جستجو
فولاد ضد زنگ آستنیتی یک ماده همه کاره و بادوام است که به طور گسترده در صنایع متعدد مورد استفاده قرار می گیرد. در میان اشکال مختلف آن ، لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی ، استحکام بالا و جوشکاری برتر از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. آنها مؤلفه های اساسی در برنامه های کاربردی از گیاهان فرآوری شیمیایی گرفته تا تولید مواد غذایی و نوشیدنی هستند. در این مقاله یک راهنمای جامع برای این لوله ها ارائه می شود ، و ویژگی های منحصر به فرد آنها ، برنامه های متنوع و معیارهای انتخاب کلیدی را برای کمک به شما در یافتن لوله مناسب برای نیازهای خاص خود ارائه می دهد.
فولاد ضد زنگ آستنیتی چیست؟
فولاد ضد زنگ آستنیتی یک نوع خاص از فولاد ضد زنگ است که توسط ساختار کریستالی مکعب (FCC) محور آن متمایز است. این ساختار با افزودن نیکل حاصل می شود ، که فاز آستنیت را حتی در دمای اتاق تثبیت می کند. عناصر اصلی آلیاژ کروم (حداقل 10.5 ٪) برای مقاومت در برابر خوردگی و نیکل (به طور معمول 8 ٪ یا بیشتر) برای تثبیت ساختار آستنیتی هستند. عناصر دیگری مانند مولیبدن ، منگنز و نیتروژن نیز برای تقویت خواص خاص اضافه می شوند.
بر خلاف سایر انواع فولاد ضد زنگ مانند فولادهای فریتیک یا مارتنزیتی ، که دارای مکعب بدن محور (BCC) یا ساختارهای چهار ضلعی بدن محور (BCT) هستند ، فولادهای ضد زنگ آستنیتی غیر مغناطیسی و عموماً تندتر هستند. آنها همچنین در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند و می توانند در برابر طیف وسیع تری از دما مقاومت کنند و آنها را برای بسیاری از برنامه های خواستار انتخابی ترجیح می دهند.
خصوصیات کلیدی لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی
مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت در برابر خوردگی عالی فولاد ضد زنگ آستنیتی مهمترین خاصیت آن است. این در درجه اول به دلیل لایه انفعال ، یک فیلم اکسید کروم نازک و پایدار است که در هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن روی سطح شکل می گیرد. این فیلم به عنوان یک مانع محافظ عمل می کند و از زنگ زدگی و سایر اشکال خوردگی جلوگیری می کند.
عملکرد در محیط های مختلف: لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی در طیف گسترده ای از محیط های خورنده ، از جمله آنهایی که دارای محلول های اسیدی یا قلیایی هستند ، فوق العاده خوب عمل می کنند. با این حال ، مقاومت آنها می تواند با قرار گرفتن در معرض کلریدها به خطر بیفتد ، که می تواند باعث خوردگی و خوردگی شکاف شود.
304 در مقابل 316: فولاد ضد زنگ درجه 316 در محیط های غنی از کلرید ، مانند مناطق دریایی یا ساحلی ، از درجه 304 برتر است. مولیبدن پایداری لایه منفعل را تقویت می کند و باعث می شود که در برابر خوردگی و خوردگی شکاف مقاوم تر شود.
خصوصیات مکانیکی
فولادهای ضد زنگ آستنیتی به دلیل قدرت بالا و انعطاف پذیری عالی شناخته شده اند.
استحکام کششی و قدرت عملکرد: آنها از مقاومت کششی بالایی برخوردار هستند ، به این معنی که می توانند قبل از شکستن در برابر نیروهای کشش قابل توجهی مقاومت کنند. با این حال ، قدرت عملکرد آنها به طور کلی پایین تر از سایر انواع استیل ضدزنگ است ، اما این اغلب با قابلیت های سخت سازی کار آنها جبران می شود.
انعطاف پذیری و شکل گیری: نمرات آستنیتی بسیار انعطاف پذیر هستند و به آنها امکان می دهد به راحتی شکل بگیرند ، خم شوند و بدون شکستگی به شکل های مختلف کشیده شوند. این امر آنها را برای تولید لوله های یکپارچه و جوش داده شده ایده آل می کند.
عملکرد درجه حرارت بالا
لوله های فولادی ضد زنگ آستنیتی استحکام و یکپارچگی خود را در دمای بالا حفظ می کنند.
مقاومت اکسیداسیون: محتوای کروم مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون (مقیاس گذاری) در دماهای بالا فراهم می کند.
مقاومت در برابر خزش: آنها همچنین مقاومت خزش خوبی را نشان می دهند ، که این تمایل یک ماده برای تغییر شکل آهسته در طول زمان تحت تأثیر استرس ثابت و درجه حرارت بالا است.
قابلیت جوشکاری
فولادهای ضد زنگ آستنیتی به طور کلی جوش خورده ترین انواع فولاد ضد زنگ محسوب می شوند.
تکنیک های جوشکاری: آنها را می توان با استفاده از انواع تکنیک های متنوعی از جمله TIG (گاز تونگستن بی اثر) ، MIG (گاز بی اثر فلزی) و جوشکاری قوس فلزی به راحتی جوش داده شد.
ملاحظات پس از جوشکاری: برای برخی از نمرات ، به ویژه مواردی که محتوای کربن بالاتر دارند (به عنوان مثال ، 304) ، جوشکاری می تواند منجر به حساسیت شود ، شرایطی که کاربیدهای کروم در مرزهای دانه رسوب می کنند و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهند. با استفاده از نمرات کم کربن (L) مانند 304L یا 316L یا نمرات تثبیت شده مانند 321 یا 347 این خطر را کاهش می دهد.
نمرات مشترک لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی
فولاد ضد زنگ 304/304L
این پرکاربردترین فولاد ضد زنگ آستنیتی است. درجه 304 حاوی حداقل 18 ٪ کروم و 8 ٪ نیکل است که به آن مقاومت در برابر خوردگی عالی و جوشکاری می دهد. نسخه کم کربن ، 304L ، برای جوشکاری برنامه ها ترجیح داده می شود زیرا خطر حساسیت را به حداقل می رساند.
مزایا: شکل پذیری عالی ، مقاومت در برابر خوردگی خوب در اکثر محیط ها و هزینه کمتری در مقایسه با سایر نمرات.
محدودیت ها: مستعد ابتلا به خوردگی و خوردگی در محیط های کلرید.
فولاد ضد زنگ 316/316L
درجه 316 دومین فولاد ضد زنگ آستنیتی است. ویژگی اصلی آن افزودن مولیبدن ، به طور معمول 2-3 ٪ است که به طور قابل توجهی مقاومت آن را در برابر خوردگی و خوردگی شکاف ، به ویژه در محیط هایی با کلریدها مانند آب شور یا مواد شیمیایی صنعتی افزایش می دهد. مانند 304 ، برای جلوگیری از حساسیت در هنگام جوشکاری ، نسخه کم کربن ، 316L نیز دارد.
مزایا: مقاومت در برابر خوردگی برتر در محیط های سخت ، قدرت عالی درجه حرارت بالا.
محدودیت ها: هزینه بالاتر از 304.
نمرات قابل توجه دیگر
321 فولاد ضد زنگ: این درجه با تیتانیوم تثبیت می شود. تیتانیوم با کربن هنگام جوش واکنش نشان می دهد و از تشکیل کاربیدهای کروم جلوگیری می کند و در نتیجه از حساسیت جلوگیری می کند. برای برنامه های درجه حرارت بالا که در آن جوشکاری لازم است ، ایده آل است.
347 فولاد ضد زنگ: مشابه 321 ، این درجه با Niobium تثبیت می شود و برای جلوگیری از حساسیت برای کاربردهای با دمای بالا و جوش داده شده مشابه استفاده می شود.
فولاد ضد زنگ 904L: این یک فولاد ضد زنگ آستنیتی با آلیاژ بالا با نیکل و کروم بالا و مقدار قابل توجهی مولیبدن و مس است. این مقاومت در برابر خوردگی برتر در برابر حتی 316L ، به ویژه در محیط های بسیار اسیدی یا کلرید ارائه می دهد.
| درجه | عناصر اصلی آلیاژ | خصوصیات کلیدی | برنامه های مشترک |
| 304/304L | CR (18 ٪) ، NI (8 ٪) | مقاومت در برابر خوردگی خوب ، شکل پذیری عالی ، جوشکاری خوب | فرآوری مواد غذایی ، تجهیزات آشپزخانه ، تر و تمیز معماری |
| 316/316L | CR (16 ٪) ، NI (10 ٪) ، MO (2 ٪) | مقاومت در برابر خوردگی برتر (به خصوص در کلریدها) ، قدرت درجه حرارت بالا | کاربردهای دریایی ، پردازش شیمیایی ، تجهیزات دارویی |
| 321 | CR (18 ٪) ، NI (11 ٪) ، TI | در برابر حساسیت مقاومت می کند ، برای استفاده از درجه حرارت بالا مفید است | منیفولدهای اگزوز هواپیما ، اتصالات انبساط ، تجهیزات فرآیند شیمیایی با درجه حرارت بالا |
| 347 | CR (18 ٪) ، NI (11 ٪) ، NB | در برابر حساسیت مقاومت می کند ، مشابه 321 | کشتی های فشار درجه حرارت بالا ، اجزای تولید برق |
| 904L | CR (20 ٪) ، NI (25 ٪) ، MO (4.5 ٪) ، مس (1.5 ٪) | مقاومت در برابر خوردگی عالی در محیط های بسیار سخت | تولید اسید سولفوریک ، روغن و گاز ، تجهیزات کنترل آلودگی |
فرآیندهای تولیدی
لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی با استفاده از دو روش اصلی: یکپارچه و جوش داده شده تولید می شوند. انتخاب فرآیند به کاربرد مورد نظر ، رتبه بندی فشار مورد نیاز و ملاحظات هزینه بستگی دارد.
لوله های بدون درز
لوله های یکپارچه از یک تخته جامد از فولاد تولید می شوند که یا اکسترود شده یا سرد شده بر روی یک ماندل. نام "یکپارچه" به این معنی است که آنها درز جوش داده شده ندارند.
روشهای تولید: این فرایند به طور معمول شامل سوراخ کردن یک بیل گرد جامد برای ایجاد یک پوسته توخالی است که سپس از طریق یک سری غلطک ها دراز می شود و اندازه می گیرد.
مزایا: لوله های یکپارچه دارای یکپارچگی دیواری برتر و یک ساختار یکنواخت هستند و آنها را برای برنامه های پر فشار و درجه حرارت بالا که در آن قابلیت اطمینان ساختاری بسیار مهم است ، ایده آل می کند. آنها کمتر مستعد ابتلا به استرس هستند.
برنامه های کاربردی: آنها معمولاً در مبدلهای حرارتی ، لوله های دیگ بخار و کاربردهای موجود در صنعت نفت و گاز استفاده می شوند.
لوله های جوش داده شده
لوله های جوش داده شده از یک نوار مسطح از فولاد ضد زنگ که به شکل لوله ای چرخانده شده و سپس با جوشکاری لبه ها به هم می پیوندند.
روشهای تولید: روشهای متداول شامل جوشکاری مقاومت الکتریکی (ERW) و جوشکاری لیزر است. این روند مداوم است و آن را برای طولانی مدت کارآمدتر و مقرون به صرفه تر می کند.
مزایا: لوله های جوش داده شده به طور کلی اقتصادی تر از لوله های یکپارچه هستند. آنها می توانند در طیف گسترده تری از اندازه ها و ضخامت دیواره تولید شوند.
برنامه های کاربردی: از آنها در کاربردهای ساختاری ، کاربردهای تزئینی و حمل و نقل سیال در فشارهای کمتری مانند صنعت مواد غذایی و آشامیدنی و سیستم های اگزوز خودرو استفاده می شود.
پایان سطح
سطح سطح یک لوله استیل ضد زنگ آستنیتی یک عامل مهم است که بر مقاومت در برابر خوردگی ، بهداشت و جذابیت زیبایی آن تأثیر می گذارد.
Mill Finish: این پایان استاندارد پس از تولید است ، اغلب با برخی از مقیاس ها و نقص های سطحی.
جلا: صیقل دادن به درجه ای از صافی (به عنوان مثال ، 2B ، BA یا آینه) مقاومت خوردگی را با کاهش زبری سطح در جایی که عوامل خورنده می توانند جمع کنند ، تقویت می کند. این برای کاربردهای بهداشتی مانند صنایع غذایی ، نوشیدنی و دارویی بسیار مهم است.
Bright Annealed (BA): این پایان با بازپخت در یک جو کنترل شده برای جلوگیری از اکسیداسیون حاصل می شود و در نتیجه یک سطح روشن و بازتابنده بدون پولیش حاصل می شود. این مقاومت در برابر خوردگی خوب و ظاهر پاک ارائه می دهد.
کاربردهای لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی
از لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی به دلیل خاصیت استثنایی آنها در طیف گسترده ای از صنایع استفاده می شود. مقاومت در برابر خوردگی آنها و ماهیت بهداشتی آنها را در کاربردهای مهم ضروری می کند.
پردازش شیمیایی
این صنعت برای حمل و نقل مایعات و گازهای خورنده به شدت به این لوله ها متکی است. مقاومت آنها در برابر طیف گسترده ای از مواد شیمیایی و درجه حرارت بالا باعث می شود آنها برای استفاده در مبدل های حرارتی ، راکتورها و کندانسورها ایده آل شوند. نمرات مانند 316L و 904L در اینجا برای دستیابی به رسانه های بسیار تهاجمی از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.
صنعت غذا و آشامیدنی
سطح غیر متخلخل و آسان برای تمیز کردن فولاد ضد زنگ آستنیتی ، آن را به عنوان ماده انتخابی برای لوله های بهداشتی تبدیل می کند. این امر از رشد و آلودگی باکتریایی جلوگیری می کند ، از خلوص محصول و رعایت مقررات سختگیرانه بهداشت و ایمنی اطمینان می یابد. این لوله ها در خطوط لوله برای شیر ، آبجو و مایعات دیگر و همچنین در تجهیزات پردازش استفاده می شوند.
صنعت دارویی
مشابه صنایع غذایی ، بخش داروسازی برای محیط های استریل به لوله های با خلوص بالا نیاز دارد. لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی ، به ویژه با اتمام جلا ، برای تولید و حمل مواد دارویی فعال ، آب خالص و سایر مایعات استریل ضروری هستند.
صنعت نفت و گاز
در هر دو عملیات دریایی و دریایی ، این لوله ها برای خطوط لوله ، لوله های ابزار دقیق و مبدل های حرارتی استفاده می شوند. مقاومت نمرات مانند 316L در برابر آب شور و محیط گاز ترش برای طول عمر و ایمنی این تاسیسات بسیار مهم است.
ساخت و ساز و معماری
استحکام ، دوام و جذابیت زیبایی از فولاد ضد زنگ آستنیتی ، آن را به یک انتخاب محبوب برای کاربردهای ساختاری ، نرده های دستی و عناصر تزئینی تبدیل می کند. مقاومت آن در برابر هوازدگی تضمین می کند که ظاهر خود را با گذشت زمان حفظ می کند.
صنعت خودرو
این لوله ها در سیستم های اگزوز و برای حمل و نقل سیال مانند خطوط سوخت استفاده می شوند. توانایی آنها در مقاومت در برابر دمای بالا و گازهای خروجی خروجی یک مزیت مهم است.
دستگاه های پزشکی
در زمینه پزشکی ، از فولاد ضد زنگ آستنیتی برای ابزارهای جراحی و برخی کاشت استفاده می شود. زیست سازگاری و قابلیت عقیم سازی آن برای این برنامه ها بسیار مهم است.
انتخاب لوله فولاد ضد زنگ آستنیتی راست
انتخاب لوله صحیح فولاد ضد زنگ آستنیتی برای اطمینان از موفقیت ، ماندگاری و ایمنی یک پروژه بسیار مهم است. چندین عامل اصلی باید با دقت در نظر گرفته شود.
عواملی که باید در نظر بگیرند
محیط عملیاتی: مهمترین عامل محیطی است که لوله در آن کار می کند. شما باید دما ، فشار و رسانه خورنده ای را که در معرض آن قرار خواهد گرفت در نظر بگیرید. به عنوان مثال ، یک لوله در یک محیط دریایی به درجه ای با مقاومت کلرید بالا (مانند 316L) نیاز دارد ، در حالی که یک لوله برای یک سیستم اگزوز با دمای بالا ممکن است به درجه تثبیت شده (مانند 321) نیاز داشته باشد.
نیازهای مکانیکی: نیازهای مکانیکی برنامه ، مانند استحکام مورد نیاز ، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر تغییر شکل ، ابعاد و درجه لوله را دیکته می کند.
الزامات نظارتی و استانداردهای صنعت: بسیاری از صنایع استانداردهای سختی دارند که باید رعایت شوند. به عنوان مثال ، صنایع دارویی و مواد غذایی نیازهای خاصی برای اتمام سطح و خلوص مواد برای جلوگیری از آلودگی دارند.
ملاحظات هزینه: در حالی که برخی از پروژه ها ممکن است به درجه حق بیمه مانند 904L نیاز داشته باشند ، برخی دیگر می توانند به طور مؤثر و اقتصادی توسط یک درجه رایج تر مانند 304L خدمت کنند.
اندازه و ابعاد
لوله ها با قطر بیرونی آنها (OD) ، ضخامت دیواره (WT) و طول مشخص می شوند. این ابعاد برای اطمینان از تناسب مناسب ، سرعت جریان و قابلیت کنترل فشار بسیار مهم است. اندازه و تحمل استاندارد توسط مشخصات مختلف صنعت برای اطمینان از قوام تعریف می شود.
استانداردها و مشخصات
پیروی از استانداردهای مربوطه ، کیفیت و سازگاری لوله ها را تضمین می کند.
استانداردهای ASTM: انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) استانداردهای گسترده ای را برای لوله های استیل ضد زنگ ارائه می دهد. مثالها شامل:
A213: لوله های آلیاژی آتریتیک و آستنیتی یکپارچه ، لوله های استیل ، ابرخودرو و لوله های گرمازا را پوشش می دهد.
A269: لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی را برای خدمات عمومی یکپارچه و جوش داده شده مشخص می کند.
A312: مربوط به لوله استیل ضد زنگ آستنیتی است که به یکپارچه ، جوش داده شده و به شدت سرد کار می کند.
استانداردهای EN: استانداردهای هنجار اروپا (EN) نیز به طور گسترده ای با نمرات و مشخصات معادل استفاده می شود.
مشکلات و راه حل های مشترک
علی رغم خصوصیات قوی آنها ، لوله های استیل ضد زنگ آستنیتی می توانند تحت شرایط خاصی با مشکلات خاصی روبرو شوند. درک این مشکلات و راه حل های آنها برای حفظ یکپارچگی و عملکرد مواد ضروری است.
خوردگی
علل: گودال یک شکل موضعی از خوردگی است که منجر به سوراخ های کوچک یا "چاله" روی سطح لوله می شود. به طور معمول در محیط های حاوی کلریدها رخ می دهد ، جایی که لایه منفعل محافظ به صورت محلی شکسته می شود.
استراتژی های پیشگیری: بهترین دفاع انتخاب مواد است. با استفاده از نمرات با محتوای مولیبدن بالاتر ، مانند 316L یا 904L ، مقاومت در برابر خوردگی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. علاوه بر این ، اطمینان از یک سطح صاف و صیقلی صاف می تواند سایتهایی را که کلریدها می توانند جمع کنند ، کاهش دهد.
ترک خوردگی استرس (SCC)
شرایط: SCC یک تشکیل ترک در مواد مستعد تحت تأثیر ترکیبی از استرس کششی و یک محیط خورنده است که اغلب در حضور کلریدها وجود دارد. ترک خوردگی می تواند به طور غیر منتظره ای رخ دهد و منجر به نارسایی فاجعه بار شود.
تکنیک های کاهش: کاهش استرس بر روی مواد از طریق تسکین استرس در مورد درمان حرارتی می تواند کمک کند. استراتژی دیگر تغییر محیط برای کاهش حضور عوامل خورنده است. انتخاب نمرات با محتوای نیکل بالاتر یا استفاده از فولادهای ضد زنگ دوبلکس نیز می تواند مقاومت بیشتری در برابر SCC داشته باشد.
حساسیت
بارش کاربید کروم: حساسیت یک پدیده متالورژی است که وقتی فولاد ضد زنگ آستنیتی در معرض دمای بین 450 درجه سانتیگراد و 850 درجه سانتیگراد (840 درجه فارنهایت و 1560 درجه فارنهایت) قرار می گیرد ، رخ می دهد. در این دما ، کاربیدهای کروم در مرزهای دانه رسوب می کنند ، که کروم در مناطق اطراف را تخلیه می کند. این امر باعث می شود که این ماده مستعد ابتلا به خوردگی در امتداد مرزهای دانه باشد.
راه حل ها: این مشکل اغلب با جوشکاری همراه است. با استفاده از نمرات کم کربن (L) مانند 304L و 316L یا نمرات تثبیت شده مانند 321 (با تیتانیوم) و 347 (با Niobium) از این مسئله جلوگیری می کند. نمرات کم کربن کربن کمتری برای تشکیل کاربیدها در دسترس دارند ، در حالی که نمرات تثبیت شده ترجیحاً کاربیدها را با تیتانیوم یا نیوبیوم به جای کروم تشکیل می دهند. $
