فولاد سازه ای مقاوم به حرارت
از فولاد های سازه ای مقاوم به حرارت برای ساخت قطعات و اجزاء سازه ای در دمای کاری بالا، بین ۴۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود و در حین کار تغییر شکل نمی دهد. این نوع فولاد، فولاد نسوز نیز نام دارد.
برای آشنایی بیشتر با فولاد های سازه ای مقاوم به حرارت پر کاربرد ، خواص و کاربرد آنها شما را به خواندن ادامه ی این مقاله دعوت می کنیم.
ویژگی های فولاد مقاوم به حرارت
مقاومت فولاد مقاوم به حرارت دو نوع دارد:
- مقاومت در مقابل بخار آب، اکسیدهای کربن، انواع گازها وگازهای گوگرد دار
- خواص مکانیکی در برابر دمای بسیار بالا
به همین سبب، فولاد مقاوم به حرارت از ترکیب چندین آلیاژ ساخته می شود تا با این ترکیب خواص مورد نظر را دارا شده و به فولادی مستحکم و مقاوم تبدیل شوند . باتوجه به خواص منحصر به فرد هر آلیاژ ، فقط ترکیب طلایی آنها موجب به وجود آمدن چنین فولادی می شود و به تنهایی با یک نوع آلیاژ، قادر به تهیه ی این نوع از فولاد نیستیم.
خواص فولاد سازه ای مقاوم به حرارت
فولاد های سازه ای مقاوم به حرارت در دسته فولاد های پر آلیاژ قرار دارند که مولیبدن ،کروم و وانادیونم عناصر اصلی آنها هستند . وجود این عناصر در گروه فولاد های پر آلیاژ ، موجب مستحکم تر شدن و مقاومت بالا در برابر حرارت و تنش پذیری بسیار خوبی در این دسته از فولاد می شوند. با توجه به نوع هر فولاد و کاربرد آن مقدار آلیاژهای استفاده شده متفاوت است. گوناگونی ترکیب شیمیایی آلیاژها پیچیدگی در ریز ساختار فولادهای تولید شده را سبب می شود. در نتیجهی ترکیب طلایی این آلیاژها چنین فولادی پدید می آید .
آلیاژهای به کاررفته در فولاد مقاوم به حرارت و نقش آنها:
آلیاژ کروم
ایجاد مقاومت در این فولاد در مقابل خوردگی و فرسایش در برابر انواع گازهای مخرب در محل بهره برداری در نتیجه ی استفاده از کروم می باشد. به طور معمول ۸ الی ۳۰ درصد آلیاژ کروم در این ترکیب استفاده می شود. علت استفاده با مقدار اندک از کروم کاهش میزان انعطاف پذیری و تغییر حالت دادن فولاد است.
آلیاژ کروم – نیکل
در آلیاژ کروم – نیکل میزان کروم بیشتر از نیکل است . از این آلیاژ برای مقاومت بیشتر در برابر گازهای احیاکننده و یا اکسید گوگرد در پروژه ها و تجهیزاتی که با فولاد نسوز ساخته می شوند؛ استفاده می شود. اگر میزان کروم بیشتر از ۱۸% و مقدار نیکل بیشتر از ۸% باشد ضعیف ترین آلیاژ کروم – نیکل تشکیل شود. مزیت فولادهای دارای آلیاژ کروم – نیکل زیاد ، انعطاف پذیری بالای آن ها حتی در دماهای خیلی بالا است.
آلیاژ نیکل – کروم
برعکس آلیاژ کروم- نیکل بوده و میزان نیکل در آن از میزان کروم بیشتر است. این آلیاژ استحکام بسیاری در مقابل حرارت بالا دارد و همچنین در برابر گازهایی همانند کربن و نیتروژن مقاوم است مقدار کروم در این فولادها بیشتر از ۱۰% و نیکل بیشتر از ۲۳% است.
آلیاژ نسوز مولیبدن
آلیاژ اصلی فولاد مقاوم به حرارت مولیبدن است که در تولید فولادهای فریتی مقاوم در برابر خزش برای دمای تا ۵۳۰ درجه سانتی گراد کاربرد دارد. محصولات و تجهیزات ساخته شده از این نوع فولاد بیشتر شامل ، درام های دیگ بخار، جمع کننده ها، لوله های بدون درز برای دیگ های آب و سوپرهیترها ، پمپ ها و مخازن تحت فشار برای دمای بالا و همچنین شافت های سنگین توربین بخار با قطری بیشتر از ۲ متر و وزن بیش از ۱۰۰ تن می باشد. همچنین در روتور توربین نیز از این فولاد استفاده می شود. توربین های بخار بزرگ برای کارکرد ایمن و اقتصادی به فولادهایی مقاوم در برابر خزش نیاز دارند.
شکل پذیری خزشی فولاد در اثر استفاده ی کامل از پتانسیل تقویت کنندگی مولیبدن و با افزایش محتوای مولیبدن ، به شدت کاهش پیدا می کند. تجزیه کاربیدهای آهن بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتی گراد از دیگر محدودیت های استفاده ی این فولاد است که به گرافیت سازی شناخته شده است. راه حل هر دو محدودیت یاد شده، استفاده از آلیاژ ترکیبی مولیبدن با کروم است. در واقع ، فولادهای کروم مولیبدن اولین فولادهایی بودند که اجازه ی افزایش دمای بخار تا بیش از ۵۰۰ درجه سانتی گراد در نیروگاه ها دادند.
مزایا:
- مقاومت در مقابل خزش، خستگی، فرسایش و ساییدگی
- مقاومت بالا در برابر حرارت و تنش های حرارتی
- استحکام بالا در مقابل بخار آب و اکسید کربن
معایب:
- قیمت بالا نسبت به سایر فولاد ها
- تولید اندک این نوع فولاد در کارخانه های فولاد سازی
با توجه به دو عیب مذکور ، با وجود اشتیاق زیاد صاحبان صنایع مربوط به فولاد ، برای استفاده ی بیشتر از این نوع فولاد به سبب استحکام و مقاومت بالای آن و طول بالای عمر مفید آن ، فقط استفاده ی ضروری و در حجم کمی ممکن است.
کاربرد فولاد های سازه ای مقاوم به حرارت
از فولاد های سازه ای مقاوم به حرارت در صنایعی که دمای کاری بالایی دارند استفاده می شود ؛از جمله:
نفت ، سیمان ، صنایع شیمیایی،کشتی سازی، ساخت پیچ و مهره های مقاوم به حرارت ، راه آهن، تجهیزات آهنگری، قطعات رابط جوشکاری ، بویلر ها، توربین های بخار، فلنچ ها، کلکتورها، غلطک های مقاوم به دمای بالا در صنایع فولاد، روتور، تیغه های روتور و موارد مشابه .
فولاد های سازه ای مقاوم به حرارت پرکاربرد در ایران
در ادامه این مقاله به معرفی مختصر چند نمونه از فولاد های پرکاربرد سازه ای مقاوم به حرارت خواهیم پرداخت.
۱.۷۲۵۸ با استاندارد DIN 24CrMo5
فولاد سازه ای مقاوم به حرارت ۱.۷۲۵۸ مقاومت و استحکام بسیار بالایی در برابر حرارت دارد که برای ساخت انواع پیچ و مهره های مقاوم به حرارت در صنایع شیمیایی، قطعات و تجهیزات آهنگری، نفت و سیمان، تجهیزات بویلر ها و توربین های بخار و در کل برای صنایعی با دمای کاری ۴۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود.
۱.۷۳۳۵ با استاندارد DIN 13CrMo4-5
فولاد سازه ای مقاوم به حرارت ۱.۷۳۳۵ بسیار مقاوم و مستحکم در برابر حرارت است و در ساخت قطعات رابط جوشکاری، تجهیزات بویلر، فلنچ ها،کلکتور ها، ، ساختمان دیگ و غلطک های صنایع فولاد مقاوم تا دمای ۵۳۰ درجه سانتیگراد قابل استفاده می باشد.
۱.۷۷۰۹ با استاندارد DIN 21CrMoV5-7
فولاد سازه ای مقاوم به حرارت ۱.۷۷۰۹ در مقابل حرارت مستحکم بوده و دارای مقاومت بسیار زیاد در برابر دمای بالا است. این فولاد در ساخت انواع پیچ و مهره های مقاوم در دمای بالابرده شده تا حداکثر ۵۵۰ درجه سانتیگراد و همچنین روتور و تیغه روتور توربین بخارکاربرد دارد.
۱.۸۰۷۰ با استاندارد DIN 21CrMoV5-11
فولاد سازه ای مقاوم به حرارت ۱.۸۰۷۰ این فولاد نیز از استحکام و مقاومت بسیاری در مقابل حرارت و گرما برخوردار است و می توان از آن در ساخت قطعات آهنگری و توربین های بخار، انواع پیچ و مهره های مقاوم به حرارت، شافت های دارای مقاومت در دمای بالا برای دمای کاری ۵۳۰ درجه سانتیگراد تحت شرایط حاد استفاده کرد.
