوپلکس: این فولادها مخلوطی از آستنیت‌ها و فریت‌ها هستند. استحکام خوب دارند و نسبت به گروه فولادهای آستنیتی، هم نسبت به خوردگی (در بیشتر محیط‌ها) و هم ترک خوردگی-تنشی، مقاومت بیشتری دارند.[۱])  است که دارای میکروساختاری از فازهای آستنیتی و فریتیک به نسبت تقریباً 50 به 50 است. این آلیاژ در دمای آنیلینگ میزان فریت مورد نیاز را ایجاد می کند. این میکروساختار مضاعف باعث می شود که این آلیاژ هم از مقاومت مکانیکی بالای فولادهای فریتیک و هم از مقاومت به خوردگی بالای فولادهای آستنیتی برخوردار باشد. این آلیاژ یکی از بهترین گزینه ها برای جلوگیری از ترک استرس کلریدی است که مشکل اصلی فولادهای ضد زنگ معمولی است.

  •  این آلیاژ با استانداردهای ASTM A240 / A240M و ASTM A480 / 480M سازگار است.
  • این آلیاژ با تراکم 7.98 10 10 3 کیلوگرم بر متر مکعب در اندازه های مختلف تولید می شود.
  • عرض آن می تواند از 1000 میلی متر تا 2200 میلی متر .
  • طول آن می تواند از 2438 میلی متر تا 12000 میلی متر باشد.
  • ضخامت آن نیز می تواند از 0.3 میلی متر تا 50 میلی متر تغییر کند.
  • این آلیاژ با روش های نورد گرم و نورد سرد شکل داده می شود.
  • سطح آن می تواند No.1 یا 2B باشد.
  • این آلیاژ نسبت به فولاد ضد زنگ 317L دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی شکاف و چاله های کلریدی است.
  • این آلیاژ همچنین دارای مقاومت فوق العاده در برابر آب دریا و اسید سولفوریک با غلظت بالا است.
  • این آلیاژ حتی در محیط های گاز ترش که حاوی سولفید هستند نیز مقاوم است.
  • کیفیت و عملکرد بالای این آلیاژ به دلیل میزان زیادی کروم ، نیتروژن و مولیبدن در ترکیب آن است.

UNS S31803 / 2205 یک آلیاژ دوفازی ضد زنگ است که دارای خواص مکانیکی و شیمیایی بالایی است. این آلیاژ می تواند در بسیاری از برنامه های صنعتی و غیر صنعتی کاربرد داشته باشد.

برخی از کاربردهای رایج آلیاژ UNS S31803 / 2205 عبارتند از :

  • سیستم های آب دریا : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در محیط های آب دریا رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت پمپ ها، دریچه ها، لوله ها و مبدلهای حرارتی که با آب دریا در تماس هستند استفاده شود.
  • فرآیندهای شیمیایی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی محیطی و خوردگی شکاف است که در فرآیندهای شیمیایی رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت عروق، لوله کشی و مبدلهای حرارتی که با مواد شیمیایی خورنده در تماس هستند استفاده شود.
  • سیستم های اسکرابر FGD : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی اسیدی و خوردگی سولفات است که در سیستم های اسکرابر FGD رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت اسکرابرها، پمپ ها، لوله ها و مبدلهای حرارتی که با گازهای دودکش و محلول های اسکرابر در تماس هستند استفاده شود.
  • دستگاه های هضم کننده آسیاب پالپ و واشرهای سفید کننده :  این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در دستگاه های هضم کننده آسیاب پالپ و واشرهای سفید کننده رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت دستگاه های هضم کننده، لوله ها، مبدلهای حرارتی و واشرهای سفید کننده که با محلول های کلریدی در تماس هستند استفاده شود.
  • تجهیزات فرآوری مواد غذایی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در تجهیزات فرآوری مواد غذایی رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزات فرآوری مواد غذایی مانند دیگ های بخار، لوله ها، مبدلهای حرارتی و تانک های ذخیره سازی که با مواد غذایی و محلول های شستشو در تماس هستند استفاده شود.

لوله کشی میدان نفتی یکی از کاربردهای مهم آلیاژ دوفازی ضد زنگ UNS S31803 / 2205 است. این آلیاژ دارای خواص برجسته ای است که آن را برای استفاده در محیط های سخت و خورنده مناسب می کند.

برخی از این خواص عبارتند از :

مقاومت به خوردگی و ترک استرس کلریدی و سولفیدی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکاف و چاله های کلریدی و سولفیدی است که در محیط های میدان نفتی رایج است. این خواص باعث می شود که این آلیاژ عمر طولانی تری نسبت به فولادهای ضد زنگ سری 300(گروه‌های ۲۰۰ و ۳۰۰ : این فولادها اغلب از کروم، نیکل و منگنز در آهن تشکیل می‌شوند. غیر مغناطیسی اند و مقاومت به خوردگی دارند، ولی برای ترک خوردگی تنشی مستعدند. فولادهای زنگ‌نزن آستینی با سردکاری سخت می‌شوند. انعطاف پذیرترین فولادهای زنگ‌نزن هستند و بنابراین به راحتی می‌توان آن‌ها را شکل داد؛ هرچند با افزایش کارسرد، شکل‌پذیری آن‌ها کاهش می‌یابد. این فولادها در کاربردهای گسترده‌ای از قبیل لوازم آشپرخانه، اتصالات، سازه‌های جوشی، تجهیزات سبک‌وزن حمل و نقل، تجهیزات پزشکی و داروسازی، قطعات کوره و مبدل‌های حرارتی و قطعاتی برای محیط‌های شیمیایی قوی استفاده می‌شوند..[۱]) داشته باشد.

تنش پذیری و ضربه پذیری بسیار عالی : این آلیاژ دارای تنش پذیری و ضربه پذیری بسیار بالایی است که آن را برای استفاده در دماهای پایین و بالا مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از شکست و ترک خوردن جلوگیری کند.

مقاومت بسیار عالی در برابر اکسیداسیون : این آلیاژ دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا است که آن را برای استفاده در فرآیندهای حرارتی مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از خوردگی و تغییر رنگ جلوگیری کند.

جوش پذیری بسیار عالی : این آلیاژ دارای جوش پذیری بسیار بالایی است که آن را برای اتصال لوله ها و مبدل های حرارتی مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از ترک خوردگی جوش و تغییر خواص مکانیکی جلوگیری کند.

 

به دلیل این خواص برجسته، این آلیاژ می تواند در بسیاری از برنامه های صنعتی و غیر صنعتی کاربرد داشته باشد.

برخی ديگر از این برنامه ها عبارتند از :

تجهیزات حمل و فرآیند تولید مواد شیمیایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با مواد شیمیایی خورنده و داغ در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی، پمپ ها و دریچه ها.

لوله و مبدل های حرارتی میدان های نفتی : این آلیاژ می تواند برای ساخت لوله و مبدل های حرارتی که با گازها و مایعات میدان نفتی در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این لوله و مبدل های حرارتی عبارتند از لوله های حمل نفت و گاز، لوله های انتقال حرارت، لوله های انژکتور، لوله های خنک کننده و لوله های تهویه.

تجهیزات فرآیند تولید مواد غذایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با مواد غذایی و محلول های شستشو در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از دیگ های بخار، لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی و تجهیزات پاستوریزاسیون.

تجهیزات آب شیرین کن : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با آب دریا و آب شیرین در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی، پمپ ها و دریچه ها.

صنایع دریایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با آب دریا و هوا در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از بدنه کشتی، موتور کشتی، پروانه، لوله ها و مبدل های حرارتی.

تجهیزات خطوط تولید کاغذ و سلولز : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با محلول های کلریدی و سولفاتی در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از دستگاه های هضم کننده، لوله ها، مبدل های حرارتی و واشرهای سفید کننده.

فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ، که به عنوان Stainless Steel نیز شناخته می‌شود، نوعی آلیاژ آهن است که حداقل دارای 10.5 درصد کروم است. استفاده از کروم در ترکیب این فولاد به منظور جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی آن می‌باشد. نکته مهم اینجا این است که با افزایش درصد کروم در ترکیب فولاد، مقاومت آن در برابر خوردگی نیز افزایش می‌یابد.

 

به طور کلی، درصد کروم موجود در فولاد ضد زنگ حدود 12 تا 20 درصد است. علاوه بر کروم، این نوع فولاد حاوی مقادیری از عناصر دیگر نیز می‌باشد، از جمله کربن، سیلیسیم و منگنز که ویژگی‌های برجسته‌ای به فولاد ضد زنگ می‌بخشند. عناصر دیگری مانند نیکل و مولیبدن نیز به منظور بهبود خصوصیات مثل شکل‌پذیری و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به ترکیب فولاد ضد زنگ اضافه می‌شوند.

 

انواع فولاد ضد زنگ

 

فولاد ضد زنگ، در انواع مختلفی تولید می‌شود، که به شرح زیر می‌باشند :

 

1.فولادهای ضد زنگ آستنیتی (سری 200 و 300) :

– این نوع فولادها از حداقل 16 تا 26 درصد کروم و حداقل 8 تا 24 درصد نیکل تشکیل شده‌اند.

– آنها دارای مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی هستند و به عنوان فولادهای ضد زنگ استاندارد شناخته می‌شوند.

 

2.فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400) :

– این نوع فولادها دارای حداقل 10.5 درصد کروم هستند و نیکل بسیار کمتری نسبت به فولادهای آستنیتی دارند.

– آنها بیشتر در محیط‌هایی با اکسیژن محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند و به عنوان فولادهای ضد زنگ فریتیک شناخته می‌شوند.

 

3.فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500) :

– این فولادها حاوی حداقل 11.5 درصد کروم هستند و نیکل محدودی دارند.

– آنها بیشتر برای مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی در محیط‌هایی با ارتفاع دما مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

4.آلیاژهای دوبلکس :

– این نوع فولادها از ترکیب آستنیتی و مارتنزیتی تشکیل شده‌اند.

– آنها مقاومت بالایی در برابر خوردگی و شکست دارند و به عنوان آلیاژهای دوبلکس شناخته می‌شوند.

 

5.فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening یا PH) :

– این نوع فولادها دارای ترکیبات آلیاژی خاصی هستند که از جمله‌ی آنها می‌توان به نیکل، کروم، مس و منگنز اشاره کرد.

– آنها از رسوب سختی بهره می‌برند که مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد.

 

تنوع این انواع فولاد ضد زنگ به افراد و صنایع مختلف امکان می‌دهد تا فولاد مناسب برای نیازهای خود را انتخاب کنند.

 

فولادهای ضد زنگ آستنیتی

 

فولادهای ضد زنگ آستنیتی از محبوب‌ترین انواع فولاد ضد زنگ هستند که حداقل دارای 16٪ کروم هستند. این میزان کروم موجود در این فولاد‌ها، آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی تبدیل کرده است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی دارای یک ساختار اصلی هستند که با افزودن نیکل، منگنز و نیتروژن به آن شکل می‌گیرد.

 

نکته قابل توجه در مورد این نوع فولادها این است که با انجام عملیات حرارتی، نمی‌توان آن‌ها را سخت کرد؛ زیرا ساختار آن‌ها در هر دما یکسان است. همچنین، ساختار آستنیتی آن‌ها شکل‌پذیری و قابلیت جوشکاری بسیار خوبی به آن‌ها می‌دهد.

 

فولادهای ضد زنگ آستنیتی را می‌توان به دو گرید 200 و 300 تقسیم کرد :

 

گرید 200 : این گرید‌ها از آلیاژهایی تشکیل شده‌اند که حاوی کروم، منگنز و نیکل هستند و البته بیشتر از همه منگنز و نیتروژن دارند. به علت وجود نیتروژن در این گرید، مقاومت تسلیمی آنها نسبت به گرید 300 بیشتر است. به عنوان مثال، نوع 201 از این گرید‌ها، توسط فرآیند نورد سرد، قابلیت سخت‌شدن دارد. اهمیت این نکته اینجاست که با کاهش میزان نیکل و افزایش منگنز، مقاومت آنها در برابر خوردگی نیز کاهش می‌یابد.

 

گرید 300 : این گرید‌ها از آلیاژهای کروم و نیکل تشکیل شده و به عنوان پرکاربردترین گرید از این نوع فولاد شناخته می‌شوند. گرید 304 از این گرید‌ها، عملکرد عالی دارد و با ترکیب 18/8 و 18/10 شناخته می‌شود. این نامگذاری به این دلیل است که دارای 18٪ کروم و یا 10٪ نیکل است.

 

علاوه بر گرید 304، نوع دیگری از فولاد ضد زنگ با نام 316 وجود دارد که نسبت به 304، کاربردهای خاص و متفاوتی دارد. فولاد ضد زنگ گرید 316، به عنوان متداول‌ترین نوع فولاد ضد زنگ آستنیتی شناخته می‌شود و حاوی مقادیر نیکل (بین 8 تا 10.5 درصد وزن فولاد) و کروم (بین 18 تا 20 درصد وزن فولاد) می‌باشد. همچنین فولادهای ضد زنگ 316 نیز مقادیر بالایی از سیلیکون، منگنز و کربن دارند و ترکیب اصلی آنها آهن است.

 

فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400)

 

فولادهای ضد زنگ Ferritic از سری 400 دارای 10.5 تا 27٪ کروم و مقادیر قابل توجهی نیکل هستند که مقاومت آن‌ها را در برابر خوردگی کاهش می‌دهد. فولادهای ضد زنگ Ferritic به عنوان نوعی فولاد ضد زنگ معمولاً مغناطیسی هستند و گریدهای این نوع فولاد شامل 430 و 434 می‌شوند.

 

بسیاری از افراد پرسش می‌کنند که آیا فولاد ضد زنگ می‌تواند مغناطیسی باشد یا نه. در پاسخ به این سوال باید گفت که برخی از آلیاژهای فولاد ضد زنگ می‌توانند مغناطیسی باشند و این به این معناست که در این نوع فولاد، آهن به شکلی یا دیگر در ترکیب آن موجود است و ساختار آن به فریتی یا مارتنزیتی نزدیک است.

 

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500)

 

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی از سری 400 و 500 دارای بیشترین سطح سختی هستند. این نوع فولادها مغناطیسی هستند و با ترکیبی از فرآیند نورد سرد و عملیات حرارتی (نورد گرم) قابلیت سخت شدن دارند. آلیاژهای مارتنزیتی حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن و مقادیر قابل توجهی نیکل هستند. مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی کمتر از آلیاژهای آستنیتی یا فریتی است، اما با انجام عملیات حرارتی، سختی این فولاد افزایش می‌یابد.

 

این تفاوت‌ها باعث شده که جوشکاری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی به روش‌های مختلفی انجام شود. به عنوان مثال، جوشکاری فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی به دلیل محتوای بالای کربن نسبت به فولادهای فریتی و آستنیتی، دشوارتر باشد. مقادیر بالای کربن به همراه سایر عناصر آلیاژی موجود در فولادهای ضد زنگ، احتمال تشکیل ریزساختاری شکننده را افزایش می‌دهند. این امر می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌های جوش شود.

 

فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening یا PH)

 

فولادهای ضد زنگ PH حاوی حدود 17٪ کروم و 4٪ نیکل هستند. عملیات حرارتی باعث تقویت فولادهای PH در سطوح بالا می‌شود. این نوع فولادها با افزودن عناصری مانند مس، نیوبیوم و آلومینیوم به فولاد، می‌توانند مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی داشته باشند. مقادیر آلومینیوم ممکن است در این فولادها متغیر باشد و برای کاربردهای خاصی انتخاب می‌شود.

 

آلیاژهای دوبلکس

 

فولادهای ضد زنگ دوبلکس از جمله فولادهایی هستند که در برابر ترک‌خوردگی و تنش مقاومی دارند. همان‌طور که از نام آنها مشخص است، فولادهای ضد زنگ دوبلکس ترکیبی از چند نوع آلیاژ به‌منظور دستیابی به خواص مطلوب هستند. این آلیاژها معمولاً حاوی مقادیر متغیری از کروم (19 تا 28٪مولیبدن (0 تا ) و نیکل (5 تا ) هستند. آنها به عنوان یک انتخاب مناسب برای مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و تنش دارند، معروف هستند.