لایه کربن دار بر روی ورق استیل

مقدمه:

صفحات روکش شده از جنس ورق استیل که از یک ورق استیل با مقاومت در برابر خوردگی عالی و یک فولاد کربنی با استحکام بالا تشکیل شده است، برای مخازن تحت فشار، خطوط لوله نفت، مبدل های حرارتی، سازه های بدنه، سیستم های راکتور هسته ای و غیره استفاده شده است. آنها معمولاً به دلیل مسطح بودن سطح مشترک و هزینه ساخت کم به صورت نورد گرم تولید می شوند، اگرچه چندین فرآیند ساخت دیگر مانند پیوند انفجاری ، جوشکاری روکش و پیوند انتشار نیز وجود دارد.

نورد گرم ورق استیل:

از آنجا که نورد گرم برای روکش فلزی معمولاً در دماهای بالا از 1250 درجه سانتیگراد تا 1050 درجه سانتیگراد انجام می شود، اتم های C از فولاد کربنی به ورق استیل در سطح مشترک پخش می شوند. در نتیجه، در حالی که فولاد کربنی دارای یک لایه کربن زدایی در نزدیکی سطح مشترک است، ورق استیل دارای یک لایه کربنی است که به دلیل رسوب مرز دانه‌ای کاربیدهای کرومیم در برابر خوردگی بین دانه‌ای آسیب‌پذیر است. تا به امروز، مطالعات زیادی بر روی لایه کربن دار از نظر دمای نورد گرم، درجه خلاء بین دو صفحه، نسبت کاهش ضخامت و عملیات حرارتی پس از نورد گرم انجام شده است. استفاده از یک لایه میانی، به طور معمول یک لایه میانی نیکل، بین ورق استیل و فولاد کربنی برای کنترل لایه کربن دار مورد مطالعه قرار گرفته است، زیرا با داشتن نفوذ کربن کم، از انتشار بیش از حد کربن جلوگیری می کند.

لایه کربن دار بر روی ورق استیل:

لایه کربن دار نیز تحت تأثیر نوع ورق استیل است، زیرا ضریب انتشار C بر اساس ترکیب شیمیایی ورق استیل متفاوت است. با این حال، تنها چند مطالعه مقایسه ای در مورد تأثیر نوع ورق استیل بر ریزساختارها و خواص مکانیکی صفحات روکش ورق استیل وجود دارد. علاوه بر این، به دلیل اینکه صفحات روکش دار تحت فرآیندهای مختلف نورد و عملیات حرارتی قرار گرفتند و نتایج تجربی کافی نیست، درک واضح تنها اثر نوع ورق استیل دشوار است.
برای مثال، شیمودا و همکاران دو صفحه روکش ورق استیل آستنیتی با لایه‌های میانی نیکل، فولاد STS 304L/0.19 wt% C و STS 347/0.19 wt% C فولاد را با استفاده از همان فرآیند نورد گرم تولید کردند. آنها آزمایش‌های کششی و برشی را در دمای اتاق انجام دادند و دریافتند که ورق فولادی STS 304L/0.19wt% C دارای مقاومت کششی و برشی کمی بالاتر از ورق فولادی STS 347/0.19wt% C است. با این حال تفاوت در ریزساختار بین دو صفحه روکش شده گزارش نشده است.

Inagaki و Onzawa دو صفحه روکش ورق استیل را با لایه های Ni، لایه نشانی شده با استفاده از سه فرآیند مختلف، از جمله نورد گرم، اتصال انفجاری، و جوشکاری پوششی مقایسه کردند. در میان این فرآیندها، صفحات روکش ورق استیل نورد گرم تحت شرایط فرآیند مشابه ساخته شدند. پس از نورد گرم، تنها صفحه روکش دار STS 405/SB 42 نرمال و تمپر شد. استحکام کششی و برشی دو صفحه روکش تقریباً یکسان بود. اگرچه کاربیدها در ریزساختار دو ورق استیل مشاهده شد، اما ارزیابی اثر نوع ورق استیل بر روی لایه کربوره شده دشوار بود زیرا فقط صفحه روکش دار STS 405/SB 42 نرمال شده بود و ریزساختار هر دو صفحه روکش شده در زیر مشاهده شد. 

خواص ورق استیل پوشش داده شده:

مقاومت در برابر خوردگی ورق استیل در صفحات روکش ورق استیل نورد گرم به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته است، اگرچه مقاومت به خوردگی ورق استیل می تواند با کربوریزاسیون بدتر شود. وانگ و همکاران با استفاده از آزمایش اسپری نمک خنثی و تست پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی، تأثیر نرمال‌سازی دما پس از نورد گرم را بر روی مقاومت به خوردگی ورق استیل در نزدیکی سطح مشترک صفحه روکش‌شده STS 316L/Q370qE (0.10 wt٪ C) نورد گرم بررسی کرد. هنگامی که نمونه ها در دماهای مختلف از 500 درجه سانتیگراد تا 1000 درجه سانتیگراد نرمال شدند، نمونه نرمال شده در 800 درجه سانتیگراد کمترین مقاومت به خوردگی را به دلیل بارش کاربید فعال در طول نرمال شدن نشان داد. با این حال، مقاومت به خوردگی سطح آزاد ورق استیل مورد ارزیابی قرار نگرفت، اگرچه سطح آزاد هنگام استفاده از صفحات روکش دار در معرض محیط های خورنده قرار می گیرد.
لی و همکاران نیز اثر زمان بازپخت بر روی مقاومت به خوردگی سطح آزاد STS 304 را با استفاده از ورق فولادی STS 304/0.173 wt% C با نورد گرم با استفاده از تست پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی کردند. نمونه های صفحه روکش دار در دمای 700 درجه سانتیگراد برای حداکثر 8 ساعت آنیل شدند. مقاومت به خوردگی سطح آزاد STS 304 با افزایش زمان بازپخت تا 6 ساعت کاهش یافت و سپس با بازپخت بیشتر حفظ شد. این نتیجه مطابقت خوبی با محتوای C در سطح آزاد STS 304 نشان داد که با زمان بازپخت تا 6 ساعت افزایش یافت و سپس با بازپخت بیشتر حفظ شد. 

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی