تولید بویلر با استفاده از استنلس استیل

فهرست موضوعات

مقدمه

ورق استیل نسوز Refractory steel sheet نوعی فولاد ضدزنگ است که در برابر حرارت مقاومت خوبی نشان می دهد، به عبارت دیگر این نوع آلیاژ در مواجهه با حرارت بالای 500 درجه سانتی گراد ساختار و خواص خود را حفظ می کند.
ورق استیل یا استنلس استیل stainless steel یا فولاد ضدزنگ نوعی آلیاژ است که در آن 11 درصد کروم بکار رفته است. کروم با تشکیل لایه ای از اکسید کروم بر روی آهن مانع از زنگ زدن آن می شود. فولاد ضدزنگ به دو شکل بگیر (دارای خاصیت مغناطیسی) و نگیر (فاقد خاصیت مغناطیسی) در بازار عرضه می شود.
بسته به اینکه چه فلزی و با چه درصدی در داخل ساختار آلیاژ فولاد مورداستفاده قرار بگیرد، فولاد به خانواده ها و گریدهای متفاوتی قابل دسته بندی است. به طورکلی هر عنصر رفتار و خواص فولاد را تغییر می دهد و کاربرد آن را  متفاوت می کند.

خانواده ورق استیل شامل

•    فریتی (دارای خاصیت مغناطیسی است)
•    آستنزیتی
•    مارتنزیتی (دارای خاصیت مغناطیسی است)
•    دوفازی (دارای خاصیت مغناطیسی است)
•    رسوب سختی 

هر خانواده به گریدهای مختلفی تقسیم می شود، برای درک درست از کاربرد مناسب ورق استیل توجه به گرید امری ضروری است.
در این مطلب قصد داریم ورق استیل نسوز و ورق استیل 309 را موردبررسی قرار دهیم با ما همراه باشید.

ورق استیل 309

فولاد نسوز 1.4828 که در بازار تحت عنوان 309 شناخته می شود یک نوع ورق استیل زنگ نزن آستنیتی است که برای استفاده در شرایطی که درجه حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام لازم است تولید می شود.
ورق استیل نسوز با گرید 309 غیر مغناطیسی است. خاصیت جوش پذیری مناسبی دارد، در شرایط غیر متناوب تا درجه حرارت 1038 درجه سانتی گراد اکسید نمی شود اما در شرایط متناوب حرارتی مقاومت اکسیداسیون به حدود 1850 درجه فارنهایت کاهش پیدا می کند. 
درصد بالای کروم و مقدار اندک نیکل بکار رفته در ورق استیل 309 شرایط استفاده از آن را در محیط های گوگردی تا دمای 1000 درجه سانتی گراد فراهم کرده است. محتوای بالای کروم مقاومت این آلیاژ را نسبت به خوردگی در قیاس با دیگر استیل های نسوز به طور مؤثری بالابرده است.این آلیاژ به دو شکل تولید می شود: گرید: 309S (نسخه با مقدار کم کربن) و 309H (با مقدار بالای کربن) .
ورق استیل نسوز 309 در هوای مرطوب کارکرد مناسبی ندارد زیرا برای افزایش مقاومت خزشی به ساختار آن کربن بیشتری اضافه شده است اما این کار باعث شده تا توان آلیاژ نسبت به خوردگی آبی کاهش پیدا کند. البته لازم به ذکر است این نوع آلیاژ در مقایسه با ورق استیل 304 در محیط های دریایی کارکرد بهتری دارد.

کاربردهای ورق استیل نسوز گرید 309

مقاومت بالای این آلیاژ در برابر حرارت و خوردگی و استحکام آن باعث شده تا در تولید کوره (بویلر) ، محفظه موتور جت، دستگاه های تولید کاشی و سرامیک، چینی، سیمان مورداستفاده قرار بگیرد.
بویلرBoiler (تنور یا دیگ) به معنای ظرف در بسته ای است که برای جوشاندن یک سیال بکار می رود همان طور که از نامش پیدا است کوره یا دیگ مورداستفاده تحت درجه حرارت بسیار زیاد و البته فشار بالا قرار دارد. بویلرها در نیروگاه های برق، در صنعت فرآوری مواد غذایی و تقریباً در هر بخشی از  صنعت که نیاز به تولید حرارت و بخار باشد بکار می روند.
معمولاً بویلرها از دو جنس فولاد یا چدن ساخته می شوند. ویژگی های برتر فولاد ضدزنگ و قیمت مناسب آن موجب شده تا ورق استیل نسوز بیشترین کاربرد را در تولید بویلر داشته باشد. بویلر یک مخزن تحت فشار است بنابراین لازم است که از پایداری خوبی برخوردار باشد، قابلیت های مقاومت در برابر خوردگی، پوسته پوسته شدن و مقاومت به خستگی (خزشی) و البته خاصیت جوش پذیری آسان، نکاتی هستند که در ساخت کوره (بویلر) باید مورد توجه قرار بگیرند.

مقایسه ورق استیل 309 با ورق استیل 310 

ورق استیل 310 مانند گرید 309 یک نوع فولاد ضدزنگ آستنیتی است و بیشتر ترکیبات آلیاژ آن با گرید 309 برابر است. با توجه به اینکه هر دو گرید ذکر شده از انواع، ورق استیل نسوز هستند و مقاومت بسیار خوبی در برابر حرارت دارند، بیشترین کاربرد را در ساخت بویلرها، مبدل های حرارتی، کوره های صنعتی، کوره های زباله سوز، کوره های گرمایش، صنایع شیمیایی، پتروشیمی و ... دارند.
ورق استیل 309s در قیاس با ورق استیل 310S مقاومت بیشتری در برابر اکسید شدن از خون نشان می دهد. عنصر کروم در فولاد ضدزنگ گرید 309 به راحتی لایه نازکی از اکسید کروم (Cr20) را در دمای بالا بر سطح فولاد تشکیل می دهد. انتشار عنصر نیکل در درجه حرارت پایین مشخص نیست اما در درجه حرارت 1000 درجه سانتی گراد پدیده انتشار با همان کیفیت اتفاق می افتد، این لایه های اکسیدی سطح فولاد را می پوشانند و به این شکل از اکسید شدن بیشتر فلز جلوگیری می کنند.

کلام آخر 

ورق استیل نسوز به خانواده بزرگ فولاد ضدزنگ تعلق دارد. کروم و نیکل عناصر کلیدی در ساختار این آلیاژ به شمار می روند. استحکام و ثبات ساختار در برابر درجه حرارت بالا و همچنین مقاومت نسبت به خوردگی و اکسیداسیون بارزترین ویژگی های این نوع فولاد هستند.
ورق استیل 309 یکی از پرکاربردترین گریدهای استیل نسوز است و به علت مقاومت خوب به اکسیداسیون در دمای بالا، یک انتخاب معقول در صنعت بویلر سازی (تنور یا دیگ بخار) محسوب می شود. 
بویلر، محفظه دربسته ای است که تحت فشار و حرارت زیاد (سوخت فسیلی)  ، مایعات را به نقطه جوش می رساند، بخار حاصل توسط لوله از مخزن خارج شده در تولید انرژی یا بعضی فرایندهای استریل و یا فرآوری مواد غذایی و... مورداستفاده قرار می گیرد.
در صورت استفاده از فلزات با کیفیت پایین در ساخت بویلر، خطر انفجار مخزن وجود دارد! انتخاب استنلس استیل نسوز با گرید مناسب در تولید بویلر احتمال بروز چنین حوادثی را به صفر می رساند.