فولاد های زنگ نزن آستنیتی
فولاد های زنگ نزن آستنیتی (جدول 1) حاوی کروم و نیکل به عنوان سری 300 شناسایی و آلیاژ های حاوی کروم، نیکل و منگنز به عنوان سری 200 شناخته می‌شوند. فولاد های ضد زنگ در گروه آستنیتی دارای ترکیبات و خواص متفاوت هستند، اما ویژگی های مشترک بسیاری نیز دارند. این فولاد ها را می‌توان با کارسرد سخت کرد، نه با عملیا ت حرارتی. درشرایط آنیل شده، این گروه اساسا غیر مغناطیسی هستند، اگرچه ممکن است برخی با کارسرد کمی مغناطیسی شوند. این سری مقاومت دربرابر خوردگی عالی، شکل پذیری خوب و افزایش استحکام در نتیجه کارسرد دارند.|
جدول شماره 1 فولاد های ضد زنگ آستنیتی |
|||
|---|---|---|---|
| معادل UNS | گرید ها | معادل UNS | گرید ها |
|
S31000 S31008 S31400 S31600 S31603 S31620 S31651 S31700 S31703 S31726 S32100 N08330 S34700 S34800 S38400 |
310 310S 314 316 316L 316F 316N 317 317L 317LMN 321 330 347 348 384 |
S20100 S20200 S20500 S30100 S30200 S30215 S30300 S30323 S30400 S30403 S30430 S30451 S30500 S30800 S30900 S30908 |
201 202 205 301 301 302B 303 303SE 304 304L 302HQ 304N 305 308 309 309S |
فولاد های زنگ نزن فریتی
فولاد های ضد زنگ فریتی (جدول 2) ، فولاد های کرومی سری 400 هستند که با عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند و فقط با انجام کار سرد سخت می‌شوند. این فولاد ها قابلیت مغناطیسی دارند، دارای شکل پذیری و مقاومت به خوردگی و اکسیداسون خوبی هستند. گرید 430 معروف ترین گرید گروه فولاد های فریتی هستند.
جدول شماره 2 فولاد های ضد زنگ فریتی
| |||
|---|---|---|---|
| UNS معادل | نوع | معادل UNS | نوع |
S43023 S43400 S43600 S44200 S44600 | 430FSe 434 436 442 446 | S40500 S40900 S42900 S43000 S43020 | 405 409 429 430 430F |
فولاد های زنگ نزن مارتنزیتی
فولاد های زنگ نزن مارتنزیتی (جدول 3) انواع فولاد های دارای کروم سری 400 هستند که با عملیات حرارتی سخت می‌شوند. دارای خاصیت مغناطیسی و مقاومت به خوردگی در محیط های ملایم و انعطاف پذیری نسبتا خوبی هستند. و برخی از آن ها را می‌توان تا حد مقاومت کششی MPA1379 عملیا ت حرارتی کرد.|
جدول شماره 3 فولاد های ضد زنگ مارتنزیتی |
|||
|---|---|---|---|
|
UNS معادل |
نوع |
معادل UNS |
نوع |
|
S42020 S42200 S43100 S44002 S44003 S44004 |
420F 422 431 440A 440B 440C |
S40300 S41000 S41400 S41600 S41623 S42000 |
403 410 414 416 Se164 420 |
فولادهای زنگ نزن رسوب سختی شده
فولاد های رسوب سختی شده (جدول 4)، فولاد های کروم نیکل دار هستند و همچنین دارای عناصر آلیاژی دیگری مانند مس و آلومینیوم نیز هستند. این دسته از فولاد ها را با انجام عملیات پیرسختی و رسوب سختی به استحکام بالا می‌رسانند.
جدول شماره 4 فولاد های ضد زنگ دابلکس | |
|---|---|
| معادل UNS | معدل UNS |
32900 S S31803/S32205 | 329 2205 |
فولاد های زنگ نزن دابلکس
فولاد های ضد زنگ دابلکس دارای ساختاری آنیلی با فریت-آستنیت برابر هستند و طبق تجربه فاز کوچکتر دارای حداقل 30 درصد حجمی هستند. فولاد های زنگ نزن دوبلکس مزایای متعددی نسبت به فولاد های زنگ نزن آستنیتی رایج دارند. گرید های دوبلکس در برابر ترک خوردگی تنشی ناشی از کلرید بسیار مقاوم هستند، مقاومت خوردگی حفره‌ای و شکافی عالی دارند وتقریباً استحکام تسلیم آن ها دو برابر گریدهای معمولی می‌باشد. نوع 329 و 2205 فولاد های دابلکس هستند.
جدول شماره 5 فولاد های ضد زنگ رسوب سختی شده
| |
|---|---|
| معادل UNS | معدل UNS |
S40300 S41000 | S13800 S15500 |
دستورالعمل انخاب فولاد های ضد زنگ
فولاد های زنگ نزن مواد مهندسی با مقاومت دربرابر خوردگی، استحکام و ویژگی های ساخت خوبی هستند که به راحتی می‌توانند طیف گسترده ای از معیار های طراحی را برآورده کنند.
چهار ویژگی اصلی انتخاب فولاد زنگ نزن
مقاومت به خوردگی
دلیل اصلی برای مشخص کردن ضد زنگ بودن فولاد، مقاومت به خوردگی می‌باشد. برای تعیین میزان مقاومت به خوردگی تعیین ماهیت محیط و درجه حرارت لازم است.
خواص مکانیکی
تاکید بر استحکام در دمای اتاق، دمای بالا یا پایین. به طور کلی، ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی و استحکام پایه و اساس انتخاب برای فولاد ضد زنگ است.
عملیات ساخت
عملیات ساخت و نحوه ساخت محصول یک ملاحظات سطح سوم است که شامل آهنگری، ماشینکاری، شکل دهی، جوشکاری و غیره است.
هزینه نهایی
در طی در نظر گرفتن هزینه کل، بهتر است که نه تنها هزینه های مواد و تولید، بلکه هزینه چرخه عمر از جمله مزایای صرفه جویی در هزینه محصول بدون تعمیر و نگهداری با طول عمر طولانی در نظر گرفته شود.
مقاومت به خوردگی
کروم عنصر آلیاژی است که به فولاد های ضد زنگ کیفیت مقاومت در برابر خوردگی با ترکیب با اکسیژن برای تشکیل یک لایه نازک و نامرئی اکسید کروم بر روی سطح می‌دهد که این لایه غیر فعال در طراحی تجهیزات ضد زنگ جزو یکی از فاکتور های مهم می‌باشد و اقدامات حیاتی برای جلوگیری از تخریب این لایه باید انجام شود. با این حال در صورت تخریب لایه محافظ، با وجود اکسیژن این لایه دوباره احیا شده و به محافظت ادامه می‌دهد.
این لایه محافظ در اتمسفر معمولی و محیط های آبی ملایم پایدار است و با افزودن عناصر آلیاژی از جمله کروم بالاتر، نیکل و مولیبدن این پایداری، افزایش می‌یابد. عناصر کروم و مولیبدن باعث افزایش مقاومت در برابر محیط های کلریدی و عنصر نیکل مقاومت در برابر محیط های اسیدی را بهبود می‌بخشد.
انتخاب فولاد زنگ نزن
متغیر های زیادی در تعیین محیط خورنده نقش دارند به عنوان مثال مواد شیمیایی و غلظت آن ها، شراط جوی، دما و زمان. بنابراین انتخاب آلیاژی بدون دانستن ماهیت دقیق محیط مورد استفاده، دشوار است. با این حال دستور العمل های زیر برای انتخاب متریال وجود دارد:
نوع 304
استیل 304 در کاربرد های وسیعی استفاده می‌شود، در معماری در برابر زنگ زدگی و در صنایع غذایی در برابر محیط های فراوری مقاوم می‌باشد ( به استثنای شرایط دما بالا که حاوی محتوای اسید و کلرید بالا می‌باشد). در برابر مواد شیمیایی آلی، مواد رنگ زا و طیف گسترده ای از مواد شیمیایی معدنی مقاومت می‌کند. نوع ( 304Lکم کربن) به خوبی دربرابر اسید نیتریک و اسید های سولفوریک در دما و غلظت های متوسط مقاومت می‌کند. این استیل به طور گسترده برای ذخیره سازی گاز های مایع، تجهیزات برای استفاده در دما های برودتی (N304) لوازم خانگی و سایر محصولات مصرفی، تجهیزات آشپزخانه، تجهیزات بیمارستانی، حمل و نقل و تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود.
نوع 316
استیل 316 به نسبت 304 از مقدار کمی نیکل بیشتری برخوردار است و 2 تا 3 درصد مولیبدن مقاومت بهتری در برابر خوردگی به نسبت 304 ایجاد می‌کند، به خصوص در محیط های کلریدی که تمایل به خوردگی حفره‌ای دارد. نوع 316 به دلیل مقاومت در برابر ترکیبات اسید سولفوریک برای استفاده در کارخانه های خمیرسولفیت ساخته شده است. با این حال، استفاده از آن برای جابجایی بسیاری از مواد شیمیایی در صنایع گسترش یافته است.
نوع 317
نوع 317 حاوی %4-3 مولیبدن (سطوح بالاتر نیز در این سری موجود است) و کروم بیشتری نسبت به نوع 316 برای مقاومت بهتر در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی می‌باشد.
نوع 430
نوع 430 محتوای آلیاژ کمتری نسبت به نوع 304 دارد و برای کاربرد های تریم بسیار صیقلی در اتمسفر های ملایم استفاده می‌شود. همچنین در اسید نیتریک و فرآوری مواد غذایی استفاده نیز می‌شود.
نوع 410
نوع 410 کمترین میزان آلیاژ را از سه دسته فولاد ضد زنگ داراست و برای قطعات تحت فشار بالا که نیاز به ترکیبی از استحکام و مقاومت دربرابر خوردگی دارند، مانند بست ها، انتخاب شده است. نوع 410 دربرابر خوردگی در اتمسفر های ملایم، بخار و بسیاری از محیط های شیمیایی ملایم مقاومت می‌کند.
نوع 2205
نوع 2205 ممکن است مزایایی نسبت به 304 و 316 داشته باشد و مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی تنشی کلریدی(حدودا دو برابر) دارد.
جدول 6 مقاومت به خوردگی نسبی فولاد های زنگ نزن با شماره استاندارد AISI را در هفت دسته وسیع از محیط‌های خورنده فهرست می‌کند.
|
جدول 7 کاربرد فولاد های ضد زنگ |
|||
|---|---|---|---|
|
محیط |
گرید |
محیط |
گرید |
|
فسفریک اسید |
اسید فسفریک نوع 304 برای ذخیره سازی اسید فسفریک سرد تا 85 درصد و برای جابجایی غلظت تا 5درصد در برخی از فرآیند های واحد تولید رضایت بخش است. نوع 316 مقاومت بیشتری دارد و معمولاً برای ذخیره سازی و ساخت اگر محتوای فلوئور خیلی زیاد نباشد استفاده می‌شود. نوع 317 تا حدودی مقاوم تر از نوع 316 است. در غلظت‌های 85درصد، دمای فلز نباید از 212 درجه فارنهایت برای 316 بیشتر و برای 317 خیلی بیشتر باشد. |
برای تجهیزات تقطیر برای غلظت های 30 تا 99 درصد که در آن نوع 304 قابل استفاده نیست برای مخازن ذخیره سازی، پمپ‌ها و تجهیزات فرآیندی که با اسید استیک بلوری در تماس است، که نوع 304 خورده می‌شود. نوع 316 نیز برای قطعاتی که دمای بالاتر از 120 درجه فارنهایت 50 (درجه سانتیگراد) دارند، برای بخارات رقیق و فشار های بالا قابل استفاده است. نوع 317 در شرایط خورندگی شدید نسبت به نوع 316 تا حدودی مقاومت به خوردگی بیشتری دارد. هیچ یک از فولاد های زنگ نزن در دمای جوش یا در دمای بخار فوق گرم اسید استیک بلوری مقاومت به خوردگی کافی ندارند. |
|
|
ترکیبی از اسیدها |
تا زمانی که اسید نیتریک کافی وجود داشته باشد، معمولاً هیچ حمله قابل توجهی برای 304 یا 316 وجود ندارد |
آلدهیدها |
نوع 304 قابل استفاده می‌باشد. |
|
نیتریک اسید |
نوع 430 و L304 استفاده می‌شوند |
آمین‌ها |
316 نسبت به 314 ترجیح داده می‌شود |
|
هیدروکلریک اسید |
در این محیط، فولاد های ضد زنگ پیشنهاد نمی‌شوند مگر محیط بسیار رقیق و در دمای اتاق باشد |
استات سلولز |
304 برای دما های پایین و 316 یا 317 برای دما های بالا مورد استفاده می‌گیرد |
|
اوره |
316Lمورد استفاده قرار می‌گیرد |
محصولا ت دارویی |
نوع 316 به دلیل مقاومت ذاتی در برابر خوردگی و اطمینان بیشتر از خلوص محصول، معمولاً برای تمام قطعات در تماس با محصول استفاده می‌شود |
|
سولفوریک اسید |
نوع 304 را می‌توان در دمای اتاق برای غلظت های بیش از 80 درصد استفاده کرد. نوع 316 را می‌توان درتماس با اسید سولفوریک تا %10 در دمای 120 درجه فارنهایت (50درجه سانتیگراد) در صورت هوادهی محلول استفاده کرد. خوردگی در محلول بدون هوا بیشتر است. نوع 317 را می‌توان در دمای بالای 150درجه فارنهایت 65(درجه سانتیگراد) با غلظت 5 درصد استفاده کرد. وجود مواد دیگر ممکن است به طور قابل توجهی میزان خوردگی را تغییر دهد. 500تا 2000 پیپی ام یون مس، استفاده از نوع 304 را در محلول های داغ با غلظت متوسط ممکن می‌سازد. سایر افزودنی ها ممکن است اثر معکوس داشته باشند. |
اسید های سیتریک، فرمیک و تارتاریک |
304 معمولا برای دما های متوسط و 316 برای همه ی دما ها تا دمای جوش نیز استفاده می‌شود. |
|
اسیدسولفور |
نوع 304 ممکن است در معرض خورده شدن باشد، به خصوص اگر مقداری اسیدسولفوریک وجود داشته باشد. نوع 316 در غلظت ها و دما های متوسط قابل استفاده است. |
استرها |
از نقطه نظر خوردگی، استرها با اسید های آلی قابل مقایسه هستند. |
|
هیدروکسیدآمونیوم، هیدروکسیدسدیم، محلول های سوزاننده |
فولاد های سری 300 به طور کلی تقریبا درتمام غلظت ها و دما ها در پایه های ضعیف هیدروکسید آمونیوم مقاومت به خوردگی خوبی دارند. در باز های قوی‌تر، مانند هیدروکسید سدیم، ممکن است در محلول های غلیظ‌تر و در دما های بالاتر حمله، خوردگی تنشی وجود داشته باشد. محلول های سوزاننده با خلوص تجاری ممکن است حاوی کلرید باشند که هر خوردگی‌ای را تشدید می‌کند و ممکن است باعث ایجاد حفره های در نوع 316 و همچنین نوع 304 شود. |
اسید های چرب |
تا حدود 300 درجه فارنهایت (150درجه سانتیگراد)، نوع 304 در برابر چربی ها و اسید های چرب مقاوم است، اما نوع 316 در دما ی 300 تا 500درجه فارنهایت (150تا 260درجه سانتیگراد) و نوع 317 در دمای بالاتر مورد نیاز است |
|
ارگانیک استیک اسید |
اسید استیک به ندرت در گیاهان شیمیایی خالص است، اما به طور کلی شامل ترکیبات جزئی متعدد و متنوعی است. نوع 304 برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات از جمله دستگاه های تقطیر، گرم کن‌های پایه، مخازن نگهدارنده، مبدل‌های حرارتی، خطوط لوله، دریچه ها و پمپ‌ها برای غلظت های تا ٪99 در دما های تا حدود 120 درجه فارنهایت 50 (درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود. نوع 304 همچنین برا ی تماس با بخارات اسید استیک %100 رضایت بخش است، و در صورت تحمل مقدار کمی کدری یا برداشت رنگ -برای ذخیره سازی اسید استیک در دمای اتاق مناسب است. انواع 316 و 317 وسیعترین طیف مناسب را دارند، به خصوص اگر اسید فرمیک نیز وجود داشته باشدیا محلول ها بدون هوادهی باشند. نوع 316 است |
ابزار رنگ |
اگر رنگ دهی دقیق و عدم آلودگی مهم باشد، مورد 316 قرار می‌گیرد |
|
انیدرید فتالیک |
نوع 316 معمولاًبرای راکتورها، ستون ها، درپوش‌ها و لوله ها استفاده می‌شود |
صابون ها |
نوع 304 برای قطعاتی مانند برج اسپری استفاده می‌شود، اما نوع 316 ممکن است برای نازل اسپری استفاده شود. |
|
مواد شوینده مصنوعی |
316 برای پیش گرم کردن، لوله کشی، پمپ ها و راکتور ها در هیدروژناسیون کاتالیزوری اسید های چرب برای تولید نمک های سوافوته با جرم مولکولی بالا استفاده می‌شود |
روغن تال |
نوع 304 فقط در خدمات تقطیر روغن های تال استفاده محدودی دارد. جریان های با اسید روزین بالا را می‌توان توسطL 316 با حداقل محتوای مولیبدن ٪75.2 کنترل کرد. نوع 316 همچنین می‌تواند در جریان های اسید چرب خورنده‌تر در دمای تا 475 درجه فارنهایت (245 درجه سانتیگراد) استفاده شود، اما نوع 317 احتمالاً در دما های بالاتر مورد نیاز خوا هد بود. |
