کاربرد ورق استیل 316 در مخزن سازی

Image for post
Image for post

مقدمه
آلیاژها اغلب برای افزایش میزان خلوص مورد نیاز به فولاد افزوده می شوند. از این نمونه می توان به ورق استیل 316 که کیفیت بسیار بالایی دارد، اشاره نمود. این نمونه فولاد ضدزنگ، توانایی بالایی در محیط های صنعتی مقابل مواد خورنده از خود نشان می دهد. البته انواع متفاوتی از این فولاد برای مقاصد گوناگون به بازار عرضه می گردد. در ادامه به بررسی این آلیاژ محبوب و پرکاربرد می پردازیم و عناصر تشکیل دهنده و ویژگی های آن را بررسی می نماییم.

آشنایی با فولاد ضدزنگ
همه انواع فولاد از ترکیب آهن و کربن به دست می آیند، این در حالی است که فولاد ضدزنگ مقادیر اندکی کروم را نیز در خود جای داده است. از این رو به آن آلیاژ گویند و هم چنین با عنوان فولاد ضدزنگ نیز شناخته می شود. تغییر در میزان آلیاژ می تواند ویژگی های فیزیکی متفاوتی را در محصول نهایی ایجاد کند. برای ایجاد فولاد ضدزنگ باید حداقل میزان 5/10 درصد کروم به آن افزوده شود. اما ممکن است در این ساختار از مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، آلومینیوم، مس، نیتروژن، فسفر و سلنیوم نیز مورد استفاده قرار گیرد.

 

عناصر تشکیل دهنده استیل 316
استیل گرید 316 در لیست رایج ترین فولاد ضدزنگ، جایگاه دوم را به خود اختصاص داده است. مواد تشکیل دهنده و نیز بسیاری خواص فیزیکی و شیمیایی آن با گرید 304 تشابهات فراوانی دارد. ورق استیل 316 نوعی فولاد ضدزنگ کروم- نیکل آستنیتی است؛ در این بین دو تا سه درصد مولیبدن نیز گزارش شده است. وجود این ماده، مقاومت این نوع استیل را در برابر خوردگی ناشی از حلال های صنعتی و نیز دمای بالا افزایش می دهد. این نوع فولاد ضدزنگ، در محیط های اسیدی به دلیل مقاومت بسیار در برابر خوردگی کاربرد فراوان دارد و می تواند در برابر اسیدهای سولفوریک، هیدروکلریک، استیک، فرمیک و نیز سولفات های اسیدی و ... از خود مقاومت خوبی را بروز دهد. 
انواع مختلفی از استیل 316 وجود دارد که از جمله آن می توان به L، F، N و H اشاره نمود. به دلیل ویژگی های متفاوت از هر کدام از انواع آن برای منظور ویژه ای استفاده می گردد. به طور مثال استیل گرید 316L کربن کمتری نسبت به نوع ورق استیل 316 دارد.

Image for post
Image for post

موارد استفاده از ورق استیل 316
این استیل پرکاربرد در ساخت قطعات کوره، مبدل های حرارتی، قطعات موتور جت، تجهیزات دارویی و نیز عکاسی، ساخت قطعات شیر و پمپ، تجهیزات مخازن و لوله ها برای کاربردهای شیمیایی، مخازن تحت فشار، اپراتورها، حمل و نقل صنعتی و شیمیایی، تجهیزات دریایی، آشپزخانه های تجاری، تولید و فرآوری مواد غذایی در محیط های شور، لوازم تجاری و... مورد استفاده قرار می گیرد. هم چنین برای پردازش خمیر، کاغذ، نساجی و قسمت هایی که در معرض محیط های شور مانند مناطق ساحلی و یا مناطق بیرونی که استفاده از نمک یخ زدا برای آن رواج دارد، نیز کاربرد دارد.

 

کاربرد ورق استیل 316 در مخزن
همانطور که پیشتر اشاره شد، در ساخت مخزن استیل، استفاده از ورق استیل 316 کاربرد فراوانی دارد. این ماده که در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت بسیاری دارد، در تشکیل بدنه مخازن مورد استفاده قرار می گیرد. در این مخازن، سیالات متفاوتی ذخیره می شود.
مخزن با جنس استیل در شکل ها و فرم های گوناگونی نظیر استوانه ای، مکعبی، هرمی، کروی و مخروطی تهیه و به بازار عرضه می گردد. بسته به کاربرد مخزن استیل، دسته بندی های متنوعی برای آن در نظر گرفته می شود که از این جمله می توان گروه بندی زیر براساس تعداد جداره ها را در نظر گرفت:
• تک جداره: به عنوان پرمصرف ترین نوع مخزن استیل شناخته می شود. در ظرفیت های 500 لیتر تا 150 متر مکعب قابل سفارش است.
• دو جداره: در این مخزن استیل که با ورق استیل 316 و نیز 304 قابل سفارش است؛ جداره دوم به منظور جلوگیری از پرت حرارتی تعبیه شده است. در بین دو جداره استفاده از پشم شیشه، پشم سنگ و ... کاربرد دارد.
• سه جداره: از این مخزن به عنوان پیچیده ترین و حرفه ای ترین نوع آن یاد می شود. در ساخت آن گریدهای مختلف استیل کاربرد دارد و بنا به نیاز مشتری، در رنج وسیعی از ظرفیت ها قابلیت تولید دارد. کاربرد این نوع مخازن تبادل حرارتی، مخلوط سازی، فرآوری و نیز نگهداری محصول عنوان می شود.

Image for post
Image for post

گرچه دسته بندی براساس جنس ورق نیز قابل سفارش خواهد بود:
• ورق استیل گرید 304
• ورق استیل گرید 316 (یا 316L)
• ورق استیل گرید 307
باید به خاطر داشت که در ساخت مخزن استیل رعایت پارامترهای زیر ضروری است:
 فشار کاری- طراحی
 دمای کار
 ماهیت ماده سیال درون مخزن
 اسیدی یا قلیایی بودن سیال
 محل نصب مخزن
 ظرفیت
 شکل مخزن
 شرایط جوی محل قرارگیری مخزن

روش ساخت مخزن استیل
ساخت این تجهیزات به کمک ابزار مهندسی و به روشی کاملاً تخصصی صورت می پذیرد. ساخت مخزن استیل با استفاده از ورق استیل 316 یا سایر گریدها با توجه به کاربرد محصول و نیاز دقیق کارفرما، طراحی و تولید می شود. استیل مورد نیاز به کمک دستگاه براکت برش زده شده و پس از مرحله نوردکاری، به شکل مورد نظر در می آید. در مرحله تعیین ضخامت لازم است تا نوع کاربرد مخزن در نظر گرفته شود؛ رعایت این اندازه در تمامی سطح آن الزامی است.

Image for post
Image for post


خواص فیزیکی استیل 316
در ادامه به برخی از ویژگی های فیزیکی ورق استیل 316 به صورت مختصر اشاره می گردد:
• تراکم: 799/0 گرم در سانتی متر مکعب
• مقاومت الکتریکی: 74 میکرومتر سانتی متر (20 درجه سانتی گراد) 
• گرمای ویژه: 5/0 کیلو ژول/کیلوگرم-کلوین (از صفر تا 100 درجه سانتی گراد)
• هدایت حرارتی: 2/16 وات بر متر-کلوین (صد درجه سانتی گراد)
• مدول الاستیسیته (MPa) : 103 × 193
• محدوده ذوب: از 1371 تا 1399 درجه سانتی گراد

مقاومت حرارتی استیل 316
همان طور که پیش تر اشاره شد، ورق استیل 316 مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون از خود بروز می دهد. در سرویس متناوب تا 870 درجه سانتی گراد و در سرویس مداوم تا 925 درجه سانتی گراد گزارش شده است. در صورتی که مایل به استفاده از این گرید در محیط های مرطوب باشید، استفاده مداوم از آن در دمای مابین 425 تا 860 درجه سانتی گراد به هیچ عنوان توصیه نمی شود. در این کاربرد، استیل گرید 316L کاربرد بیشتری دارد. هم چنین در صورت لزوم استفاده از فولاد ضدزنگ در دمای بیش از 500 درجه سانتی گراد، ورق استیل 316H کاربرد وسیع تری خواهد داشت.
از همین رو لازم به توضیح است که استیل گرید 316 با عملیات حرارتی سخت نخواهد شد و برای این منظور به خنک سازی سریع پس از گرم شدن تا بازه دمایی 1120-1010 درجه سانتی گراد اکتفا می شود.

 

کار سرد استیل 316
استیل گرید 316 به راحتی رول می شود و می توان آن را به قطعات مختلفی تبدیل نمود. هم چنین برای ایجاد طرح های مختلف بر روی آن نیز قابلیت فراوانی دارد. برای فروکش کردن فعل و انفعالات داخلی بهتر است پس از پرداخت، مجدداً پخت شود. کار سرد به افزایش استحکام و سختی این گرید منجر می شود.
کار گرم استیل 316
تمام فرآیندهای معمول در کار گرم بر روی ورق استیل 316 نیز کارایی دارد. اما از انجام آن در دمای 927 درجه سانتی گراد بر روی این گرید اجتناب می شود. محدوده دمایی مناسب برای این منظور در بازه 1260-1149 درجه سانتی گراد عنوان می گردد.
نحوه ساخت استیل 316

در تمامی روند ساخت انواع مختلف فولاد ضدزنگ از ابزارهای مخصوص و از جنس مواد فولاد ضدزنگ استفاده می شود. این ابزار و نیز سطوح کاری باید کاملاً تمیز شوند. اقدامات احتیاطی مانع آلودگی متقابل فولاد ضدزنگ با فلزاتی خواهد شد که به راحتی خورده می شوند. در صورت بروز این مشکل، ممکن است سطوح با تغییر رنگ مواجه شوند.

نحوه مقاومت طبیعی استیل 316 در برابر خوردگی

خوردگی، روندی طبیعی است که از واکنش عناصر خالص با محیط ناشی می شود، از این رو عناصر اندکی در فرم طبیعی و در شکل خالص خود یافت می شوند. به همین روی آهن نیز از این قاعده مستثنا نخواهد بود. در محیط های مرطوب، آهن با اکسیژنی که در آب وجود دارد، واکنش نشان داده و اکسید می شود. این واکنش در قالب پوسته پوسته های قرمز رنگ ظاهر شده و به راحتی آن را نابود می کند. به علت واکنش پذیری بالای آهن این امر باعث می شود تا لایه های زیرین آن نیز در معرض خوردگی قرار گیرند. 
لازم به توضیح است که کروم نیز مانند آهن اکسید می شود اما تفاوت در آن خواهد بود که برخلاف آهن، اکسید کروم از دوام بسیار بالایی برخوردار است و به عنوان عنصری غیرواکنش پذیر شناخته می شود. این ماده به سطوح فولادی ضدزنگ می چسبد و مانع اکسید سایر مناطق می شود. از این رو حفظ فولاد ضدزنگ در بهترین حالت خود می تواند سطوحی روشن و تمیز را در طراحی ساختمان ها نیز به ارمغان آورد.

Image for post
Image for post

روش معمول در تمیز کردن فولاد ضدزنگ

لازم به توضیح است که استنلس استیل یا همان فولاد ضدزنگ، لازم است تا به طور مرتب تمیز گردد. این امر به حفظ ظاهر و یکپارچگی آن کمک می نماید. از این رو بهتر است حین کار با آن به موارد زیر توجه نمود:
• استفاده از دستکش تمیز حین کار با ورق استیل 316
• استفاده از ابزار و اجزای ضد زنگ
• عدم تماس با فولادهای کربنی و آهن
• خودداری از تماس با مواد شوینده بتون
• خودداری از تماس با محلول های کلرید
• و...

نتیجه گیری و جمع بندی
 

استفاده از ورق استیل 316 در بسیاری از صنایع امروزی به دلیل مقاومت بالای آن کاربرد وسیعی یافته است. از این رو آشنایی با ویژگی های فیزیکی این محصول، عمر و کارایی آن را افزایش خواهد داد و به ارائه بیشترین میزان اثربخشی این نوع فولاد ضدزنگ کمک خواهد نمود.