18-8 قدرت عملکرد فولاد ضد زنگ: مقادیر، کار سرد و داده های طراحی

وقتی مهندسان در مورد استحکام تسلیم فولاد ضد زنگ 18-8 می پرسند، مفیدترین پاسخ نیز کمترین مرتب بودن آن است: بستگی دارد. لوله 18-8 آنیل شده با قدرت تسلیم تقریباً 205 مگاپاسکال (30 ksi) آسیاب را ترک می‌کند، در حالی که همان شیمی سرد که به حالت کاملاً سخت کشیده می‌شود می‌تواند از 1000 مگاپاسکال فراتر رود. همه چیز در این بین به این بستگی دارد که لوله چقدر کاهش یافته است، در چه دمایی آنیل شده است، و گواهینامه آسیاب کدام روش آزمایش را ذکر می کند. این عدد را اشتباه بگیرید و محاسبات ضخامت دیوار، رتبه بندی فلنج ها و فاصله پشتیبانی را با آن دریفت کنید.

ما بیش از 16 سال است که لوله های فولادی ضد زنگ را در شرکت مواد ویژه Xinhang، شعبه Hangzhou با مسئولیت محدود تولید می کنیم، و درجه های 18-8 ستون فقرات اکثر سفارشاتی است که از روی میز ما عبور می کنند. آنچه در زیر می آید تصویر عملی است که ما با مشتریان به اشتراک می گذاریم: خود اعداد، دلایل پشت سر آنها و سوالاتی که ارزش پرسیدن قبل از سفارش خرید را دارند.

فولاد ضد زنگ 18-8 واقعا چیست؟

18-8 یک توصیف خانواده است تا یک مشخصات واحد. این به فولادهای زنگ نزن آستنیتی حاوی تقریباً 18٪ کروم و 8٪ نیکل اشاره دارد، ترکیبی که در دهه 1920 از نظر تجاری قابل دوام شد و از آن زمان تاکنون بر لوله های مقاوم در برابر خوردگی غالب شده است. در داخل این خانواده، نوع 302، نوع 303، نوع 304، نوع 304L، نوع 305 و نوع 384 را خواهید یافت که هر کدام برای ماشین کاری، شکل پذیری، محتوای کربن یا عملکرد عمیق کشش تنظیم شده اند.

نوع 304 اسب کار است. نام سیستم شماره گذاری یکپارچه آن S30400 و برادر کم کربن آن 304L S30403 است. کروم لایه اکسید غیرفعال را تامین می کند که در برابر خوردگی مقاومت می کند، در حالی که نیکل ساختار آستنیت مکعبی رو به مرکز را تثبیت می کند که به آلیاژ چقرمگی، شکل پذیری تمیز و رفتار غیر مغناطیسی آن در شرایط آنیل شده می دهد. همین ساختار آستنیتی توضیح می‌دهد که چرا 18-8 در آزمایش کشش مانند فولاد کربنی رفتار نمی‌کند و چرا مقاومت تسلیم آن باید با دقت تعریف شود نه اینکه صرفاً از روی منحنی خوانده شود.

مقادیر 18-8 معمولی قدرت عملکرد

جدول زیر مقادیر دمای اتاق را که در گواهینامه های آسیاب و در کدهای طراحی خانواده 304 مشاهده خواهید کرد، خلاصه می کند. حداقل ارقام از مشخصات معمول محصول ASTM برای لوله و لوله پیروی می کنند. مقادیر سرد کار، محدوده‌های معمولی هستند نه حداقل تضمینی، زیرا به نسبت کاهش دقیق و نحوه انجام آنیل نهایی بستگی دارند.

دو مشاهده در اینجا مهم است. اولاً، حداقل آنیل شده برای 304L کمتر از 304 است، زیرا کربن روی 0.030% برای محافظت از مناطق جوش در برابر حساسیت پوشانده شده است، و کربن کمتر به معنای تقویت محلول جامد کمی کمتر است. دوم اینکه، کار سرد استحکام تسلیم را بسیار بیشتر از استحکام کششی افزایش می دهد. که شکاف بین دو شکل را کم می کند و ذخیره شکل پذیری موجود برای خمش، شعله ور شدن و انبساط را کاهش می دهد.

چرا 18-8 نقطه تسلیم تیز ندارد

فولاد کربن به طور ناگهانی تولید می کند. یک نمونه کششی از یک خط الاستیک مستقیم بالا می رود و سپس روی یک فلات می افتد زیرا نابجایی ها از اتم های بینابینی جدا می شوند، به همین دلیل است که می توان یک نقطه تسلیم منفرد را نقل کرد. فولاد ضد زنگ آستنیتی مانند 18-8 فاقد چنین اثر قفلی بینابینی است. منحنی به سادگی خم می شود و نقطه ای که در آن رفتار ارتجاعی به پایان می رسد موضوعی تعریف می شود.

کنوانسیون پذیرفته شده توسط ASTM A370 و با اکثر استانداردهای بین المللی، تنش اثبات جبران 0.2% است. یک خط موازی با شیب الاستیک از یک کرنش 0.002 ترسیم می شود و تنش جایی که منحنی را قطع می کند به عنوان قدرت تسلیم ثبت می شود. برخی از مشخصات از 0.1٪ آفست برای اجزای محکم تر استفاده می کنند و برخی اسناد قدیمی از 1.0٪ افست استفاده می کنند. نتیجه عملی ساده است: اگر یک برگه داده یک رقم بازده را بدون بیان افست نقل کند، این عدد با هیچ چیز دیگری قابل مقایسه نیست. همچنین پشت فنری مشخص را توضیح می دهد که خم شدن 18 تا 8 لوله را سخت تر از فولاد کربنی با ضخامت دیواره برابر می کند.

کار سرد اهرم اصلی قدرت عملکرد است

از آنجا که 18-8 را نمی توان با عملیات حرارتی تقویت کرد، تغییر شکل مکانیکی کار را انجام می دهد. در حین کشش سرد، پیلگرینگ یا نورد سرد، نابجایی ها چند برابر می شوند و در هم می پیچند و مواد در برابر تغییر شکل بیشتر با هر عبور مقاومت بیشتری می کنند. کاهش 15 درصدی دیوار ممکن است استحکام تسلیم را تا 350 مگاپاسکال افزایش دهد. کاهش 50 درصدی می تواند آن را از 800 مگاپاسکال عبور دهد. کاهش‌های سنگین‌تر حالت سختی را ایجاد می‌کند که برای ابزار دقیق فشار بالا، خطوط هیدرولیک و کاربردهای ساختاری خاص استفاده می‌شود.

تامین لوله فشار لوله فولادی بدون درز Sch 160 با استحکام بالا مخزن تحت فشار به تجهیزات بسته ای اطلاق می شود که می تواند فشار معینی را تحمل کند و گاز، مایع، بخار، گاز مخلوط و مواد قابل احتراق، انفجاری و ... را پر یا ذخیره کند. مشاهده محصول →

قبل از تعیین یک لوله سرد کار شده، معاوضه هایی برای وزن کردن وجود دارد. با بالا رفتن قدرت تسلیم، شکل‌پذیری و ازدیاد طول کاهش می‌یابد، تنش‌های پسماند افزایش می‌یابند مگر اینکه تنش از لوله برداشته شود، و حساسیت به ترک خوردگی ناشی از تنش کلریدی می‌تواند افزایش یابد، زیرا سطح کار سرد انرژی کرنش بیشتری را ذخیره می‌کند. کار سرد همچنین 18-8 را کمی مغناطیسی می کند، که برای ابزارهای غیر مغناطیسی و کاربردهای سیستم قدرت مهم است. در جایی که به استحکام اضافی نیاز نیست، معمولاً یک محصول آنیل شده بهترین انتخاب مهندسی است.

قدرت تسلیم در دماهای بالا و پایین

آستنیت 18-8 با افزایش دما، استحکام خود را بهتر از فولاد کربنی حفظ می‌کند، که دلیل اصلی تسلط آن بر دیگ بخار، مبدل حرارتی و خدمات فرآیند است. در دمای 400 درجه سانتیگراد، 304 آنیل شده هنوز ظرفیت بار مفیدی را ارائه می دهد، اگرچه کدهای طراحی نیاز به کاهش بسیار پایین تر از رقم دمای اتاق دارند. در دمای بالای 540 درجه سانتیگراد، خزش و گسیختگی تنش به جای استحکام تسلیم بر تنش مجاز حاکم است، و طراحان باید از مقادیر وابسته به زمان در کدی مانند ASME Boiler و کد مخزن تحت فشار بخش II قسمت D کار کنند.

لوله دیگ بدون درز فولادی ضد زنگ Sch 40 برای صنعتی لوله های دیگ استنلس استیل به لوله های ساخته شده از فولاد ضد زنگ گفته می شود که برای انتقال سیالاتی مانند آب حرارتی در سیستم های لوله کشی بویلر استفاده می شود. فولاد ضد زنگ ب... مشاهده محصول →

در انتهای سرد مقیاس، 18-8 رفتار برازنده ای دارد. استحکام تسلیم با کاهش دما افزایش می یابد، استحکام کششی افزایش می یابد و برخلاف فولادهای فریتی، ساختار آستنیتی چقرمگی خود را در دماهای برودتی حفظ می کند. این ترکیبی از افزایش استحکام و شکل‌پذیری حفظ شده به همین دلیل است که لوله‌کشی 18-8 در فرآیند گاز مایع و کارکرد فرآیند در دمای پایین رایج است.

چگونه استحکام تسلیم با طراحی فشار مطابقت دارد

برای لوله های جدار نازک تحت فشار داخلی، تنش مجاز مستقیماً از استحکام تسلیم، با ضریب ایمنی اعمال شده توسط کد حاکم، به دست می آید. یک رابطه ساده بارلو، فشار برابر است با دو برابر تنش مجاز ضربدر ضخامت دیوار تقسیم بر قطر خارجی، اهرم درگیر را نشان می‌دهد: دوبرابر کردن قدرت تسلیم ماده می‌تواند ضخامت دیوار مورد نیاز برای فشار یکسان را به نصف کاهش دهد، مشروط بر اینکه نیاز به خوردگی، سفتی و اتصال همچنان کارساز باشد.

به همین دلیل است که تفاوت بین لوله جدول 10 و لوله 160 تنها یک موضوع ابعادی نیست. اعداد جدول ضخامت دیوار را توصیف می کنند، اما فشاری که یک خط می تواند به طور ایمن تحمل کند به درجه، دما و تنش مجاز تعیین شده توسط کد بستگی دارد. کار کردن با دقت بر روی آن محاسبه، از جمله عوامل کاهش‌دهنده که در دمای طراحی شما اعمال می‌شود، همیشه ارزش تلاش را دارد قبل از اینکه یک خط به ساخت متعهد شود.

استانداردها و مستندات مورد نیاز

لوله بدون درز 18-8 برای خدمات صنعتی معمولاً در برابر ASTM A312، A213، A269 یا A511، لوله جوشی در برابر ASTM A249 یا A269، و مشخصات اروپایی یا ژاپنی معادل مانند EN 10216-5 و JIS G3459 به طور منظم در پروژه های بین المللی ظاهر می شود. هر مشخصات حداقل مقادیر کششی و تسلیم، محدوده‌های شیمیایی مجاز و روش‌های آزمایش مورد استفاده برای تأیید آنها را تعیین می‌کند.

هنگامی که درخواست قیمت می‌کنید، گواهی آزمایش آسیاب را با قابلیت ردیابی شماره حرارتی، مشخصاتی که مواد به آن تولید شده و شرایط عرضه، آنیل شده، آنیل روشن یا کار سرد بخواهید. تأیید کنید که آیا استحکام تسلیم نقل‌شده حداقل مشخصات است یا یک مقدار معمولی، و افست مورد استفاده را تأیید کنید. این سه جزئیات از بسیاری از اختلافاتی که زمانی که لوله تحویل داده شده با فرض محاسبات طراحی مطابقت ندارد، به وجود می آیند.

انتخاب لوله 18-8 مناسب برای پروژه شما

• از 304 یا 304L آنیل شده برای خدمات عمومی مقاوم در برابر خوردگی در جایی که شکل پذیری و جوش پذیری بیشترین اهمیت را دارد استفاده کنید.
• لوله سرد کار را تنها زمانی مشخص کنید که استحکام تسلیم بالاتر واقعاً ضخامت دیواره، وزن یا هزینه را کاهش دهد.
• قبل از پذیرش یک نقل قول، بررسی کنید که آیا کد به حداقل مقادیر مشخص شده نیاز دارد یا نه.
• تعریف آفست و استاندارد آزمون را در پشت هر رقم بازدهی که می‌خواهید در محاسبات استفاده کنید، تأیید کنید.
• پوشش سطح و عملیات حرارتی را با محیط، به ویژه در جاهایی که کلریدها یا دماهای بالا وجود دارد، مطابقت دهید.

محدوده محصول خود ما لوله بدون درز بدون درز، جوش داده شده و روشن را در دسته های بویلر، مخزن تحت فشار، مبدل حرارتی، پتروشیمی، دریایی، ابزار دقیق و بهداشتی پوشش می دهد، بنابراین پاسخ به یک سوال قدرت تسلیم معمولاً با یک توصیه لوله خاص همراه است. اگر یک محصول آنیل شده را با یک محصول سرد کار شده برای فشار و دمای خاصی وزن می کنید، شرایط طراحی را برای ما ارسال کنید تا به طور واضح به شما بگوییم که کدام مسیر را طی می کنیم.

لوله های فولادی بدون درز 304 تجهیزات شیمیایی با ثبات بالا ماشین آلات و تجهیزات شیمیایی نیاز به مقاومت در برابر فرسایش شیمیایی خاص و محیط های با دمای بالا و فشار بالا دارند، بنابراین باید با... مشاهده محصول →

سوالات متداول

استیل 18-8 همان 304 است؟

عملا، برای اکثر لوله های تجاری بله. نوع 304 کاملاً در خانواده 18-8 قرار می گیرد و در خرید روزانه این دو نام به جای یکدیگر استفاده می شود. به طور دقیق، 18-8 302، 303، 304L، 305 و 384 را نیز پوشش می دهد، بنابراین زمانی که یک مشخصات 18-8 را می طلبد، باید تأیید کنید که خریدار واقعاً کدام درجه و سطح کربن را دارد.

استحکام تسلیم فولاد ضد زنگ 18-8 بر حسب psi چقدر است؟

لوله نوع 304 آنیل شده معمولاً در حداقل 30000 psi مشخص می شود که 205 مگاپاسکال است. 304L آنیل شده در 25000 psi یا 170 MPa مشخص شده است. مواد سرد کار شده می توانند از تقریباً 45000 psi در حالت سبک تا بیش از 140000 psi در شرایط سخت کامل متغیر باشد.

آیا 18-8 وقتی خم می شود یا تشکیل می شود قوی تر می شود؟

بله. هرگونه تغییر شکل سرد، چگالی نابجایی را افزایش می دهد و قدرت تسلیم را به صورت موضعی افزایش می دهد. هنگامی که یک خم به سختی اضافی نیاز دارد مفید است، اما همچنین به این معنی است که ناحیه خم انعطاف پذیری کمتری دارد و بیشتر مستعد ترک خوردگی ناشی از تنش است، بنابراین یک آنیل کاهش تنش اغلب پس از شکل‌گیری تهاجمی مشخص می‌شود.

آیا دما 18-8 تغییر می کند قدرت تسلیم؟

این کار را انجام می دهد. قدرت تسلیم به تدریج با افزایش دمای سرویس کاهش می یابد و کدهای طراحی نیاز به استفاده از مقادیر کاهش یافته دارند. در دماهای برودتی، استحکام تسلیم افزایش می‌یابد در حالی که شکل‌پذیری تا حد زیادی حفظ می‌شود، که یکی از مزایای اصلی گریدهای آستنیتی نسبت به فولاد کربنی است.