در میان رایج در حال حاضر استفاده می شودپیچ و مهرههای مقاوم در برابر دمای بالا-، محصولات ساخته شده از فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 به طور گسترده ای استفاده می شود. پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ دوبلکس 2205 سازگاری بسیار خوبی با دماهای بالا و پایین دارند: دمای کارکرد پایدار مداوم آنها معمولاً 250{8}}300 درجه است (می تواند حدود 400 درجه را برای دوره های کوتاه تحمل کند) و می توانند دمای پایین 60- درجه را تحمل کنند و برای سناریوهایی با تغییرات دمایی ناگهانی مناسب هستند. به عنوان مثال، پیچهای فولادی آلیاژی کروم-مولیبدن 42CrMo میتوانند در دمای 360 درجه برای دورههای کوتاه به طور پایدار کار کنند، اما خواص مکانیکی آنها زمانی که دمای محیط به شدت کاهش مییابد یا به حالت عادی باز میگردد، تغییر میکند. در مقابل، پیچهای فولادی ضد زنگ دوبلکس 2205 عملکرد پایداری را در چنین محیطهای متناوب با دمای بالا و پایین حفظ میکنند.
چگونه می توان پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ را از مواد مختلف تشخیص داد؟ پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ معمولی 304 با علامت "A2-70" روی سر، پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ 316 با علامت "A4-70" یا "A4-80"، و پیچ های فولادی ضد زنگ دوبلکس 2205 عمدتاً به طور مستقیم با علامت "2205" روی سر مشخص می شوند (برخی از کدهای استاندارد GASTM نیز ممکن است مطابق با کدهای A39 مشخص شوند. S32205)، به کاربران اجازه می دهد تا به سرعت آنها را شناسایی کنند.
تفاوت بین پیچها-مقاوم در دمای بالا و پیچهای معمولی
بسیاری از مردم به اشتباه بر این باورند که پیچهای مقاوم در برابر حرارت{0}}باید استحکام کششی و پارامترهای گشتاور بیشتری نسبت به پیچهای معمولی-استحکام بالا داشته باشند، اما اینطور نیست. تفاوت اصلی بین آنها بهجای استحکام اولیه در ویژگیهای مواد است: در داخل، فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن 42CrMo معمولاً برای تولید پیچهای مقاوم در برابر حرارت بالا استفاده میشود که نشانگرهای مقاومت آنها مشابه پیچ و مهرههای استاندارد 12.9-درجه بالا{13}}است. با این حال، ماده 42CrMo در دماهای بالا (حدود 360 درجه) بدون کاهش گشتاور یا کاهش سختی پایدار می ماند. پیچ و مهره های معمولی (مانند فولاد کربنی یا پیچ های فولادی ضد زنگ معمولی) معمولاً فقط می توانند به طور معمول در دمای زیر 200 درجه کار کنند که فراتر از آن نمی توانند الزامات عملکرد مکانیکی طراحی شده را برآورده کنند. بنابراین، پیچ و مهرههای مقاوم در برابر دمای بالا ساخته شده از 42CrMo به طور گسترده در شرایط کاری با دمای بالا مانند مخازن تحت فشار و دیگهای بخار استفاده میشوند.
بعلاوه، در محیطهای با دمای بالا، عملکرد ضد لرزش پیچهای متداول با استحکام بالا بسیار پایینتر از پیچهای مقاوم در دمای بالا است: در شرایط مشابه و دمایی، فولاد آلیاژی معمولی با استحکام بالا-در حالی که پیچها فقط قبل از ارتعاش میتوانند ارتعاش کنند. پیچهای 42CrMo مقاوم در برابر درجه حرارت بالا میتوانند حدود 200 لرزش را قبل از شل شدن تحمل کنند. این ویژگی پیچهای مقاوم در برابر دمای{10}بالا را نمیتوان با پیچهای معمولی جایگزین کرد. تعویض خودسرانه ممکن است به راحتی باعث خرابی تجهیزات به دلیل شل شدن پیچ و مهره شود و نمی توان از قبل از طریق استراتژی های اضطراری از چنین خطرات احتمالی کاملاً اجتناب کرد.
پیچهای مقاوم{0}}در دمای بالا نیز الزامات ویژهای برای عملیات سطحی دارند: با در نظر گرفتن 42CrMo به عنوان مثال، سختی آن مشابه پیچ و مهرههای درجه 12.9- است. پس از تولید، به عملیات حرارتی و پوشش اکسید سیاه نیاز دارد. آبکاری گالوانیزه یا نیکل معمولاً غیر ضروری است، زیرا در شرایط کاری با دمای بالا، پوشش نه تنها محافظت نمی کند، بلکه بر عملکرد پیچ ها به دلیل خرابی در دمای بالا نیز تأثیر می گذارد.
هنگام پذیرش-پیچهای مقاوم در برابر دمای بالا، تأیید مواد اولویت اصلی است و همچنین لازم است بررسی شود که آیا دادههای تنش و خواص مکانیکی آنها الزامات طراحی را برآورده میکنند-هر دو ضروری هستند. اگر مواد غیر استاندارد باشد، حتی با سختی بالا، نمیتواند عملکرد فولاد 42CrMo یا فولاد دوبلکس 2205 را در محیطهای{5}}در دمای بالا به دست آورد. بنابراین، در حین پذیرش، ضروری است که تامین کنندگان را ملزم به ارائه شماره دسته مواد و گزارش های تجزیه و تحلیل مواد کنیم. برای محیطهای مختلف نصب، پرسنل مربوطه باید آموزشهای حرفهای دریافت کنند تا بر احتیاطهای استفاده و الزامات استاندارد متناظر پیچهای مقاوم{7}}در دمای بالا مسلط شوند.
ویژگی ها و کاربردهای پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ دوبلکس (به عنوان مثال 2205)
پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ دوبلکس قبلاً نقش مهمی در ساخت پل هنگ کنگ-Zhuhai-ماکائو ایفا کرده است. در 23 اکتبر 2018، پل هنگ کنگ-Zhuhai-ماکائو به روی ترافیک باز شد. این پل 55{9}کیلومتری متقاطع دریایی که هنگ کنگ، ژوهای و ماکائو را به هم متصل میکند، یک دایره زندگی 30 دقیقهای را در بین این سه مکان ایجاد کرده است که هزینههای لجستیکی را به میزان قابل توجهی کاهش داده و توسعه هماهنگ این سه منطقه را ارتقا میدهد. در این پروژه میزان استفاده از پیچهای فولادی ضد زنگ دوبلکس تولید و تولید داخل به ۱۲۰۰ تن رسید و وابستگی قبلی به پیچهای فولادی ضد زنگ دوبلکس وارداتی برای پلسازی را به طور کامل قطع کرد.
قبلا،پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ دوبلکسمورد استفاده در پروژه های پل داخلی بیشتر نیاز به واردات داشت. با این حال، شرکتهای شرکتکننده در ساخت پل هنگکنگ-Zhuhai-ماکائو، از طریق تحقیقات پایه در مورد مواد فولادی ضد زنگ دوبلکس و کنترل عملکرد محصول نهایی، پیچها را با کیفیتی معادل محصولات وارداتی تولید کردند. این نه تنها معیاری را برای همتایان داخلی تعیین کرد، بلکه قدرت فنی آنها را نیز افزایش داد و پایهای برای توسعه شرکتها تحت "ابتکار کمربند و جاده" ایجاد کرد.
پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ دوبلکس (مانند 2205) می توانند سناریوهای{1}بالا مورد نیاز مانند پل ها را برآورده کنند، عمدتاً به دلیل سه ویژگی اصلی:
مقاومت در برابر خوردگی عالی: مقاومت در برابر خوردگی آن بسیار بالاتر از پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ 304 است. پلها در محیطهای دریایی هستند، جایی که شدت خوردگی آب دریا و هوای مهنمک بالا بسیار بیشتر از حالتهای روزانه است. 304 پیچهای فولادی ضد زنگ نمیتوانند الزامات مقاومت درازمدت در برابر خوردگی را برآورده کنند، در حالی که فولاد دوبلکس 2205، حاوی تقریباً 22% کروم قابل نفوذ، 22% مومیوم مقاوم و دارای لایهای موثر است. مقاومت در برابر خوردگی در محیط های دریایی
عملکرد با قدرت بالا: استحکام کششی پیچهای فولادی ضد زنگ دوبلکس 2205 حدود 800 مگا پاسکال، و استحکام تسلیم حدود 550 مگا پاسکال است-1.5-2 برابر پیچ و مهرههای فولادی ضد زنگ معمولی 304 (استحکام کششی حدود 515 مگا پاسکال، استحکام تسلیم حدود 520 مگا پاسکال). استحکام آزمایش شده واقعی آن از پیچ و مهره های فولاد کربنی با درجه 8.8 (مقاومت کششی بیشتر یا مساوی 800 مگاپاسکال، استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 640 مگاپاسکال) فراتر رفته است که تضمین استحکام قابل اعتمادی را برای اتصالات پل ارائه می دهد. استحکام بالای فولاد ضد زنگ دوبلکس ناشی از ساختار دوبلکس آستنیتی-فریتی آن است، نه محتوای کربن بالا - در واقع، فولاد دوبلکس 2205 دارای محتوای کربن بسیار کم (کمتر یا مساوی 0.03٪)، کمتر از فولاد ضد زنگ 304 (کمتر یا مساوی 0.08٪) است که از خطر خوردگی بین دانه ای ناشی از کربن جلوگیری می کند.
سازگاری خوب با جوش: در پل سازی برخی از اجزای متصل نیاز به جوشکاری دارند. پیچهای فولادی ضد زنگ دوبلکس میتوانند با نواحی جوشکاری شده بدون کاهش عملکرد به دلیل تأثیر گرمای جوشکاری سازگار باشند. پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ معمولی، اگر نزدیک به مناطق جوش داده شده باشند، به دلیل تأثیر گرما مستعد تغییر ساختار هستند که منجر به کاهش استحکام و مقاومت در برابر خوردگی می شود و الزامات استحکام اتصال را برآورده نمی کند. این مزیت ناشی از نسبت معقول عناصر آلیاژی (مانند نیتروژن) در فولاد دوبلکس 2205 است که به آن پایداری حرارتی خوبی می دهد.
علاوه بر پل ها، 2205 دوبلکسپیچ و مهره های فولادی ضد زنگهمچنین به طور گسترده در تاسیسات نفتی، پالایش سوخت زیستی، تجهیزات بسته بندی مواد غذایی و غیره استفاده می شود: در حفاری نفت، سازگاری گالوانیکی خوب آنها می تواند نیازهای اتصالات لوله مته را برآورده کند. در صنایع سوخت زیستی و مواد غذایی، مقاومت در برابر خوردگی عالی و ویژگیهای بارش کم میتواند الزامات بهداشتی را برآورده کند و از آلودگی محصولات جلوگیری کند.
یادداشت های تکمیلی
توضیح در مورد دمای کارکرد مواد: عبارت قبلی که "فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 می تواند 600 درجه یا 800 درجه را تحمل کند" نادرست است. در واقع دمای سرویس مداوم فولاد دوبلکس 2205 نباید از 300 درجه تجاوز کند و حداکثر دمای سرویس کوتاه مدت حدود 400 درجه است. فراتر از این محدوده باعث عدم تعادل ساختار دوبلکس می شود و مقاومت در برابر خوردگی و استحکام را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
اصلاح جوشکاری پیچ و مهره: در ساخت پل، خود پیچها معمولاً مستقیماً جوش داده نمیشوند، اما با تطبیق با اجزای متصل به جوش، اتصال قابل اعتمادی را به دست میآورند و از آسیب به عملکرد خود پیچها به دلیل دمای بالا جوش جلوگیری میکنند.
اصلاح محتوای کربن: یکی از مزایای اصلی فولاد ضد زنگ دوبلکس (مانند 2205) محتوای کربن کم آن است، نه "نسبتا زیاد". محتوای کربن کم کلید مقاومت عالی آن در برابر خوردگی بین دانه ای است که باید از محدوده محتوای کربن فولاد ضد زنگ معمولی (مانند 304) متمایز شود.
