فولادهای کم آلیاژ مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی

تعداد بازدید: 1902
چهارشنبه 03 دي 1393

فولادهای کم آلیاژ مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی

برای بررسی فولادهای کم آلیاژ مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی (Low Alloy Steel for Heat Exchanger Construction)، ابتدا باید به چرایی استفاده از این ماده پرداخت. مهم ترین فاکتور در انتخاب فولاد برای مخازن تحت فشار و مبدل های حرارتی، استحکام کششی، استحکام خزشی، چقرمگی شیار، جوش پذیری و عملیات حرارتی است. به طور کلی ورق های نازک تر ترجیح داده می شوند زیرا:

- وزن کمتری دارند

- ساخت آن ها آسان تر است

- هزینه فونداسیون کمتری دارند

- به راحتی جوش داده شده، عملیات حرارتی، تنش زدایی و NDT می شوند.

- نصب آن ها آسان تر است

- استحکام خستگی بیشتری دارند.

- مقاومت در برابر شکست ترد دارند.

ورق های ضخیم تر ذاتا ضعیف تر هستند. افزایش ضخامت منجر به افزایش عیوب و در نتیجه رشد عیب و شکست ترد می شود. بنابراین استفاده از ورق های نازک فولادهای با استحکام بالا به استفاده از ورق های ضخیم تر فولادی ترجیح داده می شود.

فولادهای کم آلیاژ مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی

فولادهای کم آلیاژ برای مخازن تحت فشار

فولادهای کم آلیاژ که در مخازن تحت فشار و مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند، عبارتند از:

1- فولادهای کربنمولیبدن

2- فولادهای کربن – منگنز

3- فولادهای کربن – منگنز – مولیبدن

4- فولادهای آلیاژی منگنز – مولیبدن – نیکل

5- فولادهای کروم – مولیبدن یا فولادهای مقاوم به خزش مانند Cr-Mo، Cr-Mo-V و فولادهای Cr-Mo اصلاح شده.

کاربرد ورق های فولاد کم آلیاژ

کاربردهای اصلی برای ورق های فولادی کم آلیاژ به شرح زیر است:

1- درام بویلر برای نیروگاه ها

2- مخازن تحت فشار راکتور، مولدهای بخار و فشرده کننده ها برای نیروگاه های هسته ای

3- انواع مختلف راکتورها، کنورتورها، درام بخار، جدا کننده ها، فشرده کننده ها، مبدل های حرارتی، هیدروکراکرها در کارخانجات شیمیایی

از میان تمام این تجهیزات، راکتورهای بزرگ هسته ای و تجهیزات گوگرد زدایی روغن سنگین به ورق های ضخیم فولادی با ضخامت 150 تا 300 میلی متر و وزن واحد 30 تا 50 تن نیاز دارند.

فولادهای کم آلیاژ مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی

فولادهای کربن – مولیبدن

فولادهای کربن – مولیبدن مشابه فولادهای کربنی هستند با این تفاوت که در ترکیب شیمیایی آن ها 0.5 درصد مولیبدن وجود دارد. اضافه کردن 0.5 درصد مولیبدن و مقدار کمی بور به فولادهای کربنی، اثر قبل توجهی بر استحاله به بینیت پایینی در سرعت سرد کردن پایین دارد. این ساختار استحکام نسبتا بالایی دارد که تا دماهای نسبتا بالا حفظ می شود.

این فولادها شامل فولادهای زیر در استاندارد ASTM می شود:

- A204 گریدهای A ، B و C

- A302 گرید های A و B

- A182  گرید F1 فورجینگ

فولادهایی با 0.5 درصد مولیبدن در صنعت نفت کاربردهای زیادی دارند. این فولادها به دلیل مقاومت در برابر هیدروژن در دماهای بالا جایگزین فولادهای کربنی شده اند. امکان گرافیت زایی در دمای بالای کاربرد آن ها به 470 درجه سانتی گراد محدود کرده است. این فولادها به شکل نورد شده یا نرماله شده مورد استفاده قرار می گیرند.

فولادهای کربن – منگنز

این فولادها در مخازن تحت فشار، کشتی ها و سایر سازه های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. منگنز به چندین دلیل به فولاد اضافه می شود:

1- منگنز با گوگرد ترکیب شده و ناخالصی های غنی از گوگرد ایجاد می کند که نقطه ذوب بالایی دارند و حین عملیات گرم فولاد ذوب نشده و در نتیجه اثر کمی بر چقرمگی محصول نهایی دارند. از طرفی به شکل یکنواخت تری در ساختار فولاد پخش می شوند.

2- منگنز استحکام فولاد را با تشکیل محلول جامد با آهن افزایش می دهد.

3- منگنز استحاله آستینت به فریت و پرلیت را کند می کند. قابلیت منگنز به این معناست که در ضخامت های بالای ورق که سطح بسیار سریعتر از مرز سرد می شود، ساختار بسیار یکنواخت تری حاصل می شود.

خواص فولادهای کربن – منگنز را می توان به طرق زیر بهبود داد:

1- تصفیه دانه ها: افزودن آلومینیم به فولاد کشته، اندازه دانه ها بهبود داده و چقرمگی بیشتری ایجاد می کند.

2- نرماله کردن

3- نورد کنترل شده: منجر به افزایش استحکام و چقرمگی می شود.

4- کوئنج و تمپر کردن: اگر فولاد کربن – منگنز کوئنچ شده باشد، محصول نهایی ترکیب خوبی از استحکام و چقرمگی را خواهد داشت.

سازنده ها نمی توانند این ورق ها را با بسیاری از روش های معمول مانند جوشکاری الکترواسلگ و SAW جوش دهند چون این فولاد تحمل درجه حرارت های بالای این فرآیندها را ندارد. هر چه حرارت افزایش یابد، دانه های آستنیت فلز پایه در منطقه HAZ رشد کرده و بزرگتر می شوند و نرخ سرمایش آهسته منجر به تشکیل ساختار فریت درشت دانه و کاهش چقرمگی می شود. برای فولادهای ریخته گری پیوسته با ضخامت 2 اینچ و کمتر، افزودن نیترید تیتانیم ناخالصی را به عنوان مناطق جوانه زا ایجاد می کند، هنگامی که ضخامت بیش از 2 اینچ یا 50.4 میلی متر باشد، شمش ریخته گری فولاد با سرعت آهسته ای سرد می شود و عملیات ریزدانه کردن پاسخگو نیست.

برای جلوگیری از تشکیل اجزای سخت در فلز جوش که در معرض کرکینگ هیدروژن قرار دارند، باید نرخ سرمایش را  با گرم کردن جوش، کاهش داد؛ در جوشکاری های چند پاس توالی مناسب پاس ها می تواند، لایه های قبلی را مجددا به آستنیت کند تا اجزای نرم تری ایجاد کند.

کاربرد فولادهای کربن – منگنز:

فولادهای کربن – منگنز ارزان تر بوده و به راحتی به تولید انبوه می رسند. این دسته شامل فولادهای کربن متوسط با کیفیت مناسب برای ساخت بویلر هستند که استحکام آن ها 230 نیوتن بر میلی متر مربع است و استحکام نهایی آن ها 385 نیوتن بر میلی متر است. این فولادها به طور گسترده در بویلر ها و نیروگاه ها تا دمای 350 درجه سانتی گراد کار می کنند. در دمای بالاتر به سرعت استحکام خود را از دست می دهند و به علاوه مقاومت به خوردگی و پوسته شدن درآن ها کافی نیست. استحکام در دمای محیط را می توان با فرآیند نرماله کردن، نورد کنترل شده و کوئنچ و تمپر کردن بهبود داد. فولادهای تولید شده به روش نورد کنترل شده با مینیمم استحکام 385 نیوتن بر میلی متر مربع و فولادهای کوئنچ و تمپر شده با استحکام بالاتر در بازار وجود دارند.

فولادها کربن – منگنز – مولیبدن

افزودن مولیبدن به فولاد کربن – منگنز استحکام در دمای محیط را افزایش می دهد، اما اثر ویژه ای بر استحکام در دمای بالا می گذارد. فولادهای کربن – منگنز با 0.5 درصد مولیبدن به طور گسترده در ساخت مخازن تحت فشار به کار گرفته می شوند. اگر چه شکل پذیری خزشی آن ها محدود بوده و مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون آن ها موجب می شود که در برخی موارد فولادهای کروم – مولیبدن ترجیح داده شوند.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

Heat Exchanger Design Handbook 2nd edition, Kuppan Thulukkanam, CRC Press, 2013

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

فولاد کم آلیاژ و مبدل حرارتی
انتخاب فولاد کم آلیاژ در مبدل حرارتی
برچسب ها: مبدلمبدل حرارتیآلیاژورقفولاد
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تجهیزات پزشکی، دندان پزشکی، دارویی و آزمایشگاهی تبریز 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تجهیزات پزشکی، دندان پزشکی، دارویی و آزمایشگاهی تبری ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت مشهد 97
نمایشگاه بین المللی صنعت مشهد 97   عنوان: بیستم ...بیشتر
نمایشگاه ساختمان، تاسیسات و تجهیزات سرمایشی و گرمایشی، کاشی و سرامیک، چینی، شیرآلات بهداشتی و ساختمانی بجنورد 97
نمایشگاه ساختمان، تاسیسات و تجهیزات سرمایشی و گرمایشی، کاشی و سرامیک، چینی، شیرآ ...بیشتر
دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند ملی، اقتدار ملی
حضور پاکمن و دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند مل ...بیشتر
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری که در ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان، تاسیسات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی شهرکرد 97
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان، تاسیسات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی شهرکرد 97 & ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان کرمان 97
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی ساختمان کرمان 97   عنوان:&n ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر