معرفی کتاب راهنمای جوشکاری فولادهای زنگ‎ نزن

فولاد زنگ‌ نزن (در اصطلاح عامیانه فولاد ضدزنگ) یا استنلس استیل (Stainless Steel)، که Inox نیز خوانده می‌شود، گروهی از آلیاژهای فولادی می‌باشد که اصلی‌ترین عناصر تشکیل دهنده آن آهن، کروم و نیکل است. مهم‎ترین ویژگی فولاد زنگ‎ نزن مقاومت به خوردگی آن‎ است. این خاصیت در کنار شکل ‎پذیری عالی، مقاومت به خزش در دما‎ی بالا، نمای ظاهری زیبا و استحکام مناسب باعث شده ‎است که فولادهای زنگ نزن در بسیاری از محیط‎ ها تنها جایگزین اقتصادی قابل اعتماد برای طراحان باشد. لذا پس از جنگ جهانی دوم بود که فولاد زنگ ‎نزن توسعه یافت و به طور شایع به‎ کار برده ‎شد.

فولادهای زنگ‌ نزن به دلیل خاصیت غیرفعال شدن خود می‌توانند مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان دهند. مقاومت به خوردگی خوب این فولادها به دلیل تشکیل یک لایه غیرفعال ولی به شدت چسبنده و متراکم بر روی سطح‌ ‌است که از تماس بیشتر فلز با محیط خورنده جلوگیری می‌ کند. برای اینکه این پدیده غیرفعال ‎سازی به ‌طور پایدار در فولاد اتفاق بیفتد نیاز است که حداقل ۱۰٫۵ درصد کروم در ترکیب فولاد حضور داشته باشد. با داشتن چنین سطحی از کروم حتی اگر خراشی بر روی سطح فولاد ایجاد شود و این لایه از بین برود، فولاد می‌تواند خودش را ترمیم کند. با افزایش میزان کروم مقاومت به خوردگی بیشتر نیز می ‎گردد. افزودن عنصر مولیبدن نیز باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ‌نزن در محلول‌ های کلریدی می‌ شود.

به طور کلی، فولاد‎های زنگ ‎نزن را در پنج گروه اصلی می‎ توان طبقه‎ بندی کرد:

۱- فولادهای زنگ ‎نزن مارتنزیتی
۲-فولادهای زنگ ‎نزن فریتی
۳- فولادهای زنگ ‎نزن آستنیتی
۴- فولادهای زنگ‎ نزن دو فازی (فریتی-آستنیتی) یا دوپلکس
۵- فولادهای زنگ نزن رسوب سختی

فولادهای زنگ‎ نزن آستنیتی، فریتی و دو فازی را نمی ‎توان توسط عملیات حرارتی سخت کرد. در این فولادها، با استفاده از عناصر آلیاژی و فرایند صحیح مکانیکی- حرارتی تشکیل فازهای مخرب در ارتباط با مقاومت خوردگی و چقرمگی را به حداقل می‎ رسانند. به علاوه، استحکام فولادهای زنگ نزن آستینتی را نیز می‎ توان توسط کار سرد و تشکیل مارتنزیت در اثر کرنش افزایش داد. سختی و استحکام فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی را می‎ توان توسط سرد کردن سریع و بازپخت به حداکثر مقدار خود افزایش داد. فولادهای زنگ‎ نزن رسوب سختی نیز، با افزودن عناصری چون Cu ،Al و Ti و رسوب یک فاز ثانویه در زمینه مارتنزیت کم کربن ایجاد می ‎گردد.

وسایل آشپزی، کارد و چنگال، لوازم خانگی، دستگاه‌ها و لوازم جراحی، برخی مصالح ساختمانی، تجهیزات صنعتی (برای مثال در کارخانجات کاغذ، کارخانه‌ های شیمیایی و مواد غذایی، صنایع تصفیه و شیرین سازی آب، صنایع فلزی و معدنی، صنایع نیروگاهی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی)، لوله، اتصالات و مخازن ذخیره‌سازی آب، مواد شیمیایی و محصولات غذایی از‎ جمله موارد استفاده از فولادهای زنگ نزن هستند.

جوشکاری یکی از روش‌ های تولید و بازسازی قطعات و تجهیزات است. قابلیت جوشکاری فلزات و آلیاژها، امکان بسیار مناسبی به آن ها برای گسترش دامنه ی کاربردشان را می دهد. فولاد‎های زنگ‎ نزن را تقریباً با اکثر روش‎ های موجود می‎ توان جوشکاری کرد اما محدودیت‎ هایی نیز وجود دارد. به عنوان مثال فولاد‎هایی که دارای آلومینیوم یا تیتانیوم هستند را فقط باید با روش‎ های گاز محافظ جوشکاری کرد. میزان کارآیی اتصال جوش داده شده به توانایی فرایند جوشکاری در ایجاد ساختاری با خواص مکانیکی یکنواخت در فلز جوش، ناحیه تحت تأثیر حرارت جوش و فلز پایه در شرایط جوشکاری ‎شده یا عملیات حرارتی شده پس از جوش بستگی دارد. البته این خاصیت مکانیکی وابسته به نوع فولاد زنگ ‎نزن می ‎تواند متفاوت باشد. به ‎عنوان مثال، جوش‎ پذیری فولاد‎های زنگ‎ نزن مارتنزیتی، تحت تأثیر سختی پذیری آن ‎ها است که رابطه مستقیم با ترک سرد دارد یا در فولاد‎های زنگ نزن فریتی، اتصالات جوشکاری شده، به‎ دلیل عدم وجود دگرگونی فازی عاملی برای درشت ‎شدن دانه ‎ها می‎ شود که کاهش داکتیلیته را به همراه دارد. لذا انتخاب نوع فولاد زنگ ‎نزن و فرایند جوشکاری امری بسیار مهم در حفظ و بهبود خواص می ‎شود.

کتاب “راهنمای جوشکاری فولادهای زنگ ‎نزن” نوشته Damian Kotecki و Frank Armao از انتشارات Lincoln Electric، منبعی بسیار مفید و کاربردی برای اطلاع از مشخصات و خواص فولاد‎های زنگ ‎نزن و مراحل جوشکاری آن ‎ها است که در سال ۲۰۰۳ به چاپ رسیده است. شرح خصوصیات فیزیکی و مکانیکی انواع فولاد‎های زنگ ‎نزن تجاری و اطلاعاتی در مورد چگونگی انجام فرایند‎های جوشکاری هرکدام از آن‎ ها محور اصلی این کتاب می ‎باشد. استفاده از تصاویر و جداول متعدد در آن، امکان درک آسان مطالب را برای خواننده فراهم می‎ سازد. ارائه مطالبی در مورد ایمنی در طول جوشکاری و معرفی منابع مرتبط با جوشکاری فولاد‎های زنگ ‎نزن از جمله مزیت‎ های این کتاب است که برای افزایش آگاهی مهندسان، تکنسین ‎ها و دانشجویان در ارتباط با این موضوع کمک شایان می‎ کند. لازم به ذکر است که این منبع، اولین کتاب در طی بیست سال اخیر است که به بررسی متالورژی جوشکاری و مسائل جوش ‎پذیری مرتبط با فولاد زنگ‎ نزن می‎ پردازد و به‎ روزترین و جامع ‎ترین راهکار‎ها در رابطه با این موضوعات را ارائه می‎ دهد. در آغاز این کتاب مطالبی پایه در مورد آشنایی با فولاد‎های زنگ‎ نزن و تاریخچه آن ‎ها ارائه و سپس به طور کامل و علمی به بررسی جوش این فولاد‎ها پرداخته شده است. این مطالب در قالب فصل‎ های زیر آورده شده است:

معرفی انواع فولاد‎های زنگ ‎نزن (فریتی، مارتنزیتی، آستنیتی، رسوب سخت‎ شونده و دوپلکس)
جوشکاری انواع فولاد‎های زنگ‎ نزن (به همراه برخی از عیوب ناشی از جوش)
خواص فیزیکی (مدول الاستیک، دانسیته، ضریب انبساط حرارتی، مقاومت ویژه حرارتی و الکتریکی و نقطه ذوب)
خواص مکانیکی (درصد ازدیاد طول، سختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی)
انتخاب فولاد زنگ‎ نزن
طراحی برای جوشکاری فولاد ‎زنگ نزن
انتخاب فلزات پر‎کننده (Filler Metals)
انتخاب فرایند جوشکاری (جوش قوسی با محافظت فلزی، جوش زیر‎پودری، جوش قوسی با گاز محافظ، جوش قوسی با فلاکس کور، جوش قوسی با گاز غیرفعال تنگستنی)