مقدمه:
ورق های استیل آستنیتی سری 300 مجموعه ای از آلیاژهای کروم نیکل بر پایه آهن هستند که برای مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده اند. این امر در ترکیب با شکل‌پذیری عالی، مقاومت در برابر سایش و استحکام در دما، آنها را به مصالح ساختمانی رایج در سیستم‌های لوله‌کشی تبدیل می‌کند. اما ایجاد تفاوت های جزئی بین آلیاژهای یک خانواده عمدی است. در حالی که می توان آنها را به جای یکدیگر در بسیاری از برنامه ها مورد استفاده قرار داد، گاهی اوقات یک راه حل ایده آل برای کاربردهای ویژه وجود خواهد داشت. هرچند جایگزینی و تعویض در چنین شرایطی می تواند به معنای به خطر افتادن عمر مفید باشد.
مقاومت در برابر خوردگی:
از آنجایی که مقاومت در برابر خوردگی یکی از دلایل اصلی انتخاب کاربران برای تجهیزات فلزی است، صنایع مختلف معمولاً انتخاب آلیاژ مناسب را به افراد متخصص واگذار می کنند. مثلاً در اکثر صنایع اغلب از ورق استیل 304 استفاده می شود، زیرا مقرون به صرفه ترین گزینه است، اگرچه ورق استیل 321 و 316 مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارند. به همین دلیل، اکثر تجهیزات حساس با استفاده از 321 یا L316 ساخته می شوند.
قسمت خارجی شلنگ های معمولی معمولاً از نوع L304 هستند، زیرا در تماس مستقیم با سیال خورنده در حال جریان قرار ندارد. ورق استیل L316 یک گزینه مناسب برای شرایطی است که تجهیزات در یک محیط خورنده هستند یا مثلاً قسمت بیرونی شیلنگ در معرض خورندگی قرار دارد.
برای کاربردهای خاص خورنده، خواص مقاوم در برابر خوردگی برتر را می توان در میان آلیاژهای نیکل بالاتر مانند Monel® 400 و Hastelloy® C276 یافت.
ترکیب شیمیایی ورق های استیل سری 300:
وقتی صحبت از مقاومت در برابر خوردگی می شود، ورق استیل 304 آلیاژ پایه در نظر گرفته می شود. اجزای مختلف آلیاژی به گریدهای 321 و 316 برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی اضافه شده است. در مورد L304 و L316، محتویات کربن کمتر شده است. "L" مخفف "کم کربن" است. آلیاژهای با محتویات کربن کمتر نسبت به همتایان نوع استاندارد خود کمتر مستعد رسوب کاربید در منطقه متاثر از حرارت (HAZ) هستند.
کروم و کربن می توانند تحت حرارت جوشکاری مخلوط شوند تا کاربیدهای کروم در مرزهای دانه ایجاد کنند. این واکنش باعث تخلیه لایه کروم می شود که به ورق استیل خواص مقاوم در برابر خوردگی می دهد و در نهایت HAZ را به هدف حمله شیمیایی تبدیل می کند. یکی از راه‌های مبارزه با رسوب کاربید، کاهش میزان کربن در ماده اصلی است.
روش موثر دیگر افزودن تیتانیوم به فلز است، همانطور که در مورد ورق استیل 321 وجود دارد. با نوع 321، کربن به جای جذب کروم، به سمت تیتانیوم جذب می شود. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که لایه کروم غیرفعال دست نخورده باقی می ماند.
با هر دو گرید L316 و 321، فرآیندهای تمیز کردن پس از جوش می توانند خوردگی ناشی از رسوب کاربید باقیمانده را از بین ببرند.
مقاومت در برابر خوردگی حفره ای:
مولیبدن برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره ای به ویژه در حضور کلریدها به گریدهای 316 اضافه می شود. برای کمک به انتخاب یک آلیاژ مناسب، معادله ای بر اساس ترکیب شیمیایی ایجاد شده است. PREN یا عدد معادل مقاومت حفره ای، روشی نظری برای مقایسه مقاومت خوردگی حفره ای در بین آلیاژهای مختلف است.
انجام اقدامات احتیاطی برای اطمینان از اینکه HAZ از نظر مقاومت در برابر خوردگی شباهت بیشتری به مواد اولیه دارد و اگر مقاومت در برابر خوردگی در اولویت باشد، برنامه ریزی برای خوردگی حفره ای مهم است. در کاربردهایی که خوردگی مشکلی ندارد، هر یک از آلیاژهای سری 300 احتمالاً نتایج مشابهی را ارائه می دهند.
نرخ خوردگی در میان ورق های استیل سری 300:
راه دیگر برای نشان دادن سطوح مختلف مقاومت به خوردگی در میان این آلیاژها، در نظر گرفتن نرخ های مورد انتظار خوردگی است. نرخ ها از مواد شیمیایی به مواد شیمیایی دیگر متفاوت است و در نمودار مقاومت در برابر خوردگی نشان داده می شوند. با فکر کردن به اینکه چه مقدار فلز در سال فرسوده می شود، تفاوت بین قابلیت های مقاومت در برابر خوردگی را می توان راحت تر مشاهده کرد. وقتی صحبت از مقاومت در برابر خوردگی می شود، فقط آلیاژ نیست که باید در نظر گرفته شود، بلکه ضخامت دیواره آلیاژ نیز باید مورد توجه قرار گیرد.
عوامل کاهش دهنده در دماهای بالا:
هیچ ماده دیگری مانند فلز نمی تواند خواص خود را از طریق اختلاف دمای گسترده حفظ کند. هر چیزی کمتر از صفر درجه فارنهایت احتمالاً به فلز نیاز دارد، بنابراین کاربردهای برودتی یک مورد رایج برای شلنگ فلزی است. برخی از خواص مکانیکی ورق استیل آستنیتی در دماهای پایین افزایش می یابد. هر چیزی بالاتر از حدود 400 درجه فارنهایت نیز به فلز نیاز دارد، بنابراین استفاده از بخار فوق اشباع یا بخاری در کارخانه های فولادی یا کوره ها نیز سناریوهای محتمل برای شلنگ فلزی است. مهم است که به خاطر داشته باشید که با افزایش دما، درجه بندی فشار کاهش می یابد و تفاوت هایی در این عوامل در میان ورق های استیل سری 300 وجود دارد.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی