ما هي الصفيحة الفولاذية؟
تخيل عالماً بدون ألواح فولاذية. من السيارة التي تقودها إلى الجسور التي تعبرها، تشكل هذه الألواح المتواضعة العمود الفقري للبنية التحتية الحديثة. في هذا المقال، نكشف...
هل تساءلت يومًا كيف يؤثر اختيار الفولاذ على سلامة أوعية الضغط وكفاءتها؟ يجب أن يتحمل فولاذ أوعية الضغط الضغوطات ودرجات الحرارة المرتفعة مع مقاومة التآكل والإجهاد الميكانيكي. تستكشف هذه المقالة مختلف درجات الفولاذ وخصائصها وكيفية اختيار النوع المناسب للاستخدامات المختلفة، مما يضمن السلامة والفعالية من حيث التكلفة. سواء كنت تعمل في صناعة الكيماويات أو البتروكيماويات، فإن فهم هذه المبادئ أمر بالغ الأهمية لتصميم الأوعية وأدائها الأمثل. تعمق في معرفة أساسيات اختيار أفضل أنواع الصلب لاحتياجات أوعية الضغط الخاصة بك.
يشير الصلب لأوعية الضغط إلى نوع الصلب المستخدم في بناء أوعية الضغط. ويشير عادةً إلى فولاذ عالي القوة.
لتلبية مختلف متطلبات التصميم والتصنيع، تتوفر العديد من درجات الفولاذ بناءً على مستويات قوتها، بما في ذلك الكربون والسبائك منخفضة القوة العالية.
يوجد حاليًا خمس درجات قوة من الفولاذ متوفرة في الصين لأوعية الضغط: 20R، و16MnR، و15MnVR، و15MnVNR، و18MnMoNbR.
عند تصميم أوعية الضغط، من الضروري اختيار المواد الإنشائية المناسبة لضمان هيكل معقول وتشغيل آمن وتصميم اقتصادي للوعاء.
يجب أن يعتمد اختيار الفولاذ لأوعية الضغط على الضغط التصميمي ودرجة الحرارة التصميمية وخصائص الوسيط الذي سيتم تخزينه في المعدات.
يجب أن يتمتع الفولاذ المختار بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة للتآكل، وأداء لحام جيد، والقدرة على تحمل ظروف المعالجة الباردة والساخنة في ظل ظروف التصميم.
علاوة على ذلك، من المهم اختيار الفولاذ الأكثر فعالية من حيث التكلفة من أجل تقليل التكلفة الإجمالية للمعدات.
يتم تصنيف وتعريف الفولاذ المستخدم عادةً في المصانع الكيميائية والبتروكيماوية بناءً على تركيبه الكيميائي وبنيته المعدنية على النحو التالي:
سبائك الحديد والكربون التي تحتوي على محتوى منجنيز أقل من أو يساوي 1.2% و محتوى الكربون التي تقل عن أو تساوي 2.0% أو تساويها تُعرَّف على أنها فولاذ، مع عدم إضافة عناصر سبائك أخرى عن قصد.
يشير الفولاذ منخفض الكربون إلى الفولاذ الذي يحتوي على نسبة كربون أقل من أو يساوي 0.251 تيرابايت 3 تيرابايت.
لأغراض اللحام، يجب ألا يتجاوز محتوى الكربون في الفولاذ المستخدم في بناء مكونات الضغط 0.25% لضمان قابلية اللحام.
ولذلك، يُستخدم الفولاذ منخفض الكربون عادةً في لحام أوعية الضغط.
الصلب الكربوني المذكور في هذه اختيار المواد تشير الإرشادات إلى الفولاذ منخفض الكربون.
منخفضة سبائك الصلب هو مصطلح يشمل كلاً من الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة والفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي.
يشير الفولاذ منخفض السبيكة عالي القوة إلى الفولاذ الذي يحتوي على محتوى سبيكة أقل من 3.0% المصمم لتحسين قوته وخصائصه الكلية. ومن أمثلة هذا الصلب 16MnR و15MnV.
يشير الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي إلى الفولاذ منخفض الكربون المصمم لتحسين خصائصه المقاومة للحرارة والهيدروجين من خلال إضافة عناصر السبائك مثل الكروم (Cr ≤ 10%) والموليبدينوم. ومن أمثلة هذا الفولاذ 18MnMoNb و15CrMo.
الفولاذ المقاوم للصدأ هو نوع الفولاذ له بنية معدنية أوستنيتي في درجة حرارة الغرفة. ومن أمثلة هذا الفولاذ Cr18Ni9 و Cr17Ni12Mo2.
الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ذو بنية مجهرية حديدية في درجة حرارة الغرفة. مثال على هذا الفولاذ هو Cr13Al.
الفولاذ المرتنزيتي المقاوم للصدأ هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ذو بنية مجهرية مارتينسيتية في درجة حرارة الغرفة. مثال على هذا الفولاذ هو Cr13.
يجب أن تتوافق المواد المستخدمة في تصنيع أوعية الضغط مع اللوائح الموضحة في GBT 150 لأوعية الضغط الفولاذية.
الحد الأعلى لدرجة حرارة الخدمة لرتبة معينة من الصلب هو درجة الحرارة القصوى التي يمكن عندها استخدام قيمة الإجهاد المسموح به المحددة، كما هو مدرج في جدول الإجهاد المسموح به.
يُرجى الرجوع إلى المعايير ذات الصلة للحصول على معلومات عن التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية في درجات الحرارة العادية وتوافرها والتفاصيل الأخرى لدرجات الصلب المحلية المشابهة لتلك المحددة في ASME-II.
من وجهة نظر الشراء والتصنيع، من المستحسن استخدام الفولاذ مع مجموعة واسعة من الأصناف والمواصفات للحاويات.
(1) الفولاذ الكربوني:
اختيار Q235-A، F، وQ235-A، وQ235-B، وQ235-C يجب أن تتوافق درجات الصلب مع الأحكام المحددة في GB150.
بالنسبة لمكونات الضغط التي يقل سمك جدارها عن 8 مم، الكربون صفيحة فولاذية مفضلة.
عندما تؤثر سماكة جدار مكونات الضغط على الصلابة، فإن الفولاذ الكربوني هو الخيار المفضل.
(2) فولاذ منخفض السبائك:
بالنسبة لمكونات الضغط التي يؤثر فيها سمك الجدار على القوة، يجب اختيار الفولاذ منخفض الكربون والفولاذ منخفض السبائك بالتتابع مع ضمان توافقها مع نطاق التطبيق.
ويشمل ذلك ألواح الصلب مثل 20R، و16MnR، و15MnVR، وغيرها.
يجب عدم استخدام الفولاذ الكربوني والفولاذ المنجنيز الكربوني عند درجة حرارة 425 ℃ لفترة طويلة حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحلل الأسمنتيت في الفولاذ، مما يؤدي إلى جرافيت مرحلة الكربيد. يقلل هذا من قوة المادة وليونتها وصلابتها وصلابة تأثيرها، مما يجعلها هشة وغير مناسبة للاستخدام.
يجب استخدام الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي منخفض الكربون بدلاً من ذلك.
(3) الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي:
يشيع استخدام الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي في التطبيقات المقاومة للحرارة أو المقاومة للهيدروجين مع درجة حرارة تصميم أعلى من 350 درجة مئوية.
(4) الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي:
يتم استخدام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بشكل أساسي في الظروف التي تتطلب مقاومة التآكل أو الحاجة إلى مواد نظيفة وغير ملوثة بدون أيونات الحديد.
لا ينبغي استخدام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ كصلب مقاوم للحرارة مع درجة حرارة تصميم أعلى من 500 ℃.
لا يُستخدم الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عادةً إلا كصلب منخفض الحرارة عندما يتعذر اختيار الفولاذ منخفض السبائك للتطبيقات منخفضة الحرارة.
بالنسبة للسمك الأكبر من 12 مم، يفضل استخدام الفولاذ الأوستنيتي المركب من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
(5) فولاذ بدرجة حرارة منخفضة:
يجب اختيار الفولاذ منخفض الحرارة عمومًا للتطبيقات التي تكون فيها درجة حرارة التصميم أقل من -20 درجة مئوية أو تساويها (باستثناء الإجهاد المنخفض).
إذا تم استخدام الفولاذ تحت درجة حرارة انتقاله الهش ووصل الإجهاد إلى قيمة معينة، فقد يحدث فشل هش.
لتجنب الفشل الهش، يجب أن تتمتع المادة بمستوى معين من الصلابة عند درجة حرارة الخدمة، والتي يتم قياسها من خلال اختبار الصدم. يتم تحديد متطلبات قيمة الصدمات بناءً على قوة شد المادة.
بالإضافة إلى استيفاء متطلبات قوة الشد و قوة الخضوع، يجب أن يفي الفولاذ منخفض الحرارة أيضًا بمتطلبات صلابة الصدمات.
(6) فولاذ مقاوم للتآكل:
الفولاذ المقاوم للتآكل الهيدروجيني - عند استخدام الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي كصلب مقاوم للهيدروجين في درجات الحرارة العالية، يمكن أن يتسبب الاستخدام طويل الأمد في درجات الحرارة العالية في تراكم الميثان من التفاعل الكيميائي بين الهيدروجين المذاب في الفولاذ والكربون، مما يؤدي إلى حدوث تشققات داخلية أو حتى تشقق (أي تقصف الهيدروجين).
لذلك، عند العمل مع الهيدروجين بدرجة حرارة عالية، يجب فحص منحنى نيلسون وفقًا للضغط الجزئي للهيدروجين للمادة (الضغط التصميمي مضروبًا في النسبة المئوية لحجم الهيدروجين) ودرجة حرارة التصميم لتحديد درجة الفولاذ المناسبة.
يمكن العثور على منحنى نيلسون في HG20581.
(7) الصلب للمكونات غير الضاغطة:
تحدد GB150 الفولاذ الخاص بأوعية الضغط، ولكن لا توجد أحكام مكتوبة للمكونات غير الضاغطة.
يوفر HG20581 الأحكام التالية لاختيار الفولاذ للمكونات غير الضاغطة:
بناءً على الحد الأدنى لدرجة حرارة الخدمة والأهمية والضغط للمكونات، يتم اختيار المعاملات المقابلة K1 و K2 و K3 على النحو التالي:
معامل درجة الحرارة العالية K1:
t> 0 ℃، k1=1؛ 0 ℃ ≤t > -20 ℃، k1=2؛ -20 ℃ ≤t، k1=3.
معامل الأهمية K2:
إذا حدث تلف، فسيؤثر ذلك على المعدات محلياً فقط، K2=1;
إذا حدث تلف، فسيؤثر ذلك على المعدات بأكملها، K2=2.
معامل مستوى الإجهاد K3:
مستوى إجهاد منخفض، K3=1;
مستوى الإجهاد أقل من أو يساوي 2/3 من الإجهاد المسموح به، K3=2;
مستوى الإجهاد أكبر من 2/3 من الإجهاد المسموح به، K3=3.
ك= ك1+ ك2 + ك3 + ك1 + ك3
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO