کاربرد ورق استیل در موقعیت های برودتی

ورق استیل در کاربردهای برودتی تا چه حد موفق خواهند بود ؟

بازدید:2134
کامنت:0
چهار شنبه, 25 فروردین 1400

قیمت ورق استنلس استیل؛ واردات و عرضه انواع ورق استیل صنعتی و ورق استنلس استیل در گرید، ضخامت و ابعاد متفاوت. تلفن: 02133915222

ورق استیل برای کاربرد های برودتی

چکیده

ماده ای مثل فولاد، در خلال روند برگشت دهی برودتی، تغییر فازی در آن ایجاد می‌شود که ساختار کریستالی مشبک آن را تغییر داده و ساختار مکعب مرکز پُر (BCC) به ساختار مکعب مرکز وجوه پُر (FCC) تبدیل می کند. ساختار مکعب مرکز وجوه پُر (FCC) فضای قابل دسترسی کمتری برای خرابی های بینابینی دارد و نتیجه ی آن ماده ای مستحکم تر و با دوام تر است.
همه فلزات ساختمانی زمان سرد شدن از دمای اتاق به دمای زیر صفر، در خواصشان تغییراتی رخ می‌دهد. بزرگترین تغییرات در خواص هنگامی اتفاق می افتد که فلز تا مرز دماهای خیلی پایین، نزدیک به دماهای نقاط جوش هلیوم و هیدروژن مایع سرد شده باشد. مع ذالک حتی در دماهای زیر صفر ملایم تر، نظیر مناطق قطبی که دمای این نواحی ممکن است و منفی ۷۰ درجه سانتی گراد برسد، فولادهای کربنی شکننده می شوند.
با این همه، ورق استیل آستنیتی مانند ورق استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ در دماهای برودتی سخت و چقرمه اند و می توانند در زمره فولاد های برودتی قرار بگیرند. این قبیل آلیاژ ها می توانند جهت دمای اتاق های زیر صفر (سردخانه ها) مناسب و مطلوب در نظر گرفته شوند. گاهی در مشخصات کاری آنها، به نام های تحت قطبی یا جهت کاربری در قطب و بر اساس موقعیت نام برده می شوند که نوعاً تا منفی ۴۰ درجه سانتی گراد می رسد. این خاصیت در نتیجه ی ساختار اتمی FCC آستنیت است که آن هم ناشی از افزودن نیکل به این گونه فولادها است.
فولادهای آستنیتی، تغییر حالت چکش خواری به حالت شکنندگی را نشان نمی دهند. اما همزمان با پایین آمدن دما حکایت از نوعی کاهش مداوم در مقادیر ضربه شارپی می کنند.

ورق استیل

خواص زیر صفری و برودتی ورق استیل آستنیتی

ورق استیل های آستنیتی به طور گسترده برای موارد زیر صفر تا ۲۶۹ درجه سانتیگراد کاربرد دارند. این فولادها به منظور پایین آوردن دمای مارتنزیتی شدن تا گستره دماهای زیر صفر، حاوی مقادیر کافی نیکل و منگنز هستند. از این رو می توانند ساختارهای کریستالی مکعب مرکز وجوه پُر (FCC) خود را در شرایط سرد شدن از دماهای گرم کاری یا آنیلینگ تا دمای محیط، حفظ نمایند. استحکام های کششی ورق استیل آستنیتی کروم-نیکل با کاهش دما به طور مشخصی بالا می روند. استحکام تسلیم آن نیز افزایش می یابد (اما کمتر).
فولادهای آستنیتی جهت کار در سرما و برودت بسیار مطلوب اند. تاثیر خواص کششی ورق استیل های آستنیتی را در دماهای برودتی در جدول شماره ۱ ذیل ملاحظه می کنید. این جدول خواص مکانیکی 4 نوع ورق استیل آستنیتی 304، 304L، 310 و 347 را که در دماهای برودتی 195.5- و 254- درجه سانتی گراد به کار می روند، همچنین در دمای اتاق، به دست می دهد.
توجه نمایید که داکتیلیتی بالای ورق استیل آستنیتی (یعنی ازدیاد طول و کاهش سطح)، در دماهای برودتی پایدار باقی می ماند. همچنین به خاطر داشته باشید که استحکام های تسلیم و کششی در این نوع فولادها با کاهش دما افزایش می یابد. البته با تاکید بر اینکه افزایش بیشتر در استحکام کششی رخ می دهد تا استحکام تسلیم. این رفتار احتمالا به سبب وجود مقدار بسیار اندکی بیشتر کربن در ورق استیل ۳۱۰ در مقایسه با فولادهای دیگر موجود در جدول می باشد. عناصر واسطه و بینابینی مثل کربن بدین جهت معروف اند که موجب تاثیرات بسزایی بر ویژگی استحکام تسلیم در دماهای پایین می گردند.

جدول ۱ مشخصات مکانیکی فولادهای آستنیتی در دماهای مختلف
گرید	دمای آزمایش (C°)	استحکام تسلیم (MPa)	استحکام کششی (MPa)	ازدیاد طول	کاهش سطح (%)
304	24	227	586	60	70
304	195.5-	393	1416	43	45
304	254-	439	1685	48	43
304L	24	193	586	60	60
304L	195.5-	241	1340	42	50
304L	254-	233	1516	41	57
310	24	310	658	60	60
310	195.5-	585	1085	54	54
310	254-	796	1223	56	61
347	24	241	620	50	60
347	195.5-	284	1282	40	32
347	254-	313	1450	41	50

به طوری که از داکتیلیتی فولادهای آستنیتی مستفاد می گردد، چقرمگی این فولادها در دماهای برودتی عالی است. نتایج تست های ضربه شارپی در خصوص ورق استیل 304، 304L، 310 و 347 در دمای اتاق (۲۴ درجه سانتیگراد) و دماهای برودتی منفی ۱۹۵ و منفی ۲۴۵ درجه سانتیگراد در جدول شماره ۲ نشان داده شده است. چقرمگی این چهار نوع فولاد با کاهش دما نسبت به دمای اتاق تا مرز منفی ۳۲۰ درجه فارنهایت قدری کاهش می یابد. لیکن چنانچه دما کمتر شود تا حد منفی ۴۲۵ درجه فارنهایت، چقرمگی به همان صورت باقی می ماند. بایست توجه داشت که چقرمگی این فولادها تا دمای منفی ۴۲۵ درجه فارنهایت عالی است و همچنین این مطلب که چقرمگی ورق استیل ۳۰۴ و ۳۲۰ به طور چشمگیری بیشتر از چقرمگی نمونه های 304L و 347 می باشد.

جدول ۲ استحکام ضربه عرضی شارپی برای برخی ورق های استیل آستنیتی

گرید	انرژی جذب شده (J)
گرید	27	195.5-	254-
304	209	118	122
304L	160	91	91
310	192.5	121	117
347	163	89	77

کاربرد های برودتی

شماری از عملیات پتروشیمیایی وجود دارد که در آنها نیاز به عملیات در دمای پایین (سرما) می باشد. مثلاً در کارخانجات تولید اتیلن، این محصول با تقطیر تدریجی در در سرما جدا (تولید) می شود و برج ها، مخازن، لوله ها و مبدل های حرارتی ممکن است در دماهای پایین تا حد منفی ۱۲۰ درجه سانتیگراد را تجربه کنند.

ورق استیل

موادی که اغلب برای دماهای زیر صفر به کار می روند عبارتند از استیل آلومینیوم-کربن، استیل های دارای 3 یا 9 درصد نیکل و ورق استیل های آستنیتی. ورق استیل های آستنیتی معمولاً در جاهایی به کار می روند که دماهای سرد از منفی 196 درجه سانتیگراد برای ساخت پمپ ها، لوله ها و شیرها مدنظر باشد. اینگونه ورق های استیل به لحاظ ترکیب عالی خواص مکانیکی و فیزیکی شان، برای تحمل بار سازه های مگنت های عظیم ابررسانایی جهت محفظه ی پلاسما در آزمایشات جوش مغناطیسی در دماهای برودتی مورد توجه قرار می گیرند.