نگاهى به کاربرد انواع فولاد زنگ نزن و تقسیم بندى هاى آن

نگاهى به کاربرد انواع فولاد زنگ نزن و تقسیم بندى هاى آن

نگاهى به کاربرد انواع فولاد زنگ نزن و تقسیم بندى هاى آن : در این مقاله کاربرد انواع فولادهای ضد زنگ تشریح شده است و پس از ذکر خلاصه اى از تقسیم بندى فنى فولادهاى ضدزنگ با توجه به کاربرد آنها در بعضى پروژه هاى مهم عمرانى دنیا اشارهایى شده است. با توجه به مزیت بالقوه ایران براى تولید انبوه فولادهاى ضدزنگ که سالانه مقادیر زیادى از آن به صورت مستقیم و غیرمستقیم با هزینه زیاد وارد کشور مى شود با امید به اینکه مسئولین محترم برنامه ریزى صنعت فولاد ایران و مدیران محترم کارخانه هاى عمده تولیدکننده فولاد ایران مطالعات لازم براى تبدیل مزیت هاى بالقوه ایران جهت تولید انبوه فولاد ضدزنگ و تبدیل مزیت بالقوه به بالفعل در این ارتباط انگیزه اى ایجاد بشود. تنها چند سال پس از اختراع فولادهاى ضدزنگ، آرشیتکت ها و... شروع به استفاده از ویژگى هاى بالقوه این فولادها در ساختمان ها و سازه ها کردند. چه کاربردهاى ظاهرى و چه کاربردهایى که در نماى یک سازه قابل رؤیت نیست. ساخت فونداسیون کلیساى جامع نتپائول لندن در سال 1922 و ساخت مجسمه نمادین هتل ساوى شهر لندن و سایبان پیاده رو مربوط به آن در سال 1929 مثال هایى از اولین کاربرد فولادهاى ضدزنگ در سازه ها هستند.

در سال 1930 در ساختنماى طبقات فوقانى و تزئینات ساختمان 77 طبقه کرایسلر در نیویورك به ارتفاع 319 متر، از فولادهاى ضدزنگ نوع 302 استفاده شد که این اولین کاربرد فولادهاى ضدزنگ در ساختن ماى بناهاى ماندگار در مقیاس بزرگ محسوب مى شود. سال 1931 در ساخت ساختمان امپایر استیت شهر نیویورك در 85 طبقه به ارتفاع 382 متر نیز بیش از 300 تن فولاد ضدزنگ 1 میلیمتر به کار گرفته شد. در واقع در دو مورد اخیر  گرید 302 به ضخامت 1.27 میلیمتر براى اولین بار در ساخت مرتفع ترین بناهاى آن روزگار از فولادهاى ضدزنگ آستنیتى استفاده گردید. معمولا مهندسین آرشیتکت و مهندسین عمران به خواص استحکام بالا، مقاومت زیاد در برابر خوردگى و فرسایش، دوام بالا، قابلیت تمیزکارى، تنوع کیفیت سطحى و شکل پذیرى بى نظیر فولادهاى ضدزنگ علاقه زیادى دارند. 

اگر در انتخاب نوع گرید استفاده شده از ضدزنگ دقت شود، از سازه مى توان تا صدها سال با هزینه نگهدارى پایین استفاده مفید نمود. دوام بالاى ضدزنگ از نظر زیست محیطى نیز یک ویژگى بارز به حساب مى آید. فولادضدزنگ صد درصد قابلیت بازیافت دارد و به هر نسبتى مىتواند براى تولید فولاد ضدزنگ جدید استفاده شود. بنابراین قراضه فولاد ضدزنگ ارزش بالایى دارد. به علاوه هدر رفت فولادکربن د راثرخوردگى مى تواند به طورمستقیم با تولید محصولات سمى و به طور غیرمستقیم در جایگزینى ماده هدر رفته (آلودگى هاى مربوط به حفارى، استخراج، خالص سازى، تولید انرژى و...) سبب آسیب به محیطزیست شود. هدر رفت فولاد ضدزنگ در اثر خوردگى و فرسایش حتى در محیط هاى شدیداً خورنده بسیار اندك است.

درانتخاب فولادهاى ضدزنگ مى بایست ملاحظات مربوط به میزان خورندگى محیط در نظر گرفته شود. به عنوان مثال مناطق با فاصله حداکثر 16 کیلومتر از آبهاى شور از نظر انتخاب ماده، مناطق ساحلى به حساب مى آیند. با این وجود الگوهاى آب و هوایى مى توانند گستره این مناطق را افزایش دهند.

فولاد ضدزنگ به گروهى از آلیاژهاى آهنى گفته مى شود که حداقل داراى 10.5 درصد کروم باشند. براى افزایش مقاومت به خوردگى، عایق حرارتى بودن،خواص مکانیکى و ویژگى هاى ساخت،کروم و سایر عناصر آلیاژى به آهن افزوده مى شوند. بیش از 50 گرید فولاد ضدزنگ وجود دارد که در ابتدا توسط انجمن آهن و فولاد آمریکا (AISI) شناخته شدند.
سه نوع دسته بندى براى تشخیص فولادهاى ضدزنگ وجود دارد:
1- ساختارمتالورژیکى
2- سیستم نامگذارى AISI ( سری های 200 ، 300 ، 400 )
3- سیستم نامگذارى UNS متعلق به انجمن آمریکایى آزمون و مواد (ASTM) و انجمن مهندسین خودرو (SAE

در کاربردهاى عمرانى و سازه اى معمولا از فولادهاى ضدزنگ زیر استفاده مى شود:

  • 304 داراى ساختار آستنیتى با 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل که در دسترس ترین گرید فولادهاى ضدزنگ مى باشد. با توجه به مقاومت به خوردگى فوق العاده وفرم پذیرى خوب کاربردهاى زیادى دارد.
  • از مارك 316 به علت مقاومت به خوردگى زیاد براى مصرف در نواحى صنعتى و شیمیایى و سواحل استفاده زیاد مى گردد.
  • 409 ساختار فریتى داشته، 11 تا 12 درصد کروم دارد. داکتیلیته و مقاومت به خوردگى خوبى دارد و بیشتر مصارف آن به داخل ساختمان محدود مى شود.
  • 410-3 یک آلیاژ دو فازى است که با کنترل دقیق ترکیب شیمیایى امکان جوشکارى مقاطع با ضخامت 30 میلیمتر را فراهم مى کند.
  • 2205 داراى ساختار دوپلکس است که تقریباً 21 درصد کروم با 4.5 درصد نیکل ، 2.5 درصد مولیبدن) مقاومت به خوردگى بالا و استحکامى در حدود دو برابر بیشتر از سایر فولادهاى ضدزنگ دارد. 

امروزه مصرف فولادهاى ضد زنگ تنها به ساخت نماى خارجى ساختمان ها و تزئینات آن محدود نمى شود. فولاد ضدزنگ رفته رفته به عنوان ماده انتخابى در بتن هاى مسلح رایج شده است. زیرا مقاومت به خوردگى بالا به ویژه در بتن هاى در تماس با یون کلر (ناشى از نمک هاى ضد یخ یا درتماس با رطوبت دریا) با مصرف این نوع فولادهاى ضدزنگ کاهش چشمگیرى در هزینه تعمیر و نگهدارى دیده مى شود، در سازه هایى که در معرض خوردگى شدید هستند از این فولادها استفاده بیشترى مى کنند. زمانى که یون کلر به داخل بتون نفوذ کند به سطح فولادمى رسد به علت خوردگى فولاد،حجم افزایش یافته و بتون ترك خواهد خورد، لذا نیاز به تعمیرات زیاد خواهد بود. فولاد کربنى تنها مى تواند در مقابل محیط هایى که بین 0 تا 0.4 درصد یون کلراید دارند مقاومت کند در حالى که فولاد ضدزنگ تا 7 درصد یون کلر مقاوم خواهد بود، بنابراین مصرف فولاد ضدزنگ سبب دوام سازه ها مى گردد، از هزینه هاى نگهدارى و تعمیر هم مى کاهد.

D.B. McDonal و همکارانش در مقاله اى  که در سال 1995 چاپ شده است به این نتیجه رسیده اند که میلگردهاى ضدزنگ فولادى در محیط هاى حاوى یون کلر مقاومت به خوردگى
خود را حفظ مى کنند و حتى در برخى فولادهاى ضدزنگ این مقاومت به خوردگى بیشتر از مقدار مورد نیاز براى تحمل محیط هاى شدیداً خورنده صنعتى و دریایى در طول عمر مفید در نظر گرفته شده براى سازه هاى مهندسى است. فولاد ضد زنگ توسط یک لایه اکسید کروم مقاوم در برابر یون کلر در مقابل خوردگى حفاظت مى شود.
بنابراین، زمانى که سازه فولادى در تماس با محیط هایى است که درصد یون کلراید بالایى دارند و یا در محیط هاى صنعتى به شدت خورنده باید از فولاد ضدزنگ استفاده شود. همچنین آن دسته از جاده و پل هایى که نمک هاى ضدیخ در آنها استفاده مى شود و یا در جایى که استحکام بدون نیاز به خاصیت مغناطیسى مورد نظر باشد فولاد ضدزنگ
گزینه مناسبى است.

فولادهاى ضدزنگ بیشتر در دیوارهاى دریایى و موانع ساحلى، جاده ها و پل ها، سازه هاى نزدیک به ساحل، بناهاى دیدنى که طول عمر مفید سازه اهمیت دارد، تونل ها و زیرگذرها و... کاربرد زیادى دارند. استفاده از مقاومت بالاى فولاد ضدزنگ این امکان را مى دهد که مهندسین با مصرف فولاد ضدزنگ بتوانند درزهاى (Sealants) بتون مانند سیلان (Silane) را حذف کنند و ضخامت لایه بتنى را کاهش دهند.

با توجه به قیمت بالاتر فولادهاى ضدزنگ نسبت به فولادهاى کربنى باید از فولاد معمولى در قسمت هایى که خطر خوردگى وجود ندارد استفاده کرد. در اجزایى از سازه ها که خطر خوردگى وجود دارد و تعمیر، نگهدارى سازه در طول عمرمفید پر هزینه است از فولاد ضدزنگ به جاى فولاد معمولى استفاده مى گردد. همانطور که تحقیقات آزمایشگاهى ثابت کرده نیاز به استفاده از جداکننده (Separating Barrier) بین استحکامات فولاد معمولى و ضدزنگ جهت جلوگیرى از خوردگى گالوانیک وجود ندارد. قدمت استفاده از فولادهاى ضدزنگ در سازه هاى عمرانى به حدود 85 سال پیش باز مى گردد. از آن سال ها تاکنون گریدهاى فولاد ضدزنگ و نیز دامنه کاربرد این فولادها افزایش یافته است و از این حیث با وضعیت فعلى
قابل مقایسه نیست. 

در دهه 1920 فولاد ضدزنگ به مقدار کم و با کیفیتى نه چندان تکرار پذیر تولید مى شد و تنوع کیفیت سطحى پایین بود. این در حالى است که فولادهاى ضدزنگ امروزى در تناژ و کیفیت بالا و باتکرارپذیرى تولید مطلوب قابل اجراست و قیمت واقعى تمام شده انواع فولاد ضدزنگ نیز کاهش یافته است. امروزه معماران قادرند فولاد مورد نظر خود را از بین تعداد بى شمارى فولاد ضدزنگ با کیفیت هاى سطحى مختلف از طرحدار تا رنگى انتخاب کنند.

خواص متنوع و بى بدیل فولادهاى ضدزنگ و افزایش دانش بشرى در چگونگى ایجاد این خواص در فولادها و نیز توسعه و تکامل تکنولوژى هاى پیشرفته آلیاژسازى، عملیات حرارتى، شکل دهى، ریخته گرى،جوشکارى وعملیات سطحى فولادهاى آلیاژى و مخصوص از یکسو و تقاضاى روزافزون صنایع مختلف موجبات رشد تولید و کاهش قیمت فولادهاى ضدزنگ را فراهم کرده است.

نویسندگان: على ابراهیمیان ، سید هومن طیبى ، سید تقى نعیمى

مطالب دیگری در این زمینه :

نظرات کاربران :

در حال پردازش ...
صرف نظر از پاسخ دهی (ارسال پاسخ برای نظر )
ثبت نام
درحال پردازش آگهی ...
iranzayeatlogoدرحال پردازش ...

بستنجستجوی پیشرفته آگهی