خانه » استفاده از ورق های فولادی در ساخت مبدل حرارتی

استفاده از ورق های فولادی در ساخت مبدل حرارتی

ورق های فولادی در دسته ورق هایی که برای ساخت اجزای تحت فشار مخازن مورد استفاده قرار می گیرند، هستند و باید ویژگی های ذکر شده در کد ASME بخش II را داشته باشند. 

دسته بندی و نامگذاری ورق های فولادی

دسته بندی و نامگذاری ورق های فولادی اعم از کربنی و آلیاژی به این شرح است:

کیفیت معمولی (Regular quality): نام دسته ای از ورق های فولادی است که بادرصد کربن 0.33 درصد به فروش می رسند. این نوع ورق ها با ترکیب شیمیایی متفاوت عرضه می شوند.

کیفیت سازه ای (Structural quality): موادی با این کیفیت در سازه هایی مانند پل ها، ساختمان ها، تانک ها، تجهیزات راه آهن، تجهیزات سیار و کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. مشخصات کلی برای ورق های با کیفیت سازه ای در استاندارد ASTM A6 مطرح شده است.

کیفیت مخازن تحت فشار (Pressure vessel quality): ورق هایی با این کیفیت برای کاربرد در مخازن تحت فشار، مبدل های حرارتی و کاربردهای مشابه عرضه می شوند. تجربه تولید مخازن تحت فشار نشان دهنده این مسئله است که در این حوزه باید از ورق هایی با کیفیت بهبود یافته استفاده شود. در این حالت باید از تست های اضافی مانند تست های مکانیکی و بررسی های غیر مخرب (NDT) مانند تست ضربه نمونه شیار دار، بازرسی اولتراسونیک و رادیوگرافی نیز استفاده کرد. مشخصلات کلی برای ورق های با کیفیت مخازن تحت فشار در استاندارد ASTM 20 مطرح شده است.

کیفیت آهنگری (Forging quality): این کیفیت ورق برای آهنگری، عملیات حرارتی، کاربردهای مشابه یا زمانی که یکنواختی ترکیب و عدم وجود عیوب مخرب مد نظر باشد، مورد استفاده قرار می گیرند.

خواص ورق های فولادی

نخستین وظیفه عناصر آلیاژی در فولاد بهبود خواص مکانیکی و پایداری در دماهای نسبتا بالا و افزایش مقاومت به یک محیط خورنده خاص است. ورق های فولادی استحکام و شکل پذیری خود را از عناصر آلیاژی زیر دریافت می کنند.

1- کربن، منگنز، نیکل، کروم، بور و مولیبدن که سختی پذیری و استحکام را افزایش می دهند.

2- سیلیسیم و آلومینیم اکسیژن را حذف می کنند و ساختارهای بدون تخلخل ایجاد می کنند.

3- آلومینیم، تیتانیم، نیوبیم، وانادیم و زیرکونیم نقش پاکسازی دانه ها را به عهده دارند.

4- مس مقاومت به خوردگی اتمسفری را افزایش می دهد.

یکی از نقش های اساسی عناصر آلیاژی افزایش سختی پذیری است که عمق سخت شدن فولاد را در طی عملیات حرارتی نشان می دهد. علاوه بر عناصر آلیاژی نوع عملیات حرارتی نیز در ایجاد ساختار مورد نظر نقش مهمی بازی می کند.

عملیات حرارتی ورق های فولادی در بین سازنده های مختلف متفاوت است. برای دستیابی به خواص مطلوب برای سازنده، تولید کننده ورق یک نمونه ورق تحت عملیات حرارتی مورد نیاز سازنده ارائه می کند تا مورد بررسی قرار گیرد. این کار سبب می شود که سازنده نسبت به خواص مد نظر ورق اطمینان حاصل کند.

خواص ASTM ورق های فولادی برای سازنده های مخازن تحت فشار و مبدل های حرارتی

لیست ویژگی های مواد، به ترتیب موضوع عبارتند از:

محدوده خصوصیات، مستندات مرجع، واژگان فنی، اطلاعات سفارش، مواد و تولید کنندگان، مسئولیت تضمین کیفیت، عملیات حرارتی، ترکیب شیمیایی، ساختار متالورژیکی، خواص مکانیکی، گواهی، شناسایی، نوع محصول، بسته بندی، گزارش تست و تجهیزات اضافی. هر مشخصه برای ماده یکتا است. مشخصات کلی ASTM برای کیفیت مخازن تحت فشار در جدول زیر آمده است.

فولادهای کربنی: مشخصات ASTM برای فولادهای کربنی شامل A285، A299، A442، A455، A515، A516، A537، A526، A612، A662، A724، A738 و A841. فولادهای کربنی فاقد عناصر آلیاژی برای مقاومت در برابر گرما و خوردگی هستند. فولادهای کربنی برای کاربرد در دماهای متوسط استفاده می شوند. مشخصات ASTM برای برخی از فولادهای کربنی در جدول زیر آمده است.

گرید HSLA: مشخصات ASTM با شماره A734 و A737 مرتبط با فولادهای HSLA است. استاندارد A734 به دو فولاد اختصاص دارد که هر دو کوئنچ و تمپر شده اند، نوع A که فولاد نیکل – کروم – مولیبدن است و خواص خود را تا 62- درجه سانتی گراد حفظ می کند. نوع B که در دماهای 29- درجه سانتی گراد و بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد. دو فولاد با نامگذاری گرید B و C نیز در استاندارد A737 بررسی شده اند.

فولاد آلیاژی: فولادهای آلیاژی برای مخازن تحت فشار سه عنصر آلیاژی عمده دارند: کروم، نیکل و مولیبدن و سایر عناصر آلیاژی عبارتند از کربن، منگنز و سیلیسیم که در فولادهای کشته دیده می شود. فولادهای آلیاژی به علت وجود کروم، نیکل و مولیبدن خواص مکانیکی بهتری نسبت به فولادهای کربنی دارند. برخی از فولادهای آلیاژی در جدول زیر نمایش داده شده اند.

کاربردهای زیر صفر و برودتی: فولادهای مناسب برای کاربردهای زیر صفر و برودتی عبارتند از: A203، A353، A442، A517، A537، A542، A543، A553، A612، A645، A662، A724، A735، A736، A782 و A844.

ویژگی های فولادهای زنگ نزن: بسیاری از تیپ های AISI – آستنیتی (انواع 302 ،304، L304، 316، L316،317، L317، 321، 347)، دوپلکس، فریتی و مارتنزیتی به علاوه برخی از انواع خاص زنگ نزن ها، مانند فولادهای سوپرفریتی و سوپر آستنیتی- در استاندارد A240 بررسی شده اند.

فولادهای روکش و سایر گریدها: فولادهای روکش در استاندارد A263، A264 و A265 به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته اند. مشخصات فولادهای روکش A263 و A264 به ترتیب به روکش های کروم و کروم – نیکل اختصاص دارد که باید با استاندرد ASTM A240 تطابق داشته باشد. فولادهای روکش در A 265 آلیاژهای نیکل و پایه نیکل هستند که عبارتند از

1- نیکل 200، مونل 400، اینکونل 625

2- اینکولوی 800 و  H800 ، اینکولوی 825 که توسط شرکت ایتکو الوی اینترنشنال تولید می شود.

3- کارپنتر 3-CB20 که توسط کارپنتر تکنولوژی تولید می شود.

مشخصات این فولادهای روکش در جدول زیر آورده شده است.