فولادهای زنگ نزن آستنیتی که در صنعت به عنوان استیل های نگیر یا غیر مغناطیس شناخته می شوند، از آلیاژهای پر کاربرد صنعتی هستند که کاربرد زیادی در تجهیزات، ماشین آلات و ابزار به کار رفته در استخراج و پالایش نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه و صنایع شیمیایی مثل مخازن، مبدل های حرارتی، سیستم پایپینگ، شیرآلات، پمپ، اجزای ماشین و غیره، صنایع هوافضا، تجهیزات و لوازم صنایع غذایی، دارویی، پزشکی، نساجی و کاغذ سازی، لوازم خانگی و تجهیزات و لوازم آشپزخانه و بسیاری از کاربردهای دیگر دارند.
از انواع مهم و پرکاربرد فولادهای زنگ نزن آستنیتی می توان به گریدهای ۳۰۴، ۳۱۶، ۳۱۶L ،۳۰۴L ،۳۲۱ ،۳۱۰ و غیره اشاره نمود. در خصوص برخی از این آلیاژها، نوشته های زیر در عصر مواد تهیه شده است:
- فولاد زنگ نزن ۳۰۴ + دیتاشیت شرکت های سازنده
- فولاد زنگ نزن ۳۱۶ + دیتاشیت شرکت های سازنده
- فولاد زنگ نزن ۳۰۴L + دیتاشیت شرکت های سازنده
- فولاد زنگ نزن ۳۱۶L + دیتاشیت شرکت های سازنده
همان طور که خود بهتر می دانید عملیات جوشکاری از الزامات و روش های مهم ساخت بسیاری از قطعات، تجهیزات و ماشین آلات ساخته شده از فولادهای زنگ نزن ۳۰۴ و ۳۱۶ است. ضعف رایج این نوع فولادها، بروز نوعی خوردگی موسوم به خوردگی بین دانه ای پس از جوشکاری آن ها است. خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosion) نوعی از خوردگی است که بیشتر در مرز دانه های برخی آلیاژهای فولاد زنگ نزن، نیکل، مس و آلومینیوم و معمولاً به دلیل حضور ناخالصی ها و رسوبات در مرزدانه ها یا کمبود موضعی یک یا چند عنصر آلیاژی رخ می دهد.
اگر فولادهای زنگ نزن آستنیتی مثل ۳۰۴ و ۳۱۶ هنگام سرد شدنِ پس از جوشکاری، از محدوده دمایی حدود ۸۵۰-۴۲۵ به آهستگی عبور کنند، کاربیدهای کروم تشکیل می شود. این کاربیدها در محلول جامد نامحلول هستند و با جدا شدن از آن، در مرزدانه های آستنیت رسوب می کنند. در نتیجه، حوالی مرز دانه ها از کروم تهی می شود و آلیاژ به دلیل فقیر شدن مرزدانه ها از کروم به خوردگی موضعی حساس می شود. لازم به ذکر است که در خودِ دانه خوردگی رخ نمی دهد و اگر هم رخ دهد بسیار ناچیز است. به این پدیده حساس شدن و به فولادهایی که این اتفاق برایشان می افتد، فولادهای حساس شده می گویند. به خوردگی و زنگ زدن موضعی این فولادها در این شرایط نیز خوردگی بین دانه ای می گویند. این نوع خوردگی، به طور مفصل در این نوشته از عصر مواد توضیح داده شده است.
پیشگیری از پدیده ی حساس شدن و خوردگی بین دانه ای در فولادهای زنگ نزن ۳۰۴ و ۳۱۶ از اولویت های یک طراح است. بنابراین لازم است در محیط هایی که خوردگی از اهمیت برخوردار است، تمهیداتی به کار گرفت تا از وقوع این پدیده در حین جوشکاری فولادهای ۳۰۴ و ۳۱۶ پیشگیری شود. برای پیشگیری و کاهش احتمال وقوع این نوع خوردگی، چند راهکار ارائه شده است که یکی از آن ها جنبه ی پیشگیرانه تری دارد. راهکار این است که اجازه ندهیم کروم و کربن با هم واکنش داده و تشکیل کاربید کروم بدهند. برای این کار از دو روش استفاده شده است:
یک روش آن است که مقدار کربنی را که در فولاد با کروم واکنش می دهد کاهش دهیم تا کاربید کرومِ کمتری در مرزدانه ها تشکیل و ترسیب شود، در نتیجه مقدار کروم در ترکیب فولاد به زیر حداقلِ مورد نیاز کاهش نیابد. این روش اساس توسعه ی فولادهای زنگ نزن ۳۰۴ و ۳۱۶ کم کربن مثل ۳۰۴L و ۳۱۶L است. مقدار کربن در ترکیب این فولادها حداکثر حدود ۰٫۰۳ درصد است، در حالی که در فولادهای ۳۰۴ و ۳۱۶ حداکثر مقدار کربن حدود ۰٫۰۸ درصد است. این کاهش حداقل ۰٫۰۵ درصدی در مقدار کربن، از وقوع خوردگی بین دانه ای در فولادهای ۳۰۴L و ۳۱۶L پیشگیری و مقاومت به خوردگی را در بیشتر محیط ها و سرویس های کاری افزایش می دهد.
روش دوم هم این است که به جای کاهش مقدار کربن، عناصری به ساختار فولادهای زنگ نزن وارد کنیم که بتوانند قبل از کروم با کربن واکنش داده و تشکیل کاربید بدهند. این روش اساس توسعه ی فولادهای زنگ نزن پایدار شده مثل ۳۱۶ تیتانیوم دار، ۳۱۶ نئوبیوم دار، ۳۲۱، ۳۴۷ و ۳۴۸ است. از عناصر تیتانیوم (در فولادهای ۳۱۶ و ۳۲۱)، نئوبیوم یا تانتالوم (در فولاد ۳۴۷) و نئوبیوم به همراه تانتالوم (در فولاد ۳۴۸) به عنوان پایدارکننده های کاربید استفاده می شود. به دلیل بالاتر بودن دمای تشکیل کاربید این عناصر نسبت به کاربید کروم، این کاربیدها قبل از کاربید کروم تشکیل می شوند و این بدان معنی است که کاربید کروم یا تشکیل نمی شود یا به مقدار جزئی تشکیل می شود. بنابراین مرزدانه ها از کروم تهی نمی شود و خوردگی بین دانه ای به وجود نمی آید.
با توضیحات داده شده حتماً مشخص شد که استیل ۳۲۱ نوعی فولاد زنگ نزن آستنیتی تیتانیوم دار است که بیشتر برای پیشگیری از خوردگی بین دانه ای توسعه پیدا کرده است. البته در کنار این ویژگی، تحمل دمایی بالاتر آن نسبت به گریدهای ۳۰۴ و ۳۱۶ نیز مورد توجه است. در این نوشته می خواهیم به معرفی این نوع فولاد زنگ نزن بپردازیم.
این نوشته در حال تکمیل است …
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.