میلگرد فولاد ضد زنگ به دلیل دوام، مقاومت در برابر خوردگی و توانایی مقاومت در برابر دماهای شدید به طور فزاینده ای در صنایع مختلف محبوب شده اند. از ساخت و ساز تا ساخت، میله های گرد فولاد ضد زنگ اهداف بسیاری را انجام می دهند. این پست به برخی از کاربردهای رایج میله گرد فولادی زنگ نزن می پردازد.

میلگرد فولاد ضد زنگ چیست؟

میلگرد SS (میلگردهای فولاد ضد زنگ) جزء ضروری بسیاری از صنایع هستند. این میله ها از یک آلیاژ قوی و مقاوم در برابر خوردگی متشکل از نیکل، کروم و مولیبدن ساخته شده اند. همانطور که از نام آن پیداست، آنها به شکل استوانه ای هستند که می تواند از قطرهای کوچک تا قطرهای بزرگ تا ۱۰۰ میلی متر متغیر باشد. آنها مقاومت زیادی در برابر سایش و پارگی دارند و به دلیل ضریب انبساط حرارتی کم، دارای ویژگی های انتقال حرارت عالی هستند و برای کاربردهای مختلف مانند اتصالات، لولا، قطعات ماشین و غیره ایده آل هستند. همچنین می توانند با فلزات دیگر مانند ترکیب شوند. فولاد یا آلومینیوم، برای استحکام و دوام.

کاربردهای میله گرد فولاد ضد زنگ

کاربردهای احتمالی میلگرد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی می تواند شامل مجموعه ای از سازه‌های دریایی مانند عرشه پل، پیاده رو، رمپ، جان پناه، شمع، موانع، دیوارهای حائل، سیستم‌های لنگر، گاراژهای پارکینگ، دیوارهای دریایی، ستون‌ها، اسکله‌ها و لنگرها باشد. میلگرد ضد زنگ را می‌توان برای زیرساخت‌های کارخانه‌های شیمیایی و سایر فرآیندها نیز در نظر گرفت که مقاومت در برابر خوردگی ممکن است مهم باشد.

میلگرد فولادی ضد زنگ با ارائه ترکیبی خوب از استحکام، چقرمگی، شکل پذیری و مقاومت در برابر خستگی، همراه با مقاومت در برابر خوردگی، برای ساخت پل‌ها و سایر سازه‌ها در مناطق با لرزه خیزی بالا مورد استفاده قرار گرفته است. نگرانی اصلی در اینجا نیاز به استحکام بالا برای حفظ یکپارچگی ساختاری هر پل در معرض اختلال لرزه‌ای و ایمنی رانندگانی است که از آن استفاده می کنند.

همچنین تعداد فزاینده‌ای از کاربردهای میلگرد وجود دارد که نیاز به نفوذپذیری مغناطیسی کنترل شده دارند، جایی که فولاد کربنی نمی‌تواند یک گزینه در نظر گرفته شود. میلگرد فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی با موفقیت در پایه‌های موتور الکتریکی و در ساخت ساختمان‌هایی که دارای MRI و تجهیزات مشابه هستند استفاده شده است.

علاوه بر این، از همان آلیاژهای ضد زنگ غیر مغناطیسی در ساخت اسکله‌های “دپرمینگ” استفاده شده است، جایی که عملکرد مناسب ابزار دقیق قبل از بازگشت به دریا در کشتی‌های پهلو گرفته بازیابی می‌شود. طراحان یا مشخص کننده‌های مواد که خواهان فولاد ضد زنگ با نفوذپذیری کم هستند باید مشخص کنند که مواد مطابق با روش تست ASTM A 342 بررسی شود.

روکش و پوشش

در تلاش برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی با هزینه اولیه کمتر نسبت به فولاد ضد زنگ، برخی از پروژه‌های ساختمانی در طی سال‌ها روکش‌کاری با میلگرد فولادی کربنی نوع ۳۱۶ ضد زنگ یا پوشش اپوکسی را امتحان کرده‌اند که نتایج بلندمدت مختلط تا ضعیفی داشته است.

میلگرد روکش فلزی فرآیند نسبتا جدیدی است که هنوز برای استفاده طولانی مدت ثابت نشده است. بدون ضخامت روکش چسبنده و یکنواخت، میلگرد مستعد حمله خورنده خواهد بود. علاوه بر این، روکش میلگرد کربنی معمولاً در طول های نسبتاً کوتاه انجام می شود. بنابراین، تعداد زیادی از میله ها باید به طور جداگانه در هر دو انتها درپوش و مهر و موم شوند. این عملیات یا توسط سازنده بار و یا در محل ساخت و ساز انجام می شود، جایی که کار فشرده است.

پس از اضافه شدن خطرات حمل و نقل، بارگیری و تخلیه انبار، و ساخت شبکه میلگرد، چشم انداز داشتن میلگرد بدون لک به شدت کاهش یافته است. بدون روکش کامل، فولاد کربنی در معرض دید قرار می گیرد.

پوشش‌های اپوکسی مایع که با غوطه‌وری یا پاشش روی میلگردهای فولاد کربنی اعمال می‌شوند، تا ۲۰ سال در محیط‌های خورنده خفیف دوام می‌آورند. با این حال، پوشش باید کاملاً به سطح میله بچسبد و پس از اجرا بدون خراش یا آسیب باقی بماند. مشابه روکش فلزی، کوچکترین نقطه ای که نمی چسبد یا آسیب سطحی می بیند، فلز پایه را در معرض حمله خوردگی قرار می دهد.

از آنجایی که معمولاً عیب را نمی توان در بتن مشاهده کرد یا یافت، میله می تواند به طور جدی خراب شود و عمر سازه ای که در آن استفاده می شود کاهش یابد. حتی بدون نقص سطح، پوشش‌ها به دلیل تغییر در پوشش و ضخامت فیلم، زودتر از موعد خراب می‌شوند.

مشکلات مربوط به روکش و پوشش باعث شده است که بسیاری از مشخص کننده های مواد در مورد شایستگی و کارایی میلگرد فولادی معمولی، به ویژه برای استفاده در محیط های خورنده شدید، تجدید نظر کنند.

خواص ضد زنگ

اگرچه نام ASTM A 276 تعداد خوبی از آلیاژهای ضد زنگ را لیست می کند که برای استفاده در تقویت بتن مناسب هستند، هر یک از چهار فولاد ضد زنگ اصلی را می توان برای بیشتر کاربردها در نظر گرفت. اینها ضد زنگ ۲۲۰۵ (S31803)، ضد زنگ نوع ۳۱۶LN (S31653)، ضد زنگ ۱۸Cr-3Ni-12Mn (S24000) و ضد زنگ نوع ۳۰۴LN (S30453) هستند. برای ترکیبات شیمیایی اسمی آنها شکل ۱ را ببینید.

برای کاربردهای میلگرد، فرآیند انتخاب آلیاژ باید با ارزیابی خواص مکانیکی هر آلیاژ آغاز شود. مشخصات ASTM A955 پوشش میلگردهای فولادی ضد زنگ تغییر شکل یافته و ساده برای تقویت بتن الزامات اموال استاندارد را فهرست می کند. این استاندارد اجازه می دهد میلگرد فولاد ضد زنگ در سه سطح مقاومت تولید شود.

با این حال، کارپنتر می‌تواند به مقاومت تسلیم ۷۵ ksi (۵۱۸ مگاپاسکال) یا بالاتر برای هر چهار آلیاژی که باید در نظر گرفته شود، و استحکام کششی حداقل ۱۰۰ ksi را به دست آورد. این مقادیر نشان دهنده بالاترین سطح از سه سطح مقاومت ذکر شده توسط ASTM A955 است. بالاترین سطح مقاومت را می توان در تمام قطرهای استاندارد میله از شماره ۳ تا شماره ۱۱ – یا قطر ۰.۳۷۵ اینچ (۱۰ میلی متر) تا ۱.۳۷۵ اینچ (۳۵ میلی متر) بدست آورد. در واقع، سطوح مقاومت را می‌توان با تغییر پارامترهای نورد گرم بر اساس اندازه میله تنظیم کرد.

هر چهار فولاد ضد زنگ دارای انعطاف پذیری استثنایی هستند که به میلگرد اجازه می‌دهد تا به راحتی شکل گرفته و ساخته شود. خواص کشیدگی آنها در محدوده ۲۰ تا ۳۰ درصد است که دو یا حتی سه برابر حداقل کشیدگی ۷ تا ۱۲ درصدی است که توسط مشخصات ASTM A955 برای همان آلیاژها در سطح استحکام تسلیم ۷۵ ksi تعیین شده است. ازدیاد طول یکی از ویژگی های کلیدی سازندگانی است که عملیات خمشی متعددی را انجام می دهند. (عکس ۱) علاوه بر این، هر چهار آلیاژ دارای چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی خوبی هستند.

این ترکیب منحصربه‌فرد از خواص مکانیکی، هر چهار فولاد ضد زنگ را کاندیدای پروژه‌های ساختمانی در مناطق لرزه‌خیزی فعال می‌کند. سطوح مقاومت بالای آنها به طراحان این امکان را می دهد که از مواد کمتری استفاده کنند و وزن خود را حفظ کنند. شکل‌پذیری خوب آنها به سازه‌ها اجازه می‌دهد تا در هنگام هر گونه اختلال لرزه‌ای، بدون شکستگی خم شوند.

فولاد ضد زنگ ۲۲۰۵ یک فولاد ضد زنگ دوبلکس با ریزساختار متشکل از فازهای آستنیت و فریت است. این ساختار دوبلکس، همراه با ترکیب شیمیایی، ترکیبی عالی از استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را به آلیاژ می دهد. در شرایط آنیل شده و نورد گرم، ضد زنگ ۲۲۰۵ فرومغناطیسی است.

Stainless Type 316LN یک نسخه تقویت شده با نیتروژن از ضد زنگ نوع ۳۱۶L است. تسلیم و استحکام کششی بسیار بالاتری نسبت به نوع ضد زنگ نوع ۳۱۶L دارد، بدون اینکه تأثیر قابل توجهی بر شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی یا خواص غیر مغناطیسی داشته باشد.

ضد زنگ ۱۸Cr-3Ni-12Mn یک فولاد زنگ نزن آستنیتی با منگنز بالا و تقویت شده با نیتروژن است که عملکرد و استحکام کششی قابل توجهی بیشتری نسبت به نوع ضد زنگ نوع ۳۰۴ ارائه می دهد. می توان آن را برای کاربردهایی در نظر گرفت که در آن استحکام یا نفوذپذیری مغناطیسی ضد زنگ نوع ۳۰۴ مناسب نیست.

Stainless Type 304LN یک نسخه تقویت شده با نیتروژن از نوع ۳۰۴L ضد زنگ است که در حالت نورد گرم موجود است. این درجه دارای تسلیم و استحکام کششی بسیار بالاتری نسبت به نوع ۳۰۴L است، بدون هیچ گونه افت خاصیت شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی یا خواص غیر مغناطیسی.

مقاومت در برابر خوردگی

انتخاب بهترین فولاد ضد زنگ کاندید برای کاربرد میلگرد ممکن است به میزان مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز بستگی داشته باشد، به ویژه با توجه به شباهت‌های خواص مکانیکی کلیدی آلیاژها. از چهار گرید میلگرد مورد بحث، ضد زنگ ۲۲۰۵ بهترین مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد.

در مقایسه با فولادهای زنگ نزن معمولی مانند نوع ۳۰۴ و نوع ۳۱۶، ضد زنگ ۲۲۰۵ به دلیل محتوای کروم، مولیبدن و نیتروژن بالاتر، مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای کلرید و شکاف بالایی دارد. همچنین به دلیل ریزساختار دوبلکس، مقاومت بالایی نسبت به ترک خوردگی تنش کلریدی دارد. در شرایط آزمایش، عدد معادل مقاومت حفره‌ای آن تقریباً ۵۰ درصد بیشتر از سه آلیاژ دیگر بود.

به طور کلی، مقاومت در برابر خوردگی نوع ۳۱۶LN ضد زنگ مشابه با ضد زنگ نوع ۳۱۶L است. محتوای نیتروژن بالاتر مقاومت آن را در برابر حفره های کلرید و خوردگی شکاف افزایش می دهد. به دلیل محتوای کربن کم، نوع ۳۱۶LN ضد زنگ مقاومت خوبی در برابر خوردگی بین دانه ای در شرایط جوش داده شده دارد. می توان آن را برای استفاده در محیط های دریایی شدید ساحلی در نظر گرفت.

ضد زنگ ۱۸Cr-3Ni-12Mn مقاومت خوردگی عمومی را بین انواع ضدزنگ ۴۳۰ و ۳۰۴ فراهم می کند. می توان آن را برای کاربردهای میلگردی در نظر گرفت که در آن مقاومت به خوردگی نزدیک به نوع ۳۰۴ ضد زنگ کافی است، اما در جایی که استحکام یا نفوذپذیری مغناطیسی ضد زنگ نوع ۳۰۴ مناسب نیست. . همچنین مقاومت خوبی در برابر خوردگی اتمسفر دارد.

ضد زنگ نوع ۳۰۴LN دارای مقاومت خوردگی مشابه آلیاژ ۱۸Cr-3Ni-12Mn است. مقاومت خوبی در برابر خوردگی اتمسفر ارائه می دهد و می تواند در سایر محیط های با شدت کمتر مفید باشد. این درجه همچنین مقاومت مفیدی در برابر محیط های نمکی جاده و کلریدهای بتن ارائه می دهد.

خواص مغناطیسی

سه آلیاژ از چهار آلیاژ مورد بحث ممکن است برای آن دسته از کاربردهای میلگرد در نظر گرفته شود که در آن نفوذپذیری مغناطیسی کنترل شده مهمتر است. نوع ضد زنگ ۳۱۶LN نفوذپذیری مغناطیسی پایینی را ارائه می دهد که برای میلگردهایی که می توانند در سازه های نزدیک به دستگاه های الکترونیکی حساس یا تجهیزات پزشکی با تشدید مغناطیسی استفاده شوند ضروری است.

مانند آلیاژ ضد زنگ نوع ۳۱۶LN، ضد زنگ ۱۸Cr-3Ni-12Mn نیز در شرایط آنیل و نورد گرم غیر مغناطیسی است. این با موفقیت در نورفولک، ویرجینیا، اسکله “دپرمینگ” استفاده شده است، و همچنین ممکن است برای استفاده در نزدیکی دستگاه های الکترونیکی حساس و تجهیزات تصویربرداری تشدید پزشکی در نظر گرفته شود.

مانند دو آلیاژ قبلی، نوع ۳۰۴LN ضد زنگ نیز غیر مغناطیسی است. بنابراین ممکن است یک کاندید برای کاربردهای میلگرد نزدیک به الکترونی های حساس باشد دستگاه‌های c و دستگاه‌های MRI، تا زمانی که خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی آن نیز مناسب باشد.

طول میلگرد

میلگردهای فولادی مورد استفاده برای تقویت بتن باید برای حداکثر مقاومت به یکدیگر متصل شوند. آنها معمولاً با اتصال آنها به یکدیگر با سیم یا با استفاده از کوپلرها یا کانکتورهای مکانیکی به هم متصل می شوند. همپوشانی معمولی حدود ۴ فوت میله در هر دو انتها، برای اتصال، طول موثر میله را کاهش می دهد. درصد از دست رفتن میله برای همپوشانی در یک نوار بلند کمتر از درصد از دست رفته در طول میله های کوتاهتر است.

برای جلوگیری از خوردگی گالوانیکی باید از آستین ها نیز برای محافظت از اتصالات فلزات غیر مشابه استفاده شود. به طور خلاصه، هرچه اتصال، اتصال، همپوشانی و آستین‌بندی در یک سازه تقویت‌شده بیشتر باشد، گران‌تر می‌شود.

این باعث می شود طول میله مهم باشد. میلگردهای بلند فولادی ضد زنگ که در حال حاضر تا ۴۰ فوت طول دارند، نسبت به تعداد بیشتری از میلگردهای کوچکتر به زمان و هزینه کمتری برای اتصال نیاز دارند. علاوه بر صرفه جویی در زمان و نیروی کار، میله های بلند با اتصالات کمتر نیز باعث صرفه جویی در وزن و فضا بدون از دست دادن قدرت می شود.

بررسی برخی از کاربردها

ساخت و ساز

میلگردهای فولادی ضد زنگ معمولاً در صنعت ساخت و ساز برای اهداف مختلفی مانند تقویت سازه های بتنی، تامین حمایت از سقف و سازه های قاب بندی برای ساختمان ها و پل ها استفاده می شوند. از میلگردهای گرد نیز به عنوان میله رولپلاک برای اتصال بتن و پشتیبانی روسازی ها، بزرگراه ها و پل ها استفاده می شود.

تولید

صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و دریایی برای استحکام، دوام و توانایی عملکرد در شرایط محیطی سخت به شدت به میله‌های گرد فولاد ضد زنگ متکی هستند. میله‌های گرد موتورها، گیربکس‌ها، سیستم‌های اگزوز و اجزای بیشتری را تولید می‌کنند.

خوردنی و آشامیدنی

در صنعت غذا و نوشیدنی نیز از میله های فولادی ضد زنگ برای حفظ محیطی تمیز و بهداشتی استفاده می شود. میله های گرد برای ساخت تجهیزاتی مانند مخازن مخلوط کردن، مخازن ذخیره سازی و سیستم های لوله کشی استفاده می شود. مقاومت فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی نیز آن را برای فرآوری غذاها و نوشیدنی های اسیدی ایده آل می کند.

پزشکی

میله های گرد فولاد ضد زنگ معمولاً در صنعت پزشکی به دلیل توانایی آنها در مقاومت در برابر استریلیزاسیون، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام استفاده می شود. میله های گرد برای ساخت ابزارهای جراحی مانند فورسپس، قیچی و موچین استفاده می شود. فولاد ضد زنگ به دلیل قابلیت ادغام با بدن برای ایمپلنت هایی مانند پیچ های استخوانی و ایمپلنت های دندانی نیز استفاده می شود.

انرژی

صنعت انرژی همچنین به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و توانایی مقاومت در برابر دماهای شدید به شدت به میله های گرد فولاد ضد زنگ متکی است. میله‌های گرد مبدل‌های حرارتی، دیگ‌ها و کندانسورها را تولید می‌کنند.

خلاصه مطالب

در نتیجه، میل گرد فولاد ضد زنگ در صنایع مختلف اهداف مختلفی را انجام می‌دهند. توانایی آنها در تحمل شرایط سخت محیطی و مقاومت در برابر خوردگی آنها را به گزینه‌ای ایده آل برای کاربردهای مختلف تبدیل می کند. از ساخت و ساز تا ساخت، پزشکی گرفته تا انرژی، میله های گرد فولاد ضد زنگ برای زندگی مدرن ضروری شده اند. همانطور که تکنولوژی همچنان در حال تکامل است، ما فقط می توانیم انتظار داشته باشیم که در آینده شاهد کاربردهای بیشتری با استفاده از میله های گرد فولاد ضد زنگ باشیم.

گروه مجله صنعت فولاد