فولاد نسوز

باسلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مقاله آموزشی در خدمت شما هستیم. فولاد نسوز (Heat resistant Steel) یکی از انواع فولادهای ضدزنگ است که به دلیل ویژگی‌های آن، کاربرد گسترده‌ای در صنایع سنگین و محیط‌های با دمای بالا دارد.

فولاد نسوز علاوه‌بر مقاومت حرارتی، پایداری مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کنند و برای ساخت قطعاتی مانند تجهیزات کوره، بویلرها و قطعات موتورهای صنعتی ایده‌آل هستند. این ویژگی‌ها سبب شده تا در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و خودروسازی به‌طور گسترده از این نوع فولاد مورد استفاده قرار گیرد.

در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا در زمینه فولاد نسوز، انواع و کاربردهای آن در صنایع اطلاعات بیشتری را مورد بررسی قرار دهیم.

فولاد نسوز چیست

فولاد نسوز نوعی از فولاد ضدزنگ ساخته شده در بوته گرافیتی است که به دلیل دارا بودن عناصر آلیاژی خاص، مقاومت بالایی در برابر حرارت و خوردگی از خود نشان می‌دهد. همچنین این نوع فولاد توانایی تحمل دماهای بالا بدون تغییر شکل یا از دست دادن خواص مکانیکی خود را نیز دارد.

این آلیاژ به دلیل ترکیب عناصر خاصی مانند کروم و نیکل، در برابر حرارت و خوردگی بسیار مقاوم بوده و می‌تواند دماهای بالای 600 تا 1200 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. این ویژگی‌ها به فولاد نسوز اجازه می‌دهد که در شرایطی با دمای بسیار بالا و محیط‌های خشن صنعتی کاربرد داشته باشند.

در ساخت این نوع فولاد معمولاً از عناصری مانند کروم، نیکل و گاهی مولیبدن و تیتانیوم استفاده می‌شود که هرکدام به نوبه خود به بهبود مقاومت حرارتی و افزایش طول عمر این آلیاژ کمک می‌کنند.

انواع فولاد نسوز

فولاد نسوز را بر اساس مقدار نیکل و کروم به چند دسته تقسیم می‌کنند که هرکدام با توجه به ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری خود، خواص متفاوتی از نظر مقاومت در برابر حرارت، خوردگی و استحکام دارند. در ادامه به معرفی انواع فولادهای نسوز می‌پردازیم:

آستنیتی

فولاد آستنیتی رایج‌ترین نوع فولاد نسوز است و شامل مقادیر بالایی کروم و نیکل می‌باشند. این نوع فولاد در برابر حرارت و خوردگی بسیار مقاوم بوده و می‌تواند در دماهای بسیار بالا (تا حدود 1200 درجه سانتی‌گراد) بدون تغییر شکل کار کند. فولادهای آستنیتی غیرمغناطیسی هستند و خاصیت جوش‌پذیری بالایی دارند که به همین دلیل در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه‌ها و تولید سیمان بسیار کاربرد دارند.

مارتنزیتی

فولاد مارتنزیتی شامل مقدار کمتری کروم نسبت به فولاد آستنیتی است اما از سختی و استحکام بالاتری برخوردار می‌باشد. این نوع فولاد مقاومت خوبی در برابر حرارت و خوردگی دارد اما در دماهای بسیار بالا به اندازه فولاد آستنیتی پایدار نیست. فولادهای مارتنزیتی به دلیل قابلیت سختی‌پذیری، در ساخت تیغه‌ها، ابزارهای برش و قطعاتی که نیاز به سختی و استحکام بالایی دارند، استفاده می‌شوند.

فریتی

فولادهای فریتی حاوی مقدار زیادی کروم و مقدار کمی یا بدون نیکل هستند و مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند و در مقایسه با فولادهای آستنیتی مقاومت حرارتی کمتری دارند.

این نوع فولاد مغناطیسی بوده و در دماهای بالا خواص خود را از دست نمی‌دهد؛ از این رو برای ساخت قطعات کوره‌ها، سیستم‌های اگزوز و مبدل‌های حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه‌براین فولادهای فریتی معمولاً قیمت کمتری نسبت به دیگر انواع فولاد نسوز دارند.

سخت رسوبی

فولادهای سخت رسوبی حاوی عناصر آلیاژی خاص مانند آلومینیوم، مس و نیکل هستند که به آن‌ها قابلیت سختی بالا و استحکام فوق‌العاده‌ای می‌بخشد. این فولادها از طریق عملیات حرارتی و رسوب‌گذاری به استحکام بالاتری می‌رسند و در شرایط حرارتی بالا پایداری بسیار خوبی دارند.

این نوع فولاد نسوز بیشتر در صنایع هوافضا، توربین‌های گازی و قطعاتی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت حرارتی دارند، به کار می‌رود.

کاربرد فولاد نسوز

این نوع فولاد به دلیل ویژگی‌های مقاومت حرارتی و خوردگی، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد. این نوع فولاد به طور خاص برای شرایط سخت صنعتی طراحی شده است و می‌تواند در دماهای بالا و محیط‌های خورنده پایدار باقی بماند. در ادامه به کاربردهای مهم آن در صنایع اشاره شده است:

• در صنایع نفت و گاز، فولاد نسوز (به ویژه نوع آستنیتی) به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی در ساخت خطوط لوله، مبدل‌های حرارتی، کوره‌های پالایش و دیگر تجهیزات کلیدی در پالایشگاه‌ها استفاده می‌شود.
• در صنایع پتروشیمی، فولاد آستنیتی به دلیل مقاومت بسیار بالای خود، در ساخت مخازن ذخیره، لوله‌ها، اتصالات و قطعاتی که در تماس با مواد شیمیایی خورنده هستند، به کار می‌رود.
• این نوع فولاد در تجهیزات کوره‌ها و خطوط تولید سیمان برای ساخت قطعاتی مانند آجرهای نسوز، صفحه‌های محافظ و لوله‌های کوره به کار می‌روند.
• در صنایع شیشه‌سازی از آن برای ساخت قطعاتی که در تماس مستقیم با دمای بالای کوره‌ها هستند مانند قالب‌ها، لوله‌ها و صفحات نگهدارنده استفاده می‌شود.
• در صنایع خودروسازی از این فولاد برای ساخت قطعاتی مانند سیستم‌های اگزوز، مبدل‌های کاتالیزوری، و قطعات موتور استفاده می‌شود.
• برای تولید انرژی در نیروگاه‌های حرارتی و گازی از این نوع فولاد در ساخت قطعاتی مانند بویلرها، توربین‌ها و محفظه‌های احتراق استفاده می‌شود.
• در صنایع هوافضا برای ساخت قطعاتی مانند موتورهای جت، توربین‌ها و سیستم‌های اگزوز هواپیماها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• در صنعت غذایی و دارویی به دلیل نیاز به حفظ بهداشت و پاکیزگی از آن برای ساخت تانک‌ها، لوله‌ها و دستگاه‌های فرآوری مواد غذایی و دارویی استفاده می‌شود.
• از این فولاد در ساخت تجهیزات پزشکی مانند ساخت ابزارهای جراحی، تجهیزات ضدعفونی و استریلیزه و دستگاه‌هایی که در شرایط خاص به دما و فشار بالا نیاز دارند، به کار گرفته می‌شود.

گریدهای فولاد نسوز

این نوع فولاد در گریدهای متنوعی تولید می‌شود که هرکدام با توجه به ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند. در ادامه گریدهای رایج آن را معرفی خواهیم کرد:

گرید 304 و L304

فولاد ضدزنگ آستنیتی با درصد کروم و نیکل بالا که مقاومت خوبی در برابر خوردگی و دماهای بالا دارد. گرید 304L دارای کربن کمتری است و برای جوشکاری مناسب‌تر است.

گرید 309 و 310

این گریدها حاوی مقادیر بالاتر کروم و نیکل نسبت به گرید 304 هستند و در دماهای بسیار بالا تا حدود 1100 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شوند. گرید 310 به‌ویژه در کوره‌ها و سیستم‌های اگزوز به‌کار می‌رود.

گرید 316 و L316

این گریدها شامل مولیبدن هستند که مقاومت به خوردگی آنها را به‌خصوص در برابر کلریدها افزایش می‌دهد و در محیط‌های خورنده و با دمای بالا مانند صنایع پتروشیمی و دریایی به‌کار می‌روند.

گرید 430

یک فولاد نسوز فریتی با مقدار کروم بالا و بدون نیکل که در دماهای متوسط مقاوم است. این گرید اقتصادی‌تر از گریدهای آستنیتی است و در تجهیزات خانگی و صنعتی با دماهای متوسط کاربرد دارد.

گرید 446

فولاد فریتی با مقدار کروم بسیار بالا (حدود 25%) که مقاومت حرارتی بالایی دارد و در ساخت قطعات کوره‌ها و تجهیزات حرارتی به‌کار می‌رود.

گرید 321

فولاد آستنیتی با افزودنی تیتانیوم که از رسوب کربید در دماهای بالا جلوگیری می‌کند. این گرید برای قطعاتی که نیاز به جوشکاری و مقاومت در برابر حرارت دارند، ایده‌آل است.

گرید L904

این گرید آلیاژی بسیار مقاوم به خوردگی است و در محیط‌های شدیداً خورنده مانند صنایع شیمیایی و دریایی استفاده می‌شود.

گریدهای مارتنزیتی (410 و 420)

این گریدها با افزودن کربن و عملیات حرارتی، سختی و استحکام بالاتری دارند و برای قطعات مقاوم به سایش و حرارت در ابزارهای صنعتی و تیغه‌ها استفاده می‌شوند.

جمع‌ بندی

فولاد نسوز به عنوان یک ماده استراتژیک و پرکاربرد در صنایع سنگین و شرایط دمایی بالا، نقش بسیار مهمی در بهبود کارایی و طول عمر تجهیزات دارد.

این فولادها با گریدها و ترکیبات شیمیایی متنوع، توانایی مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را به شکل بسیار کارآمدی ارائه می‌دهند و در بخش‌هایی مانند صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، خودروسازی، نیروگاه‌ها و حتی صنایع غذایی و دارویی جایگاه ویژه‌ای دارند.

شناخت انواع فولاد نسوز و گریدهای آن و انتخاب مناسب‌ترین نوع برای هر کاربرد، می‌تواند در کاهش هزینه‌های تعمیرات، افزایش بهره‌وری و دوام تجهیزات صنعتی تأثیر قابل‌توجهی برای صاحبان صنایع داشته باشد.