ورق استیل 310 نسوز و نگیر

[metallurgy12]

​

مقدمه – معرفی ورق استیل نسوز 310​

ورق استیل 310 یک رده آلیاژی از استنلس استیل (فولاد زنگ نزن) های آستنیتی سری 300 بوده که برای بکارگیری در دماهای بالا توسعه یافته است. این گرید همانند دیگر استیل های آستنیتی سری 300 فاقد خاصیت مغناطیسی بوده و در اصطلاح عرف بازار نگیر (فاقد خاصیت مغناطیسی) است. استیل 310 در ترکیب شیمیایی خود دارای دارای 22 الی 24 درصد کروم و 19 الی 22 نیکل می باشد. حضور این میزان از کروم و نیکل سبب افزایش مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون این فولاد زنگ نزن در دمای بالا شده است. همچنین این آلیاژ دارای استحکام و مقاومت به خزش بالایی در دمای بالا می باشد. از این رو به خاطر ویژگی های فوق العاده ای که این گرید از استنلس استیل ها در دماهای بالا از خود نشان می دهد به آن لقب فولاد مقاوم به حرارت (Heat resistance steel) یا نسوز داده شده است. ورق استیل نسوز 310 از آنجایی که کروم و نیکل بالایی داشته از قیمت بالایی نیز در بین استنلس استیل های آستنیتی سری 300 برخوردار بوده و یکی از گران ترین رده آلیاژی در بین این فولادها می باشد. به همین خاطر قیمت ورق استیل 310 از گریدهایی همچون 304، 309، 316 و 321 بالاتر است. عمده ترین مشتری و مصرف کننده های ورق استیل نسوز 310 نیز صنایعی همچون پالایشی، پتروشیمی، نیروگاهی، حرارتی و.... بوده که با حرارت سروکار داشته و نیازمند متریالی هستند که بتواند تحت دماهای بالا دوام بیاورد. اگر چه این رده آلیاژی جهت استفاده در صنایع حرارتی توسعه یافته اما در دماهای زیر صفر درجه سانتی گراد (کاربردهای برودتی) به خاطر چقرمگی و نفوذ ناپذیری مغناطیسی بکارگیری می شود. در ادامه با ویژگی های بیشتری از ورق استیل نسوز 310 آشنا می شویم.
​

​

​

​

​

ترکیب شیمیایی ورق استیل نسوز 310​

جدول 1: آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 310، (S) 310 و (H) 310
​

عنصر آلیاژی (%)​	استیل 310​	استیل (S) 310​	استیل (H) 310​
کربن (C)​	0.25​	0.08​	0.04-0.1​
منگنز (Mn)​	2​	2​	2​
سیسلسیم (Si) – بیشترین مقدار​	1.5​	1.5​	0.75​
فسفر (P)​	0.045​	0.045​	0.045​
گوگرد (S)​	0.03​	0.03​	0.03​
کروم (Cr)​	24-26​	24-26​	24-26​
نیکل (Ni)​	19-22​	19-22​	19-22​
آهن (Fe)​	عنصر پایه​	عنصر پایه​	عنصر پایه​

در جدول 1 آنالیز ترکیب شیمیایی انواع ورق استیل 310 ارائه شده است. همانطورکه ملاحظه می شود عمده ترین تفاوت این سه گرید مربوط به میزان کربن در ترکیب آنهاست. ورق استیل نسوز (S) 310 در مقایسه با گرید 310 کربن کمتری داشته و استیل (H) 310 نیز حاوی کربن بیشتری می باشد. گرید (S) 310 به خاطر کرین کمتر در معرض شکنندگی و پدیده sensitization یا همان رسوب زایی کاربیدها حین جوشکاری و سرویس دهی می باشد. کربن بالاتر مقاومت به خزش را افزایش داده ولی بر مقاومت به خوردگی در محیط های مرطوب تاثیر منفی می گذارد. البته این نکته را نیز باید اشاره نمود که ورق استیل 310 و (S) 310 دارای حداکثر 1.5 درصد سیلسیم بوده در حالی که گرید (H) 310 دارای حداکثر 0.75 سیلسیم است.
​

خواص مکانیکی ورق استیل 310​

جدول 2: خواص مکانیکی استنلس استیل های 310، (S) 310 و (H) 310
​

رده آلیاژی​	استحکام کششی نهایی (MPa) (حداقل مقدار)​	استحکام تسلیم (MPa) (حداقل مقدار)​	الانگیشن (%)​	سختی​	​
UTS (MPa)-min​	YS (%2 proof stress) (Mpa)​	E ( % in 50 mm)-min​	راکول (HR B) حداکثر مقدار​	برینل (HB) حداکثر مقدار​	​
310​	520​	205​	40​	95​	217​
310S​	520​	205​	40​	95​	217​
(H)310​	515​	205​	40​	95​	217​

​

خواص فیزیکی ورق استیل 310​

جدول 3: خواص فیزیکی ورق استیل 310
​

خواص فیزیکی استیل 310​	​	​
چگالی ( g/cm3 )​	8​	​
دمای ذوب ( C֯ )​	1455​	​
مدول الاسیسیته (GPa)​	200​	​
مقاومت الکتریکی ( m.Ωµ )​	78​	​
رسانایی حرارتی ( m.k / W)​	14.2​	​
میانگین ضریب انبساط حرارتی ( C ֯ / m / mµ )​	( C ֯ ) 100 - 0​	15.2​
( C ֯ ) 315 - 0​	16.9​	​
( C ֯ ) 540 - 0​	17​	​

​

مقاومت به خوردگی ورق استیل نسوز 310​

همانطورکه در قسمت مقدمه نیز اشاره شد ورق استیل نسوز 310 با توجه به اینکه کروم و نیکل بالایی داشته بیشتر در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد بنابراین زمانی که صحبت از بررسی مقاومت به خوردگی این آلیاژ می شود رفتار آن در برابر خوردگی در دمای بالا مد نظر می باشد. این آلیاژ به خاطر میزان کروم و نیکلی که دارد معمولا در برابر سولفیداسیون و محیط های کربوره کننده متوسط همچون محیط های پتروشیمی مقاومت خوبی دارد. به طورکلی رفتار ورق استیل نسوز 310 در دما و شرایط مختلف به شرح زیر است.
• شرایط اکسیدی محیط ( حاوی حداکثر ( m3 / g ) 2 گاز سولفور)
در سرویس دهی های پیوسته تا ( C ֯ ) 1050
حد دمایی: ( C ֯ ) 1100
• شرایط اکسیدی محیط ( بیشتر از ( m3 / g ) 2 گاز سولفور)
حد دمایی: ( C ֯ ) 950
• در شرایطی اکسیژن جو کم باشد ( حاوی حداکثر ( m3 / g ) 2 گاز سولفور)
حد دمایی: ( C ֯ ) 1000
• اتمسفرهای نیترید کننده یا کربوره کننده
حد دمایی: ( C ֯ ) 950 - 850
ورق استیل نسوز 310 در محیط های مرطوب نیز به خاطر دارا بودن کروم بالا مقاومت به خوردگی بالایی از خود نشان می دهد. همچون دیگر استیل های آستنیتی سری 300 در محیط های کلریدی در معرض خوردگی های شیاری و حفره ای قرار دارد. در بین این فولادها تنها گرید 316 به خاطر دارا بودن مولیبدن در برابر این قبیل خوردگی ها در محیط های کلردار مقاوم تر است.
​

​

​

عملیات حرارتی ورق استیل نسوز 310​

ورق استیل 310 همچون دیگر استنلس استیل های آستنیتی سری 300 فاقد قابلیت سخت شوندگی بواسطه عملیات حرارتی است. معمولا با اعمال کار سرد روی آن سختی و استحکامش افزایش می یابد. سیکل عملیات آنیل استیل نسوز 310 شامل حراتی دهی ( C ֯ ) 1121 – 1038 و سرمایش در هوا یا آب می باشد.​

کاربردهای ورق استیل نسوز 310​

ورق استیل نسوز 310 با توجه به خواص و ویژگی های فوق العاده ای که در دماهای بالا ارائه می دهد در ساخت تجهیزات و ماشین آلاتی که تحت دمای بالا کار می کنند مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال از این آلیاژ در ساخت فن، درب، رکوپراتور و مشعل کوره های صنعتی استفاده می شود. همچنین از آن در ساخت تجهیزات کوره های عملیات حرارتی نیز بکارگیری می شود.
بسیاری از فعل و انفعالات و فرایندهایی که در صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی و صنعت سیمان انجام می گیرد تحت دمای بالا است به همین خاطر از ورق استیل نسوز 310 در این صنعت ها استفاده می شود. علاوه بر این موارد واحدهای پالایشی و پتروشیمی یکی دیگر از مصرف کننده های ورق استیل 310 هستند که در ساخت تجهیزات خود از این فولاد زنگ نزن استفاده می کنند. استفاده از این آلیاژ به صنعت برق نیز گسترش یافته است. معمولا ورق استیل نسوز 310 همچون مشعل و کوره های زغال سنگ بکارگیری می شود.
​

​

​

​

​

قیمت ورق استیل نسوز 310​

مهم ترین و تاثیرگذار ترین پارامتری که موجب تفاوت قیمت در بین استنلس استیل های آستنیتی سری 300 می شود، میزان عناصر آلیاژی به ویژه نیکل در ترکیب شیمیایی این گریدهاست. نوع و میزان عناصر آلیاژی علاوه بر تغییر خواص تغییر قیمت ورق استیل را نیز به همراه دارد. معمولا هر گریدی که کروم و نیکل بیشتری داشته باشد قیمت بالاتری نیز دارد. از این رو ورق استیل نسوز 310 از آنجایی که حاوی بیشترین مقدار از کروم و نیکل در بین فولادهای زنگ نزن سری 300 بوده بالاترین قیمت را دارد. در این راستا قیمت ورق استیل نسوز 310 از گریدهایی همچون 304، 309، 316 و 321 بالاتر است. البته قیمت ورق استیل 310 در مقایسه استنلس استیل نسوز 4841 پایین تر است. زیرا گرید 4841 حاوی سلسیم بالاتری می باشد.​