رفتن به بالا

پایگاه خبری تحلیلی صنعت و تاسیسات


  • جمعه ۳ آذر ۱۳۹۶
  • الجمعة ۵ ربيع أول ۱۴۳۹
  • 2017 Friday 24 November

ورق های فولادی برای ساخت مبدل حرارتی

ورق های فولادی برای ساخت مبدل حرارتی (Steel Plates for Heat Exchanger) 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.

ورق های فولادی برای ساخت مبدل حرارتی (Steel Plates for Heat Exchanger) 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.

ورق های فولادی برای ساخت مبدل حرارتی


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 با درصد کربن ۰٫۳۳ 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.

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

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

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

۴- 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.

مشخصات کلی ASTM برای ورق های فولادی با کیفیت مخزن تحت فشار
محتوا شماره
نیازمندی های کلی برای ورق های فولادی با کیفیت مخازن تحت فشار: توصیف اصطلاحات، دستورالعمل سفارش، ساخت و کنترل کیفیت، مشخصات ماده، بسته بندی و حمل و نقل. A20/A20M
روش تست و مشخصات تست های مکانیکی: کشش، خمش، سختی و ضربه A370/A370M
بررسی ورق فولادی  با پرتو اولتراسونیک برای تشخیص عیوب داخلی مانند مک های لوله ای، گسیختگی ها و قسمت های لایه لایه شده. A435/A435M
بررسی اولتراسونیک با زاویه ورق های فولادی برای تشخیص محل و اندازه عیوب داخلی A577/A577M
تست های مکانیکی: دستوالعمل نمونه برداری برای تست ضربه شارپی از محصولات فولادی A673/A673M
اصولا جابجایی محصولات فولادی: بسته بندی، بارگیری و ارسال. A700/A700M
تست کشش تمام ضخامت از ورق های فولادی برای بررسی تمایل به لایه لایه شدن. A770/A770M
بررسی ورق های فولادی نورد شده برای کاربردهای خاص با تست اولتراسونیک مستقیم A578/A578M
واژگان فنی مرتبط با فولاد، فولاد زنگ نزن و آلیاژهای مرتبط A941/A941M
روش تست رها کردن وزنه برای تعیین دمای داکتیلیته صفر برای فولادهای فریتی E208
راهنمای تست ذرات مغناطیسی E709

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.

مشخصات ASTM برای ورق های فولاد کربنی با کیفیت مخازن تحت فشار
شماره استاندارد ASTM  عنوان
A285 ورق های فولاد کربنی با استحکام کششی کم یا متوسط
A299 ورق های فولا کربنی منگنز- سیلیسیم
A442 بهبود خواص انتقال ورق های فولاد کربنی
A445 ورق های فولادی کربنی منگنز دار با استحکام بالا
A515 ورق های فولاد کربنی با دمای کاری متوسط و بالا
A516 ورق های فولاد کربنی با دمای کاری متوسط و پایین
A537 ورق های فولادی کربن-منگنز- سیلیسیم عملیات حرارتی شده
A562 ورق های فولاد کربنی منگنز – تیتانیم برای پوشش های شیشه ای یا فلزی نفوذی
A612 ورق های فولادی کربنی با استحکام بالا برای کار در دمای متوسط و پایین
A662 ورق های فولادی کربن-منگنز برای دمای کاری متوسط و پایین
A724 فولاد کربنی کوئنچ و تمپر شده برای مخازن تحت فشار چند لایه و جوشکاری شده
A735 ورق های فولادی کربن – منگنز – سیلیسیم عملیات حرارتی شده
A841 ورق های فولاد کربنی تولید شده با فرآیند ترمومکانیکال

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 ۶۲- درجه سانتی گراد حفظ می کند. نوع B که در دماهای ۲۹- 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.

مشخصات ASTM برای ورق های فولاد آلیاژی با کیفیت مخازن تحت فشار
شماره استاندارد ASTM  عنوان
A202 ورق های فولاد آلیاژی کروم-منگنز- سیلیسیم
A203 ورق های فولاد آلیاژی نیکل دار
A204 ورق های فولاد آلیاژی مولیبدن دار
A225 ورق های فولاد آلیاژی منگنز – وانادیم – نیکل
A240 ورق های فولاد زنگ نزن مقاوم در برابر حرارت کروم و کروم – نیکل
A263 ورق فولادی روکش با آلیاژ کروم مقاوم به خوردگی
A264 ورق فولادی روکش با آلیاژ زنگ نزن (Cr-Ni) مقاوم به خوردگی
A265 ورق فولادی روکش با آلیاژ پایه نیکل مقاوم به خوردگی
A302 ورق های فولاد آلیاژی منگنز- مولیبدن و منگنز – مولیبدن – نیکل
A353 ورق های فولاد آلیاژی ۹ درصد نیکل دوبار نرماله و تمپر شده
A387 ورق های فولاد آلیاژی کروم مولیبدن برای کار در دمای بالا
A517 ورق های فولاد آلیاژی کوئنچ و تمپر شده با استحکام کششی بالا
A533 ورق های آلیاژی کوئنچ و تمپر شده منگنز – مولیبدن و منگنز – مولیبدن – نیکل
A542 ورق های فولاد آلیاژی کروم – مولیبدن کوئنچ و تمپر شده
A543 ورق های فولاد آلیاژی نیکل- کروم – مولیبدن کوئنچ و تمپر شده
A553 ورق های فولاد آلیاژی ۸درصد و ۹ درصد نیکل کوئنچ و تمپر شده
A605 ورق های فولاد آلیاژی نیکل – کبالت – مولیبدن – کروم کوئنچ و تمپر شده
A645 ورق های آلیاژی ۵ درصد نیکل با عملیات حرارتی خاص
A658 ورق ۳۶ درصد نیکل برای انبساط حرارتی کم
A734 ورق فولاد آلیاژی استحکام بالا و کم آلیاژ، کوئنچ و تمپر شده برای کاربردهای برودتی
A735 فولاد آلیاژی کم کربن منگنز – مولیبدن – نیوبیم برای کاربرد در دمای متوسط و پایین
A736 ورق های آلیاژی کم کربن پیرسختی شده نیکل – مس – کروم – مولیبدن – نیوبیم
A737 ورق های فولادی HSLA
A782 ورق های فولاد آلیاژی منگنز -کرم – مولیبدن – سیلیسیم – زیرکونیم کوئنچ و تمپر شده
A832 ورق های فولاد آلیاژی کروم – مولیبدن – وانادیم – تیتانیم – بور
A844 ورق فولاد آلیاژی ۹ درصد نیکل تولید شده با فرآیند کوئنچ مستقیم

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 ۳۰۲ ،۳۰۴، L304، ۳۱۶، L316،۳۱۷، L317، ۳۲۱، ۳۴۷)، 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:p

 ۱- نیکل ۲۰۰، مونل ۴۰۰، اینکونل ۶۲۵

۲- اینکولوی ۸۰۰ و  H800 ، اینکولوی ۸۲۵ که توسط شرکت ایتکو الوی اینترنشنال تولید می شود.

۳- کارپنتر ۳-CB20 که توسط کارپنتر تکنولوژی تولید می شود.

مشخصات این فولادهای روکش در جدول زیر آورده شده است.

مشخصات ASTM برای ورق های فولاد روکش
شماره ASTM توصیف
A263 ورق و نوار روکش فولاد کروم
A264 ورق و نوار روکش فولاد زنگ نزن نیکل – کروم
A265 ورق فولاد آلیاژی روکش نیکل و پایه نیکل

تولید کنندگان ورق فولادی

تولید کننده های ورق های فولادی در آمریکا:

تولید کنندگان انبوه ورق های فولادی در امریکا عبارتند از:

Bethlehem Steel Corporation

Gulf States Steel Company

Inland Steel Industries

Oregon Steel Mills

Lukens Steel Company

USS Div., USX Corporation

بزرگترین تولیدکنندگان فولاد زنگ نزن عبارتند از:

Allegheny Ludlum Steel Corporation

Eastern SS Division

Cyclops Corporation

Jessop Steel Company

تولید کنندگان ورق فولادی

روش های تولید ورق های فولادی

روش ها مختلف ساخت ورق های فولادی و مشکلات مربوط به آن ها در ادامه بررسی شده است:

۱- کوئچ و تمپر – ترک کوئنچ

۲- شکل دهی – ترک در هنگام شکل دهی سرد، گرم و داغ

۳- برش حرارتی – ترک

۴- جوشکاری – ترک سرد و گرم همراه با هیدروژن

۵- جهت گیری – نورد گرم ورق های فولادی سبب می شود تا خواص جهت دار در ورق ایجاد شود. ناخالصی های غیر فلزی در فولادهای معمولی در جهت نورد کشیده می شوند. محل این ناخالصی ها به مکان هایی برای تغییر شکل موضعی و ترک تبدیل می شود. بنابراین هنگامی که نیاز به خم کردن شدید یک ورق باشد جهت بهینه ای برای انجام این کار وجود دارد (شکل زیر). برای جزئیات بیشتر در این زمینه به “Guidline for fabricating and processing plate steels” چاپ شرکت Mittal Steel آمریکا مراجعه شود.

ورق های فولادی برای ساخت مبدل حرارتی


منابع و پیوندها

اخبار مرتبط

نظرات

مصاحبه های اختصاصی ویکی پی جی