هل تساءلت يومًا كيف يمكن للفولاذ المناسب أن يتحمل درجات الحرارة القصوى؟ تستكشف هذه المقالة العالم الرائع لدرجات الفولاذ وحدود استخدامها. من مكونات الضغط إلى الأجزاء المقاومة للحرارة، اكتشف الأسرار الكامنة وراء قدرتها على التحمل وتعلم كيفية اختيار أفضل المواد التي تناسب احتياجاتك.
يُظهر الفولاذ، وهو مادة متعددة الاستخدامات ومستخدمة على نطاق واسع في مختلف الصناعات، خصائص وسلوكيات مختلفة عبر نطاقات درجات الحرارة المختلفة. ويُعد فهم هذه الخصائص المعتمدة على درجات الحرارة أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين والمصنعين والمصممين لتحسين أداء الفولاذ في التطبيقات المتنوعة. يستكشف هذا الدليل الشامل نطاقات درجات الحرارة الرئيسية التي تؤثر على خواص الفولاذ ويقدم رؤى حول كيفية الاستفادة من هذه المعرفة للاستخدام الأمثل.
1. درجة حرارة الغرفة (20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية)
في درجة حرارة الغرفة، يُظهر الفولاذ خواصه الميكانيكية القياسية كما هو محدد في أوراق بيانات المواد. هذا النطاق مثالي لمعظم التطبيقات اليومية، حيث تكون قوة الفولاذ وليونته وصلابته متوازنة بشكل جيد. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه حتى ضمن هذا النطاق، يمكن أن تؤثر التقلبات الطفيفة في درجات الحرارة على الدقة في التطبيقات عالية الدقة.
الاعتبارات الرئيسية:
2. نطاق درجات الحرارة المنخفضة (-50 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية)
عندما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون درجة حرارة الغرفة، يصبح الصلب بشكل عام أقوى ولكنه يصبح أقل ليونة. هذه الظاهرة، المعروفة باسم التقصف في درجات الحرارة المنخفضة، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء الصلب في البيئات الباردة.
الاعتبارات الرئيسية:
أفضل الممارسات:
3. نطاق حرارة معتدل (100 درجة مئوية إلى 450 درجة مئوية)
في هذا النطاق، يبدأ الصلب في التعرض لتغيرات ملحوظة في خواصه الميكانيكية. في حين أن القوة قد تزداد قليلاً في البداية بسبب تقادم الإجهاد، إلا أن التعرض لفترات طويلة يمكن أن يؤدي إلى تأثيرات التقسية وانخفاض تدريجي في قوة الخضوع.
الاعتبارات الرئيسية:
أفضل الممارسات:
4. نطاق درجات الحرارة العالية (450 درجة مئوية إلى 900 درجة مئوية)
عند درجات الحرارة المرتفعة هذه، يخضع الصلب لتغيرات كبيرة في البنية المجهرية، مما يؤدي إلى تغيرات كبيرة في خواصه الميكانيكية. هذا النطاق بالغ الأهمية لعمليات المعالجة الحرارية ولكنه قد يضر بقوة الفولاذ في ظروف الخدمة.
الاعتبارات الرئيسية:
أفضل الممارسات:
5. نطاق الحرارة القصوى (فوق 900 درجة مئوية)
وعادةً ما تتم مواجهة درجات حرارة أعلى من 900 درجة مئوية في عمليات صناعة الصلب والمعالجة الحرارية وعمليات اللحام. عند درجات الحرارة القصوى هذه، يصبح الفولاذ مرنًا للغاية ويخضع لتغيرات كبيرة في البنية المجهرية.
الاعتبارات الرئيسية:
أفضل الممارسات:
| درجة الفولاذ | معايير الصلب | نطاق درجة الحرارة لاستخدام مكونات الضغط والمكونات الرئيسية الحاملة (℃) | الحد الأعلى لدرجة الحرارة المضادة للأكسدة (℃) | ||
| اللوحة | أنبوب | التزوير | |||
| A3F | GB3274 (GB700) | – | – | （1） | 530 |
| A3 | GB3274 (GB700) | – | – | （2） | 530 |
| 20R | GB6654 | – | – | ≤475 | – |
| 20g | GB713 | – | – | ≤475 | – |
| 10 | GB711 (GB699) | GB8163 GB9948 GB3087 GB6479 | – | ≤475 | 530 |
| 20 | GB711 (GB699) | GB8163 GB9948 GB3087 GB6479 GB5310 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤475 | 530 |
| 25 | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤475 | 530 |
| 35 | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤475 | 530 |
| 45 | – | – | JB755 | 475 | 530 |
| 16MnRC ， 15MnVRC | GB6655 | – | 400 | ||
| 16من | GB3274 (GB1591) | – | （3） | – | |
| GB6479 GB8163 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤475 | – | ||
| 16م ن ر | GB6654 | JB755 | ≤475 | – | |
| 15منVR | GB6654 | GB6479 | ≤400 | – | |
| 15منVNR | GB6654 | – | – | ≤400 | – |
| 18MNMoNBR | GB6654 | – | – | 0-450 (تطبيع+تلطيف)؛ 450 التبريد والتبريد | – |
| 20منمو | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤500 | – |
| 20MnMoNb | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤450 | – |
| 15من موف | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤520 | – |
| 32منموفب 32MnMoVB | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | 0~350 | – |
| 35CrMo | – | – | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤540 | – |
| 16مو | （4） | （4） | ≤520（5） | – | |
| 12CrMo | （4） | GB9948 GB5310 GB6479 | ≤540 | – | |
| 15CrMo | （4） | GB9948 GB5310 GB6479 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤560 | – |
| 12Cr1موف | – | GB5310 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤580 | – |
| 12Cr2مو1 | （4） | GB9948 GB5310 GB6479 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤580 | 600 |
| 1Cr5مو | GB1221 （4） | GB9948 GB6479 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤600 | 650 |
| 10MoWVWVNb | GB6479 | ≤580 | 600 | ||
| 0Cr13 | GB4237 （4） | GB2270 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | 0~400 | 750 |
| 00Cr19ني11 00Cr17ني14مو2 00Cr17ني13مو3 | GB4237 | GB2270 | JB755 الملحق أ من هذا المعيار | ≤425（3） | – |
| 0Cr19ني9 1Cr18ني9تي 0Cr18ني11تي 0Cr18ني12مو2تي 0Cr18ني12مو3تي | GB4237 | GB2270 GB5310 | JB755 الملحق أ و ب من هذا المعيار | ≤700 | 850 |
| 0CR23ني13 | GB2270 | ≤900 | 1100 | ||
| INCOLOLOY800 | （4） | （4） | ≤850 | 1000 | |
| 1Cr25ني20 | – | – | الملحق ب من هذا المعيار | ≤900 | 1200 |
ملاحظة:
1. قيود الاستخدام لـ A3F صفيحة فولاذية هي كما يلي:
(1) لا يجوز استخدامه للمكونات المضغوطة ذات الوسائط شديدة الخطورة أو شديدة الخطورة أو المتفجرة;
(2) درجة حرارة الاستخدام هي 0 ~ 250 ℃;
(3) ضغط التصميم ≤0.6 ميجا باسكال;
(4) حجم الوعاء ≤10 م3;
(5) بالنسبة للمكونات الرئيسية المضغوطة (الغلاف، الرأس المشكل)، سمك اللوحة ≤12 مم؛ بالنسبة للشفاه وأغطية الشفاه، وما إلى ذلك، سمك اللوحة ≤16 مم.
2. قيود استخدام الصفيحة الفولاذية A3 هي كما يلي:
(1) لا يجوز استخدامه للمكونات المضغوطة ذات الوسائط شديدة الخطورة أو شديدة الخطورة أو الغازات البترولية المسيلة;
(2) حجم الوعاء ≤10 م3;
(3) للمكونات الرئيسية المضغوطة (الغلاف، الرأس المشكل): درجة حرارة الاستخدام 0 ~ 350 ℃؛ ضغط التصميم ≤1.0MPa؛ سمك اللوحة ≤16 مم;
(4) للفلنجات وأغطية الفلنجات وألواح الأنابيب والمكونات المضغوطة المماثلة: درجة حرارة الاستخدام >- 20 ~ 350 ℃؛ الضغط التصميمي ≤4.0MPa؛ P×Di≤2000 (D هو القطر الاسمي بالمليمتر؛ P هو الضغط التصميمي بالميجا باسكال).
عندما تكون درجة حرارة الاستخدام أقل من 0 ℃ (ولكن >- 20 ℃) وسُمك الصفيحة ≥30 مم، يجب ألا تقل صلابة الصفيحة الفولاذية في درجة حرارة الغرفة (عينات شاربي الطولية على شكل حرف V، متوسط قيمة ثلاث عينات لكل مجموعة) عن 27J.
3. قيود استخدام الصفيحة الفولاذية 16Mn هي كما يلي:
(1) لا يجوز استخدام ألواح الصلب دون فحص إضافي أو ضمان متطلبات صلابة الصدمات في درجة حرارة الغرفة في مكونات الضغط الرئيسية لأوعية الضغط الرئيسية;
(2) عند استخدامها في الفلنجات وأغطية الفلنجات وألواح الأنابيب والمكونات المضغوطة المماثلة، تكون قيود الاستخدام هي نفسها المفروضة على الفولاذ A3;
(3) بعد الفحص أو إعادة الفحص، إذا كانت صلابة الصدمات في درجة حرارة الغرفة مضمونة (عينات شاربي الطولية على شكل حرف V، متوسط قيمة ثلاث عينات لكل مجموعة) لا تقل عن 27J، يمكن استخدامها كمكون رئيسي مضغوط لوعاء الضغط، وقيود الاستخدام هي كما يلي: أ. درجة حرارة التصميم 0 ~ 350 ℃؛ ب. ضغط التصميم ≤2.5MPa؛ ج. سمك اللوحة ≤30 مم.
4. لا يوجد حاليًا أي معيار للصفائح الفولاذية أو الأنابيب الفولاذية لـ 16Mo و INCOLOY 800، ولا يوجد معيار للصفائح الفولاذية لـ 12CrMo و 15CrMo و 12Cr2Mo1 و 1Cr5Mo. يمكن أن يشير التصميم إلى معايير الصلب الأجنبية المقابلة.
5. عندما تتجاوز درجة حرارة استخدام 16Mo على المدى الطويل 475 ℃، ينبغي النظر في تأثير ميل الجرافيتنة. ولذلك، يجب فحص المكونات المضغوطة ذات وقت الاستخدام التراكمي الذي يتجاوز 4 سنوات للتأكد من عدم وجود ميل للتجسيم البياني.
6. إن درجة حرارة استخدام الفولاذ الأوستنيتي الأوستنيتي المقاوم للصدأ منخفض الكربون على المدى الطويل التي تتجاوز 425 ℃ ستؤدي إلى ترسيب كربيد الكروم عند حدود الحبوب، مما يؤدي إلى فقدان مقاومة التآكل بين الخلايا الحبيبية.
7. الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي يجب عدم استخدام ألواح الصلب (باستثناء الألواح المركبة) ذات المحتوى الاسمي من الكروم ≥13% كمكونات ضغط رئيسية لأوعية الضغط ذات الضغط التصميمي ≥0.25 ميجا باسكال وسمك الجدار >6 مم.
8. ودرجة الحرارة الدنيا المبينة في الجدول هي قيمة درجة الحرارة الدنيا المطبقة في هذه المواصفة القياسية (> -20 ℃).
9. لا تنطبق "درجة حرارة الأكسدة القصوى" في الجدول إلا على المكونات غير المجهدة ذات الإجهاد المنخفض.
المصدر: HGJJ15-89 كود التصميم لاختيار مواد الأوعية الكيميائية الفولاذية لوزارة الصناعة الكيميائية في جمهورية الصين الشعبية.
| درجة الفولاذ | الاستخدام المتقطع ℃ | الاستخدام المستمر ℃ | الغرض |
| 0Cr25Ni20 （310S） | 1150 | مكونات مختلفة تستخدم لتصنيع أفران التدفئة. | |
| 1Cr25Ni25Ni20Si2 （314） | 925 | 980 | تُستخدم لتصنيع المكونات المختلفة لأفران التسخين، مثل أنابيب الأفران عالية الحرارة، وأنابيب الإشعاع، وبكرات أفران التسخين، ومكونات غرفة الاحتراق لمعدات تخليق الأمونيا. |
| 1Cr20Ni14Si2 | 980 | 1095 | تستخدم لتصنيع علاقات الغلايات ومكونات أفران التسخين. |
| 0Cr23Ni13 （309S） | 1035 | 1150 | إنتاج العديد من المكونات المقاومة للحرارة التي تعمل في نطاق 850 ~ 1050 ℃، مثل دعامات الأفران وأحزمة النقل, التلدين أغطية الأفران، وأنابيب التكسير الحراري، إلخ. |
| 253 م.م.أ （S30815） | 1035 | 1150 | فاصل الأعاصير لطبقة الكبريت الدائرية لمرجل توليد الطاقة فوق الحرجة. |
| 0Cr13Al （405） | 815 | 705 | تُستخدم لتصنيع المكونات التي تتطلب صلابة عالية بعد تعرضها لأحمال الصدمات، مثل شفرات التوربينات البخارية والهياكل وغيرها. |
| 1Cr11MoV | 870 | 925 | |
| 00Cr13Cr13Ni5Mo3N | 870 | 925 | |
| 2308 | 1035 | 1150 |
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