ورق استیل

ورق استنلس استیل

1. معرفی کوتاه

• ورق استنلس استیل: صفحات تخت از فولاد زنگ‌نزن (آلیاژ آهن-کُرُم حداقل ~10.5% Cr) که به‌خاطر مقاومت عالی به خوردگی، زیبایی سطح و خواص مکانیکی در صنایع متعدد استفاده می‌شود. ضخامت معمول برای ورق: از ~0.3 mm تا ~6 mm؛ بالاتر معمولاً پلیت در نظر گرفته می‌شود.

2. خانواده‌ها و گریدهای متداول

• Austenitic (آستنیتی) — خانواده 300 (مشهور: 304, 316, 316L, 301, 310)
  • خواص: غیرمغناطیسی (در حالت پایه)، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری عالی، مقاومت خوردگی خوب.
  • 304: عمومی‌ترین؛ مقاومت خوب در محیط‌های جوی، غذا و اشپزخانه.
  • 316 / 316L: حاوی مولیبدن؛ مقاومت بهتر در برابر کلرایدها و محیط‌های دریایی/شیمیایی.
  • 301: قابلیت سختکاری سرد بالا، استفاده در فنرها و قطعات با فرم‌دهی قابل توجه.
  • 310: مقاومت حرارتی بالا (کوره، اگزوز).
• Ferritic (فریتیک) — خانواده 400 (مثلاً 430, 439)
  • خواص: مغناطیسی، مقاومت خوردگی متوسط، قیمت کمتر، شکل‌پذیری کمتر نسبت به آستنیتی.
  • کاربرد: نمای داخلی/خارجی، لوازم خانگی ارزان‌تر، قطعات تزئینی.
• Martensitic (مارتنزیتی) — خانواده 400 (مثلاً 410, 420)
  • خواص: قابلیت سخت‌شدن حرارت (تقویت سطح)، سختی و مقاومت سایش بالا، مقاومت خوردگی کمتر از آستنیتی.
  • کاربرد: تیغه‌ها، ابزار برش، اجزای مکانیکی که نیاز به سختی دارند.
• Duplex (دوپلکس) — 2205 و مشابه
  • خواص: ترکیبی از فریتیک و آستنیتی؛ استحکام بالاتر، مقاومت عالی در برابر خوردگی موضعی (پیتینگ/شکنندگی بین‌دانه‌ای) و خستگی.
  • کاربرد: نفت و گاز، سازه‌های دریایی، مخازن ذخیره مواد شیمیایی.
• Precipitation hardened (PH) — مثل 17-4PH
  • خواص: استحکام بالا پس از عملیات حرارتی، کاربردهای سازه‌ای و هوافضا/نیروی دریایی.

3. خواص فیزیکی و مکانیکی (نمونه‌ای)

• چگالی: ~7.8 g/cm³ (بسته به گرید).
• مدول یانگ: ~190–210 GPa.
• استحکام کششی: 200–1200 MPa بسته به گرید و عملیات حرارتی (مثلاً 304 ~520 MPa، 316L ~485 MPa، 17-4PH می‌تواند >1000 MPa پس از سخت‌کاری).
• مقاومت به خوردگی: 316L > 304 >> 430 (در محیط‌های کلریدی 316 ترجیح داده می‌شود).
• دمای کار مداوم: آستنیتی‌ها تا تقریبا 800–900°C برای کاربردهای کوتاه مدت؛ فریتیک‌ها محدودیت حرارتی کمتر.

4. ضخامت‌ها و فرم‌ها

• ورق (sheets): 0.3–6 mm معمول؛ پلیت‌ها >6 mm.
• رول/کویل برای تولید انبوه و فرم‌دهی.
• پرداخت‌های سطحی: No.1 (آنالیز/خام)، 2B (پایانی سرد براق مات)، BA (Bright Annealed، بسیار براق)، No.4 (سندبلاست خطی — نما)، No.8 (آینه‌ای)، PVD و رنگ‌کاری، Brushed.

5. مقاومت به خوردگی — انتخاب گرید بر اساس محیط

• محیط‌های خانگی و غذایی: 304 یا 304L.
• محیط‌های کلریدی یا دریایی: 316 / 316L یا Duplex 2205.
• محیط‌های اکسید‌کننده قوی (کِرومیک اسیدها، برخی اسیدهای نیتریک): برخی گریدهای فریتیک یا مخصوص (مثلاً 310) یا روکش‌های خاص.
• تنشی خوردگی ناشی از کلراید (SCC): Duplex و 316L عملکرد بهتر از 304، اما در شرایط شدید، مواد دیگری یا پوشش لازم است.

6. فرم‌دهی و برش

• شکل‌دهی: آستنیتی‌ها بهترین برای فرم‌دهی عمیق; فریتیک‌ها محدودیت بیشتر دارند.
• حداقل شعاع خم: معمولاً 0.5–1× ضخامت برای آستنیتی نرم (مثبت به گرید و temper بستگی دارد).
• کشش عمیق: 301 و 304 خوب، 316 کمی کمتر اما قابل قبول.
• برش: برش مکانیکی (گیوتین)، برش لیزر، پلاسما، واتر جت. لیزر برای کیفیت لبه بالا و حداقل تغییرات حرارتی مناسب است.
• پانچ و سوراخ‌کاری: تراشیدن چیپس و از بین بردن بوره های برش برای جلوگیری از گرفتگی.

7. جوشکاری

• آستنیتی‌ها: GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW معمول؛ جوش‌پذیری عالی. استفاده از الکترود/فیلر مطابق گرید (مثلاً ER308, ER316) ضروری است.
• کاهش ترک بین‌دانه‌ای: کنترل کربن (L در 316L) و استفاده از فیلر مناسب.
• برای Duplex و PH نیاز به کنترل حرارتی و متالوگرافی دقیق و فیلر مخصوص.
• پس‌گرم: برای آستنیتی غالباً لازم نیست؛ برای برخی گریدها (مارتنزیتی یا PH) عملیات حرارتی لازم است.

8. استانداردها مرجع

• ASTM: A240 (for stainless steel sheet, plate, and strip), A666 (for stainless and heat-resisting steel sheet, strip, plate, and flat bars), A480 (general requirements).
• EN: EN 10088 سری‌ها (مثل EN 10088-2).
• JIS: JIS G4303 و غیره.
• شماره گریدها و مشخصات باید در سفارش قید شود (مثلاً: ASTM A240 Type 304, 2B finish, 2.0 mm).

9. کاربردها

• صنایع غذایی/پخت و پز: تجهیزات آشپزخانه، سینک، کانتر، خطوط تولید.
• پزشکی/دواء: تجهیزات استریل، میزهای جراحی، مخازن ذخیره.
• ساختمانی و نما: نمای بیرونی، نرده‌ها، سقف‌های خاص (با پرداخت No.4 یا No.8).
• شیمیایی و نفتی: مخازن، لوله‌کشی، مبدل‌های حرارتی (Duplex برای سرویس‌های کلریدی).
• خودروسازی: اگزوز، قطعات تزئینی، کف خودروهای خاص.
• خانگی و مبلمان: لوازم خانگی، نمای داخلی.

10. نکات طراحی و نصب

• تماس با مواد ناسازگار (مثل مس، فولاد کربنی مرطوب) می‌تواند منجر به خوردگی گالوانیک شود — از جداسازی الکتریکی استفاده کنید.
• انتخاب سطح پرداخت با توجه به مقاومت در برابر لکه و پاک‌سازی: No.4 رایج برای نماها به‌خاطر ردپای انگشت کمتر.
• اتصال پیچ‌ومهره: استفاده از واشر‌های مقاوم در برابر خوردگی و در نظر گرفتن انبساط حرارتی.
• محافظت لبه‌ها: لبه‌های برش ممکن است آلودگی یا ذرات آهن داشته باشند — برای محیط‌های با حساسیت خوردگی، عملیات passivation یا pickling پس از برش پیشنهاد می‌شود.

11. کنترل کیفیت و آزمون‌ها

• تست ترکیب شیمیایی (Chemistry certificate)، MTC.
• آزمایش مقاومت کششی، سختی.
• تست رنگ/پایانی سطح (بررسی ترک‌های سطحی، لایه‌های اکسیدی).
• آزمون پی‌اس‌آر (Pitting resistance equivalent number — PREN) برای ارزیابی مقاومت موضعی: PREN ≈ %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N (معیار برای تشخیص مقاومت در برابر پیتینگ؛ Duplex و 316L بالاتر از 304).

12. محدودیت‌ها و ملاحظات اقتصادی

• هزینه: استنلس معمولاً گران‌تر از فولاد کربنی؛ انتخاب بر اساس نیاز به خوردگی/عمر مفید و هزینه عمر کل (LCC).
• کارپذیری: برش و فرز سخت‌تر از فولاد نرم‌تر؛ ابزار مناسب و روکش‌ها لازم است.
• رنگ‌پذیری: استنلس به‌طور ذاتی رنگ‌پذیر نیست — نیاز به پوشش یا PVD برای رنگ ثابت.

13. جدول انتخاب سریع (خلاصه)

• تجهیزات آشپزخانه و تماس غذایی: 304/304L, ضخامت 0.8–2.0 mm, finish 2B یا No.4.
• محیط دریایی / کلرایدی: 316L یا Duplex 2205, ضخامت 1.0–6.0 mm, finish 2B یا BA در صورت نیاز.
• نما/معماری: 304 یا 316 (بسته به محیط)، finish No.4 یا No.8، ضخامت 0.6–3.0 mm.
• مبدل حرارتی/فشار بالا: 316L یا Duplex/PH (بسته به دما و خورندگی)، ضخامت متغیر.
• تیغه‌ها/ابزار: 420/440 یا مارتینزیتی سخت‌شده، ضخامت متناسب با کاربرد.