فولاد نسوز چیست

فولاد نسوز نوعی آلیاژ است که به دلیل مقاومت بسیار بالای خود در برابر حرارت بالا و خوردگی، در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد. این فولاد در مقایسه با فولادهای معمولی مانند فولاد کربنی، حاوی مقادیر بیشتری از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن می باشد که به آن خواص منحصر به فردی می بخشد. این خواص تاثیر مستقیمی در قیمت فولاد نسوز دارد.

فولاد نسوز چیست؟

فولاد نسوز به دسته‌ ای از آلیاژ های فولادی اطلاق می شود که توانایی تحمل دماهای بسیار بالا را بدون از دست دادن استحکام و خواص مکانیکی خود دارند. این نوع فولاد ها با داشتن مقاومت بالا در برابر حرارت، اکسیداسیون و خوردگی، در صنایع متعددی که با دماهای بالا سروکار دارند، از جمله صنایع پتروشیمی، خودروسازی، تولید انرژی و صنعت فولاد مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

دلایل استفاده از فولاد نسوز

مقاومت در برابر حرارت بالا: فولادهای نسوز قادرند بدون تغییر شکل یا کاهش استحکام، در دماهای بسیار بالا مقاومت کنند. این ویژگی آن ها را برای کاربرد در کوره ها، دیگ های بخار، توربین ها و سایر تجهیزات صنعتی که در معرض حرارت مستقیم قرار دارند، بسیار مناسب می سازد.

مقاومت در برابر خوردگی: لایه اکسیدی محافظی که روی سطح فولاد نسوز تشکیل می شود، از آن در برابر خوردگی ناشی از عوامل شیمیایی و جوی محافظت می کند. این ویژگی باعث می شود که فولاد نسوز در محیط های خورنده مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی و غذایی کاربرد گسترده ای داشته باشد.

استحکام بالا: فولادهای نسوز علاوه بر مقاومت در برابر حرارت و خوردگی، استحکام مکانیکی بالایی نیز دارند که آن ها را برای ساخت قطعاتی که در معرض تنش های مکانیکی هستند، مناسب می سازد.

انواع فولاد نسوز

فولادهای نسوز بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی به انواع مختلفی تقسیم می شوند. برخی از مهم ترین انواع این فولادها عبارتند از:

فولادهای آستنیتی: این نوع فولادها حاوی مقادیر بالایی از نیکل و کروم هستند و در دمای محیط دارای ساختار آستنیتی هستند. فولاد زنگ نزن آستنیتی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و شکل پذیری خوب، در صنایع مختلفی مانند ساخت صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی کاربرد دارد.

فولادهای فریتی: این فولادها حاوی مقادیر کمتری از نیکل نسبت به فولادهای آستنیتی هستند و در دمای محیط دارای ساختار فریتی هستند. فولادهای فریتی به دلیل مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا، در ساخت قطعات کوره ها و اجزای موتورهای احتراقی کاربرد دارند.

فولادهای مارتنزیتی: این فولادها حاوی مقادیر کمی از نیکل و کروم هستند و در دمای محیط دارای ساختار مارتنزیتی هستند. فولادهای مارتنزیتی به دلیل سختی بالا و مقاومت به سایش، در ساخت ابزارهای برش و قالب ها کاربرد دارند.

 

کاربرد های فولاد نسوز

فولادهای نسوز در صنایع مختلفی از جمله صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، شیمیایی، غذایی، دارویی، خودروسازی و نیروگاهی کاربرد گسترده ای دارند. برخی از مهم ترین کاربردهای این فولادها عبارتند از:

صنایع نفت و گاز: ساخت لوله ها، اتصالات، مبدل های حرارتی، مخازن و تجهیزات فرآیندی

صنایع پتروشیمی: ساخت راکتورها، مبدل های حرارتی، لوله ها و اتصالات

ساخت تجهیزات صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی: ساخت مخازن، لوله ها، اتصالات و تجهیزات فرآیندی

صنایع خودروسازی: ساخت اگزوز، توربین ها و قطعات موتور

صنایع نیروگاهی: ساخت دیگ های بخار، توربین ها و قطعات کوره

گرید های فولاد نسوز

گرید 309 و 309 S: این گرید ها از خانواده فولاد های آستنیتی به شمار می روند و ترکیبی از کروم و نیکل در ساختار خود دارند. دمای ذوب این آلیاژها بین ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۵ درجه سانتی گراد است. در ترکیب شیمیایی آن ها، کروم بیشترین درصد را تشکیل می دهد و پس از آن نیکل قرار دارد. میزان نیکل در این گریدها نسبت به بسیاری از گرید های دیگر بالاتر است.

این ترکیب شیمیایی باعث می شود که گرید 309 و 309S مقاومت فوق العاده ای در برابر خوردگی در دماهای بالا داشته باشند. گرید 309 می تواند در دماهای مداوم تا ۱۰۹۵ درجه سانتی گراد عملکرد مطلوبی داشته باشد. در شرایطی که دما به صورت متناوب تغییر کند، این گرید تا ۱۰۱۰ درجه سانتی گراد به اکسیداسیون سطحی مقاوم است.

 

گرید 310 و 310S: این دو گرید نیز با دمای ذوبی در حدود ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۵ درجه سانتی گراد، جزو فولادهای آستنیتی حاوی کروم و نیکل هستند. ترکیب شیمیایی آن ها که در جدول مربوطه آمده، نشان دهنده حضور قابل توجه کروم و نیکل است. این گریدهای فولاد نسوز به طور خاص برای کاربردهایی که با گازهای حاوی گوگرد در دماهای بالا سروکار دارند، مورد استفاده قرار می گیرند و به دلیل استحکام بالای خود شناخته می شوند.

گرید 310 توانایی بالایی در مقاومت در برابر پوسته شدن در شرایط دمای ثابت تا ۱۱۵۰ درجه سانتی گراد دارد. همچنین، در شرایطی که دما به صورت متناوب تغییر می کند، این فولاد تا دمای ۱۰۹۵ درجه سانتی گراد نیز به خوبی عمل می کند و اکسیداسیون و پوسته شدن را کاهش می دهد.

گرید 314: این گرید به دلیل مقاومت حرارتی بالاتر نسبت به سایر گریدها متمایز است. ترکیب شیمیایی خاص و مقاومت حرارتی فولاد نسوز 314 اجازه می دهد تا در دماهای بسیار بالا عملکرد بهتری داشته باشد.

انتخاب فولاد نسوز مناسب

انتخاب فولاد نسوز مناسب برای هر کاربرد، به عوامل مختلفی مانند دما، محیط خورنده، تنش های مکانیکی و هزینه بستگی دارد. برای انتخاب فولاد مناسب، باید با یک متخصص متالورژی مشورت کرد.

ریخته گری فولاد نسوز

ریخته‌ گری فولاد نسوز فرآیندی تخصصی است که طی آن آلیاژ های فولادی با مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت و خوردگی به شکل ‌های مختلفی در می‌ آیند. در این فرایند، فولاد های نسوز مذاب در قالب‌ های مخصوص ریخته می ‌شوند تا قطعاتی با ابعاد و شکل ‌های دقیق تولید شوند. مقاومت بالای این قطعات در برابر دماهای بسیار بالا، اکسیداسیون و خوردگی، آن ‌ها را برای استفاده در محیط‌ های سخت و خورنده بسیار مناسب ساخته است.

جوشکاری فولاد نسوز

فرآیند جوشکاری فولاد نسوز معمولاً با استفاده از روش ‌های قوس الکتریکی، مانند جوشکاری  SMAW یا TIG یا MIG، انجام می‌ شود. انتخاب روش مناسب به عوامل مختلفی مانند ضخامت فولاد، نوع آلیاژ و شرایط محیطی بستگی دارد. برای جلوگیری از ترک‌ خوردگی و کاهش استحکام فولاد نسوز پس از جوشکاری، رعایت نکات ایمنی و استفاده از مواد الکترود یا سیم جوش مناسب ضروری است.

نتیجه گیری

فولاد های نسوز به دلیل خواص منحصر به فرد خود، نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف ایفا می کنند. مقاومت بالا در برابر حرارت، خوردگی و استحکام مکانیکی، این فولادها را به گزینه ای ایده آل برای کاربرد در محیط های سخت و خورنده تبدیل کرده است. با توجه به تنوع بالای فولادهای نسوز، انتخاب فولاد مناسب برای هر کاربرد، نیازمند دانش و تجربه کافی است.