انواع فولاد و کاربرد فولاد در صنعت لوله‌سازی
امزوه با تکامل روزافزون فرآیندهای ساخت و تولید, صنایع مختلف نیازمند مواد اولیه مختص به خود هستند. از این رو فولاد هم بعنوان یکی از پرکاربردترین مواد اولیه در صنایع مختلف در تنوع بالایی از خواص تولید می‌شود.
صنایع لوله‌سازی یکی از مهمترین زمینه های کاربرد فولاد هست. در ادامه با چند نوع فولاد پرکاربرد در صنعت لوله‌سازی آشنا می‌شویم.
فولاد کربنی
فولاد با افزودن کربن به آهن (که خود به تنهایی ماده ضعیفی است) ساخته می‌شود. کربن مهمترین افزودنی به مواد آهنی است اما برای تولید فولادی با خواص مطلوب مواد دیگری نیز به آن اضافه می‌کنند.
موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)، فولاد کربنی را فولادی می‌داند که حداکثر 2.1 درصد جرمی آن کربن باشد. در این تعریف هیچ مقدار کمینه‌ای برای عناصر آلیاژی مثل کروم، کبالت، مولیبدن، نیکل، نیوبیوم، تنگستن، وانادیوم، زیرکونیوم و… تعیین نشده. اما مقدار بیشینه‌ای برای عناصر زیر تعیین شده؛ منگنز 1.65 درصد، سیلیکون 0.6 درصد و مس 0.6 درصد.
بدلیل مقاومت بالا و سهولت در کاربری، لوله ساخته شده از فولاد کربنی (لوله کربنی) در صنایع مختلف استفاده گسترده‌ای دارد. از آنجاییکه این نوع فولاد شامل عناصر آلیاژی نسبتاً کم و با درصد پایین است، قیمت ارزان‌تری نسبت به دیگر لوله‌ها دارد. اما این کمبود عناصر آلیاژی بقیمت کاهش مقاومت آن در تحمل تنش تمام می‌شود. بنابراین, لوله ساخته شده از فولاد کربنی را برای انتقال سیالات پر فشار بکار نمی‌برند.
فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی فولادی است که میزان مشخصی عناصر آلیاژی در ساختار خود داشته باشد. این عناصر آلیاژی، باعث افزایش مقاومت فولاد می‌شود. نیکل، کروم، مولیبدن، منگنز، سیلیکون و مس از مهمترین عناصر آلیاژی بکار رفته در تولید فولاد آلیاژی هستند.
در صنایع مختلف، ترکیب بی‌شماری از عناصر آلیاژی وجود دارد که هر یک بمنظور تولید آلیاژی خاص و با مشخصات ویژه بکار می‌روند.
در صنعت لوله‌سازی، از فولاد با ترکیب آلیاژی بالا برای ساخت لوله‌هایی که باید تحت فشار و دمای بالا کار کنند استفاده می‌شود.
لوله آلیاژی بدلیل درجه سختی مناسب در صنایع نفت، گاز و برق کاربرد فراوانی دارد.
همچنین, افزودن عناصر آلیاژی به فولاد باعث افزایش مقاومت آن نسبت به خوردگی و زنگ زدگی می‌شود. از این رو، کارخانجات تولیدی مواد شیمیایی از آن برای انتقال مواد خورنده استفاده می‌کنند.
فولاد ضدزنگ (یا زنگ نزن یا به اصطلاح بازاری “استیل”)
یک ترکیب ثابت از کربن و فولاد برای ساخت فولاد ضد زنگ وجود ندارد. در حقیقت به فولاد مقام در برابر اکسیداسیون, فولاد ضد زنگ می‌گویند.
کروم، منگنز، سیلیکون، نیکل و مولیبدن از مهمترین عناصر مصرفی در تولید فولاد ضدزنگ هستند.
این عناصر آلیاژی پس از اکسید شدن، یک لایه‌ی نازک و پایدار را روی فولاد تشکیل می‌دهند، که از اکسیداسیون آن جلوگیری می‌کند.
لوله فولادی ضدزنگ در صنایعی که خوردگی از اهمیت زیادی برخوردار است، کاربرد دارد. لوله فولادی ضد زنگ در واقع نام دیگر لوله آلیاژی است. این نوع لوله برای تحمل تنش‌های بالا مناسب نیست. مگر اینکه روی آن عملیات حرارتی مناسبی انجام شده باشد.
فولاد ابزار
هر فولادی که برای ساخت و شکل‌دهی فولادهای دیگر بکار رود، فولاد ابزار نام دارد. فولاد ابزار، باید ضمن سختی و استحکام بالا, در برابر خوردگی و سایش هم مقاوم باشد. همچنین می‌بایست شکل لبه‌های برشی خود را حفظ کرده و در دمای بسیار بالا تغییر شکل ندهد. بمنظور حصول این ویژگی‌های مطلوب، این نوع فولاد از ترکیب بالایی از آلیاژ ساخته شده و چندین مرحله عملیات حرارتی روی آن انجام می‌گیرد.
فولاد ابزار، که گاهاً اَبَر آلیاژ نیز نامیده می‌شود، گزینه‌ی مناسبی برای تولید لوله نیست. زیرا از یک طرف ترکیب زیاد آلیاژ باعث افزایش هزینه تولید آن می‌شود. و از طرف دیگر فرم دادن به چنین لوله‌ای کار سختی است.
بنابراین، ارزان‌ترین و ساده‌ترین راه برای تولید لوله، استفاده از فولاد نرم و کم آلیاژ است. که می‌توان با انجام عملیات حرارتی مناسب، آن را به سختی مورد نظر رساند.
نویسنده : مهندس محمد ایلخانی
فولاد و آلیاژ, مقالات در گروه صبا | نویسنده : صباپروفیل | بروزرسانی : 24 آبان 1402
