انواع فولاد در ساخت لوله فلزی
انواع فولاد در ساخت لوله فلزی
لوله های فولادی کاربرد وسیع و مهمی در صنایع مختلف دارند. این لوله ها بر اساس نوع کاربرد، روش ساخت، میزان درصد عناصر بکار رفته در تولید و … دارای انواع مختلفی میباشند. فولاد یک عنصر نیست بلکه ترکیبی از آلیاژی آهن و کربن و درصد کمی از فلزات دیگر مانند نیکل، کروم، آلومینیوم، کبالت، مولیبیدن ، تنگستن و … است.
نزدیک به 3500 نوع محتلف فولاد وجود دارد که هرکدام دارای خواص فیزیک و شیمیایی خاص خود هستند. به طور کلی میتوان فولاد را بر اساس ترکیب شیمیایی آن به 4 دسته زیر تقسیم کرد:
- کربن استیل
- فولاد آلیاژی
- استنلس استیل
- فولاد ابزار
کربن استیل
زمانی که لوله فلزی تحت عنوان کربن استیل تولید میشود در واقع در ترکیب اصلی آن حداکثر 1.65 درصد منگنز، 0.60 درصد سیلیکون و 0.60 درصد مس بکار رفته است. این لوله ها دارای مقاومت بالایی میباشند و همچنین به راحتی جوش میخورند به همین جهت در صنایع مختلف کاربر زیادی دارند به طوری که 90% تولیدات لوله های فولادی را به خود تعلق داده‌اند.
لوله های کربن استیل به دلیل نسبت آلیاژی پایین، ارزان تر از سایر لوله ها هستند. همچنین به همین علت، فشارهای کمتری را میتواند تحمل کند. فولادهای کربنی بر اساس میزان کربن استفاده شده در آن ها به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
- کم کربن یا خفیف: دارای 0.04 تا 0.30 درصد کربن میباشد و از انواع پرکاربرد کربن استیل محسوب میشوند. از فولاد کم کربن در ساخت شکل های مختلف از صفحه صاف تا میله های فولادی استفاده میشود. همچنین با توجه به کاربرد و خاصیت موردنظر، عناصر دیگر به آلیاژ کم یا اضافه میشود.
- کربن متوسط: دارای 0.31 تا 0.60 درصد کربن و 0.60 تا 1.65 درصد منگنز است. لوله های سیاه از نوع کربن متوسط نسبت به نوع کربن کم از مقاومت بالایی برخوردار است و همچنین سخت‌تر شکل گرفته، جوشکاری شده و بریده میشود. لوله های این نوع کربن معمولا با عملیات حرارتی سخت کاری میشود.
- کربن بالا: دارای 0.61 تا 1.50 درصد کربن میباشد. فولاد کربن بالا با عنوان فولاد کربن دار ابزاری نیز شناخته میشود. لوله های سیاه با کربن بالا سخت‌تر بریده شده، خم کاری و جوشکاری میشود و با یک مرحله عملیات حرارتی کاملا سخت و شکننده میشود.
فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی شامل میزان خاصی از عناصر آلیاژی است که بمنظور تغییر و ایجاد ویژگی هایی نظیر سختی، مقاومت خوردگی، مقاومت، شکل پذیری و شکنندگی در خواص فولاد استفاده میشود. آلیاژهای گوناگونی برای رسیدن به یک ویژگی خاص در صنعت طراحی میشوند. انواع فولاد با ترکیبات آلیاژی بالا به منظور کار کردن در شرایط سختی که قادر است در محیط های سرد یا گرم باشد، تولید میشود.
به بیان دیگر، ترکیبات خاص و عملیات حرارتی مناسب میتواند باعث بهبود ویژگی های شیمیایی و فیزیکی لوله های فلزی شود. لوله های فولاد آلیاژی به دلیل سختی بالا به طور فراوان در صنایع نفت و گاز و نیروگاهی استفاده میشوند. همچنین عناصر آلیاژی باعث افزایش مقاومت لوله به مواد خورنده میشود که همین ویژگی سبب شده لوله فولاد آلیاژی انتخاب اصلی شرکت ها و در صنایع شیمیایی باشد.
استنلس استیل
استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالایی که در برابر خوردگی دارد، بسیار با ارزش است. عنصر اصلی این آلیاژ، کروم است که شامل 10 تا 20 درصد آن را تشکیل میدهد. دیگر آلیاژهای استنلس استیل میتواند شامل عناصری نظیر منگنز، سیلیکون، نیکل و مولیبیدن باشد.
زمانی که یا آلیاژ با اکسیژن موجود در آب و هوا مرتبط شود سریعا با آن واکنش میدهد و یک لایه نازک اما قوی بر روی فولاد ایجاد می‌کند که باعث جلوگیری از خوردگی بیشتر آن در برابر سایر عوامل میشود. این لوله ها در صنایع مختلف خصوصا صنایع دارویی و غذایی بسیار استفاده میشود. اساس تولید این لوله ها به منظور جلوگیری لوله از خوردگی صورت میگیرد اما میتوان با عملیات حرارتی مناسب مقاومت آن را نیز افزایش داد.
لوله های استنلس استیل می تواند بر اساس ساختار کریستالی به سه دسته زیر تقسیم کرد:
- آستنیتی: این نوع فولادها غیر مغناطیسی و غیر قابل عملیات حرارتی بوده و دارای 18 درصد کروم، 8 درصد نیکل و کمتر از 0.8 درصد کربن میباشد. لوله آستنیتی بخش عظیمی از بازار فولادهای استنلس استیل را شامل میشود. این لوله فولادی در صنایع غذایی، تجهیزات آشپزخانه و لوله کشی استفاده میشود.
- فریتیک: دارای مقدار ناچیزی از نیکل، 12 تا 17 درصد کروم و کمتر از 0.1 درصد کربن همزمان با سایر عناصر آلیاژی مثل مولیبیدن، آلومینیوم یا تیتانیوم است. فولاد فریتیک مغناطیسی نمی‌تواند با عملیات حرارتی سخت کاری شود اما با سرد کاری مقاوم میشود.
- مارتنسیتیک: 11 تا 17 درصد کروم، کمتر از 0.4 درصد نیکل و حداکثر 1.2 درصد کربن است. فولاد مارتنسیتیک مغناطیسی و قابل عملیات حرارتی در چاقوها، وسایل برش و تجهیزات پزشکی و دندان پزشکی استفاده میشود.
فولاد ابزاری
در صنعت از فولاد ابزاری به منظور تبدیل انواع دیگر فولادها به محصولات و تجهیزات مورد کاربرد استفاده میشود. ابن نوع فولاد به سوپر آلیاژی نبز شناخته میشود. برای انجام این فراینده، این فولاد باید قوی، سخت، مقاوم و نشکن باشد و در دماهای بالا بتواند شکل خود را حفظ کند. برای این منظور فولاد باید شامل درصد بالایی از آلیاژها باشد و عملیات حرارتی با دقت بر روی آنها انجام شود. فولاد ابزاری از درصدهای متفاوت عناصر تنگستن، مولیبیدن، کبالت و وانادیوم به منظور افزایش مقاومت حرارتی و طول عمر آن تشکیل شده و به دلیل ویژگی های مناسب در تجهیزات برشکاری و سوراخ کاری به کار می رود.