در صنایع حرارتی، دمای بالا و خورنده بودن محیط، چالش‌هایی مهم هستند که می‌توانند سبب ایجاد عیب در تجهیزات شوند. انتخاب متریال مناسب با افزایش بازدهی و بهره‌وری تجهیزات سبب کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری سیستم‌ها در این صنایع می‌شود. از این رو، ورق 309 که یکی از گریدهای استنلس استیل نسوز است در این نوع صنایع به صورت گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطلب پس از معرفی استیل 309 کاربردهای آن را در صنایع حرارتی مرور می‌کنیم.
ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی
ورق استیل 309 از دسته آلیاژهای آستنیتی از سری 300 بوده و حاوی درصد بالایی از کروم (22-24%) و نیکل (12-15%) است. این ترکیب، مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. کروم موجود در ساختا با تشکیل لایه‌ای غیرفعال روی سطح قطعه، مانع از واکنش قطعات با رطوبت و یا مواد خورنده می‌شود. به علاوه وجود مقادیری از سیلیسیم و منگنز در این آلیاژ، باعث افزایش بهبود خواص مکانیکی در دماهای بالا می‌شود.
ویژگی‌های کلیدی استیل 309
مقاومت در برابر اکسیداسیون تا دمای 1000 درجه سانتی‌گراد: همانطور که گفتیم شرایط کاری در صنایع و شرایط حرارتی به این صورت است که قطعات در دمای بالا در تماس با مواد و گازهای خورنده هستند. به همین دلیل پایداری در دمای بالا از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
حفظ استحکام و خواص مکانیکی در دمای بالا: یکی دیگر از ویژگی‌های مهم در این صنعت؛ قابلیت حفظ استحکام در دمای بالاست. تمامی فلزات با افزایش دما دچار افت خواص می‌شوند. اما برخی از آلیاژها با توجه به ترکیب شیمیایی و عناصر آلیاژی، می‌توانند بیشتر از باقی آلیاژها خواص خود را در دمای بالاتر حفظ کنند. ورق 309 نیز از جمله آلیاژهایی است که می‌تواند در دمای بالا استحکام و خواص مکانیکی خود را تا حد خوبی حفظ کند.
مقاومت به خوردگی در محیط‌های صنعتی: وجود سیالات خورنده در محیط صنعتی می‌تواند سبب استهلاک و از بین رفتن تجهیزات شود. ورق 309 در برابر مواد خورنده مقاومت خوبی دارد و همین عامل سبب شده‌است تا این آلیاژ برای کاربردهای صنعتی گزینه‌ای بسیار مناسب باشد.
قابلیت جوشکاری و شکل‌پذیری مناسب: قابلیت جوشکاری یکی از ویژگی‌های مهم ورق 309 به شما می‌رود. این ویژگی در ساخت مخازن، لوله‌ها، مبدل‌های حرارتی و… اهمیت زیادی دارد. چرا که در ساخت این تجهیزات اغلب از فرآیندهای جوشکاری برای اتصال قطعات استفاده می‌شود.
مقایسه استیل 309 با گریدهای رایج بازار
ورق 309 در مقایسه با ورق استیل 304، مقاومت حرارتی بالاتری دارد و برای استفاده در دماهای بالاتر مناسب است. علاوه بر این، استیل 309 در مقابل خوردگی در محیط‌های شیمیایی مقاومت بیش‌تری دارد. این در حالی‌است که استیل 304 برای کاربردهای عمومی مناسب است، هرچند در برابر مواد شیمیایی نیز مقاوم است.
اما باید در نظر داشت که استیل 309 مقاوم‌تر است و به طور خاص برای دماهای بالا و محیط‌های اکسیدکننده طراحی شده است.
در مقایسه با ورق 310، ورق 309 مقدار نیکل کمتری دارد، که آن را از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر می‌کند. در حالی که استیل 310 می‌تواند دماهای بالاتری را تحمل کند (حدود 1100 درجه سانتی‌گراد)، ورق 309 گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر برای دماهای حدود 1000 درجه سانتی‌گراد است.
در برابر آلیاژهای سری 400 مانند استیل 430 و 446، ورق 309 دارای مزیت‌های متعددی است. استیل سری 400 کروم بالایی دارد اما مقدار نیکل آن کم است، که باعث می‌شود انعطاف‌پذیری و مقاومت به ضربه آن کمتر از استیل 309 باشد. همچنین، استیل سری 400 به دلیل ساختار فریتی، چقرمگی پایین‌تری نسبت به سری 300 دارد.
در نهایت، در مقایسه با آلیاژهای پایه نیکل مانند اینکونل 600، ورق 309 قیمت بسیار مناسب‌تری دارد، در حالی که در بسیاری از کاربردهای صنعتی، عملکرد مشابهی ارائه می‌دهد. اینکونل برای دماهای بسیار بالا و محیط‌های خورنده شدید طراحی شده است، اما قیمت آن بسیار بالاتر از استیل 309 است.
| نام | استحکام کششی (MPa) | استحکام تسلیم (MPa) | سختی | مدول الاستیک (GPa) | مقاومت حرارتی (°C) | ازدیاد طول (%) | |
| HB | HRB | ||||||
| استیل 309 | 620 | 310 | 147 | 85 | 200 | 980-1100 | 45 |
| استیل 310 | 520 | 205 | 217 | 95 | 200 | 1035-1150 | 40 |
| استیل 316 | 515 | 205 | 217 | 95 | 200 | 870-925 | 40 |
| استیل 304 | 520-720 | 210 | – | – | 200 | 870-925 | 45 |
| استیل 430 | 482 | 310 | 183 | 85 | 200 | 815-870 | 25 |
کاربردهای صنعتی
این آلیاژ به دلیل خواص ویژه خود در صنایع حرارتی و دمای بالا به کار می‌رود، از جمله:
- کوره‌های صنعتی و تجهیزات حرارتی: در ساخت این تجهیزات استفاده از ورق 309 می‌تواند دوام و طول عمر تجهیزات را افزایش دهد.
- مبدل‌های حرارتی و بویلرها: در ساخت مبدل‌های حرارتی و بویلرها از لوله استیل 309 استفاده می‌شود.
- ساخت مخازن مقاوم به حرارت برای صنایع مختلف: در ساخت مخازن دما بالا، ورق 309 به دلیل مقاومت به خوردگی و همچنین حفظ خواص مکانیکی در دمای بالا، به عنوان گزینه‌ای مناسب در این صنعت شناخته می‌شود.
- ساخت قطعات مقاوم به حرارت در صنعت خودروسازی: برای ساخت اجزای در معرض حرارت، از میلگرد و ورق 309 استفاده می‌شود.
روش‌های تولید ورق 309
ورق استیل 309 از طریق فرآیندهای نورد گرم و سرد تولید می‌شود. محصولات حاصل از نورد گرم، کیفیت سطحی و دقت ابعادی کمی دارند. از طرفی ورق تولید شده توسط این فرآیند، ضخامت‌های بالاتری دارند. ورق حاصل از نورد گرم، به عنوان مواد اولیه برای تولید ورق نورد سرد استفاده می‌شوند.
استحکام و چقرمگی در این فرآیند با توجه به پدیده کارسختی بهبود یافته و همچنین دقت ابعادی و کیفیت سطحی افزایش پیدا می‌کند. بسته به نیاز صنعت، می‌توان از روش‌های مختلف پرداخت سطحی مانند پولیش، سندبلاست و پوشش‌دهی خاص برای بهینه‌سازی عملکرد و افزایش دوام ورق استفاده کرد.
مزایای استفاده از ورق 309 در صنایع حرارتی
با توجه به ویژگی‌های ورق 309، استفاده از این ورق در صنعت مزایایی دارد که در این بخش به آن‌ها می‌پردازیم:
- کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری: این آلیاژ با داشتن دوام و استحکام بالا، نیاز به تعویض مکرر قطعات را کاهش می‌دهد.
- بهبود بازدهی حرارتی: مقاومت بالا در برابر حرارت موجب کاهش هدررفت انرژی می‌شود.
- مقاومت شیمیایی بالا: در محیط‌های خورنده، انتخاب مناسبی برای کاهش آسیب‌های شیمیایی است.
- قابلیت جوشکاری: امکان اتصال راحت این آلیاژ به سایر قطعات فلزی، کاربردهای آن را افزایش داده است.
سخن پایانی
ورق استیل 309 به دلیل ترکیب بی‌نظیر از مقاومت حرارتی، استحکام مکانیکی و دوام بالا، یکی از بهترین گزینه‌ها برای صنایع حرارتی محسوب می‌شود. انتخاب این آلیاژ، علاوه بر افزایش طول عمر تجهیزات، باعث کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری نیز خواهد شد. همچنین، امکان استفاده از این ورق در شرایط خورنده و پرتنش، موجب گسترش دامنه کاربرد استیل در صنایع مختلف شده است.
انتهای پیام
مرتبط با :
استیل رخ
