بصفتها معدات خاصة تتحمل الضغط الداخلي أو الخارجي، يتم استخدام أوعية الضغط على نطاق واسع في مجالات الكيمياء والنفط والطب والطاقة والأغذية والطيران وغيرها. نظرًا لأنها غالبًا ما تواجه ظروف عمل قاسية مثل درجات الحرارة العالية والضغط العالي والتآكل أثناء التشغيل، فإنها تضع متطلبات عالية جدًا على اختيار المواد. لا يرتبط اختيار المواد فقط بسلامة وأمان أوعية الضغط، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على تكلفة التصنيع ومدة الخدمة. سيناقش هذا المقال بالتفصيل المواد المثالية لتصنيع أوعية الضغط.
المتطلبات الأساسية للمواد المستخدمة في أوعية الضغط
بصفته معدات تحمل ضغط على المدى الطويل، يجب أن تكون مواد الأوعية تحت الضغط ذات خصائص ميكانيكية ممتازة أولاً. وهذا يشمل قوة شد عالية، و good延展ية، ومتانة التأثير وقوة التعب. يجب ألا تتشقق المادة تحت الضغط العالي ويجب أن تكون قادرة على امتصاص الطاقة بدلاً من الكسر عند التعرض للقوة الخارجية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاستقرار الحراري والمقاومة للحرارة العالية هما أيضًا مؤشران مهمان لتقييم المواد، خاصة في المفاعلات ذات درجة الحرارة العالية ومعدات تبادل الحرارة، حيث يجب أن تحتفظ المادة ببنية مستقرة وخواص ميكانيكية.
المقاومة للتآكل هي متطلب أساسي آخر. تُستخدم العديد من الأوعية تحت الضغط لتخزين أو تفاعل وسائط قابلة للتآكل مثل الحموض القوية، القواعد القوية، محلول الأملاح، المذيبات العضوية، وما إلى ذلك. تحدد مقاومة المادة للتآكل بشكل مباشر عمر الجهاز الخدمة والعامل الأمني. يجب أن تكون المادة أيضًا ذات أداء لحام جيد وقدرات معالجة وتشكيل لتلبية احتياجات التصنيع للهياكل المعقدة.
ما المواد التي يمكن استخدامها لتصنيع الأوعية تحت الضغط؟
الفولاذ الكربوني:
الصلب الكربوني هي المادة الأكثر استخدامًا في الأوعية تحت الضغط. يتم اختيارها بسبب خصائصها الميكانيكية الجيدة، والقابلية اللحام القوية، والأداء المعالج الجيد والسعر المنخفض. تشمل مواد الصلب الكربوني الشائعة Q235، Q345، A516Gr.70، وغيرها.
قوة التحمل للمادة الفولاذية الكربونية معتدلة، وهي مناسبة لصنع معظم الأجزاء التي تحمل الضغط، خاصة في بيئة ذات درجة حرارة طبيعية ولا تحتوي على وسط مؤكسد قوي. يسهل تشكيلها ولحامها أثناء التصنيع بفضل مرونتها الجيدة، مما يبسط بشكل كبير عملية التصنيع. بالإضافة إلى ذلك، فإن المواد الفولاذية الكربونية لديها معايير وأنظمة إمداد مثالية داخل وخارج البلاد، مما يسهل السيطرة على الجودة.
ومع ذلك، فإن عيوب الفولاذ الكربوني واضحة أيضًا. مقاومته للتآكل ضعيفة، وهو عرضة للصدأ في البيئات الحمضية أو القاعدية أو المالحة. إذا لم يتم اتخاذ تدابير مضادة للتآكل بشكل معقول، فمن المحتمل حدوث ثقوب وتسريبات. بالإضافة إلى ذلك، تنخفض مرونته بشكل حاد في بيئات درجات الحرارة المنخفضة، وهناك خطر الكسر الهش، مما يحد من استخدامه في المناسبات الباردة.
لذلك، يستخدم الفولاذ الكربوني في الغالب في المناسبات التالية:
- خزانات تخزين ضغط الهواء;
- أنظمة معالجة المياه;
- المكثفات;
- خزانات تخزين النفط، إلخ.
من أجل تحسين مقاومة التآكل للصلب الكربوني، يتم حمايته عادةً باستخدام البطانة أو الرش وغيرها. على الرغم من وجود عيوب في الصلب الكربوني، فإن أداءه الشامل المتميز من حيث التكلفة يجعله لا يزال مادة أساسية غير قابلة للاستبدال في تصنيع الأوعية تحت الضغط.
الفولاذ المقاوم للصدأ:
الصلب المقاوم هو نوع من المواد الذي يحسن الأداء بإضافة عناصر سبيكة مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم إلى الصلب الكربوني. أكبر ميزة له هي القوة الميكانيكية العالية، والقوة الحرارية الجيدة، ومقاومة التآكل المحددة. من بين السبائك الشائعة المستخدمة: 15CrMoR، 12Cr1MoV، SA387Gr.11، Gr.22، وما إلى ذلك، والتي تُستخدم على نطاق واسع في الأوعية عالية الحرارة والضغط مثل مولدات البخار والمحولات وغيرها.
بعد إضافة الكروم والموليبدينوم، تتحسن مقاومة الأكسدة وقوة الزحف للفولاذ المقاوم بشكل ملحوظ، مما يسمح له بالحفاظ على استقرار جيد حتى في بيئات ذات درجات حرارة مرتفعة وضغوط عالية. يمكن لبعض الفولاذ المقاوم أيضًا توفير مقاومة للتآكل للوسائط المحددة، مثل 12Cr1MoV، الذي يؤدي أداءً جيدًا في بيئات الكبريتيد الهيدروجينية عند درجات الحرارة العالية.
على الرغم من الأداء الممتاز للفولاذ المقاوم، فإن تكلفة تصنيعه أعلى بكثير من الفولاذ الكربوني العادي، كما أن صعوبة معالجته أكبر. أثناء اللحام، يجب التحكم بصرامة في معلمات العملية، ويجب إجراء المعالجة الحرارية لتجنب الشقوق الحرارية والتآكل الشاقولي بسبب الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض الفولاذ المقاوم حساس للكسر الهش الناتج عن الهيدروجين ويجب استخدامه بحذر في معدات تخزين الهيدروجين.
الصلب غير القابل للصدأ:
ستانلس ستيل يمكن أيضًا استخدامه لتصنيع الأوعية تحت الضغط، خاصة في مجالات الكيمياء والصيدلة والأغذية، ومقاومته الممتازة للتآكل تجعله الخيار الأول. يُقسم الصلب غير القابل للصدأ بشكل رئيسي إلى أوس텐يتي، فيريتكي، مارتنزيتي وثنائي الصلب غير القابل للصدأ. أكثر أنواع الصلب غير القابل للصدأ المستخدمة هي الأوسنتينيت مثل 304، 316L وما إلى ذلك، والتي تُستخدم على نطاق واسع بسبب قابليتها الجيدة للحام، والمرونة ومقاومة التآكل.
يتمتع الصلب غير القابل للصدأ من نوع 316L بمقاومة جيدة للمواد الكلوريدية بسبب محتواه العالي من الموليبدينوم، وهو مناسب بشكل خاص للأوعية تحت الضغط في البيئات المالحة أو المياه البحرية. الصلب غير القابل للصدأ ثنائي البنية (مثل 2205، 2507) يجمع بين مزايا الهياكل الأوسنتينية والفيريتية، ويتميز بقوة أعلى ومقاومة أكبر للتآكل النقطي، وقد بدأ تدريجيًا في استبدال بعض المجالات التقليدية للصلب غير القابل للصدأ من نوع الأوسنتيني.
العيوب الرئيسية للصلب غير القابل للصدأ هي سعره المرتفع، خاصةً بالنسبة للنماذج التي تحتوي على نسبة عالية من النيكل والموليبدينوم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تكوين التآكل بين الحبيبات بسهولة أثناء اللحام، مما يتطلب معالجة محلول صلب أو نماذج منخفضة الكربون (مثل 316L). في البيئة المختزلة بشدة، قد يكون هناك خطر للتآكل تحت التوتر في الصلب غير القابل للصدأ، ويجب اختيار النموذج المادي بطريقة مستهدفة.
لذلك، يتم استخدام الصلب غير القابل للصدأ بشكل رئيسي في الحالات التالية:
- مفاعل;
- خزان تخزين الأدوية;
- خزانات تخزين الغاز عالي النقاء، إلخ.
التيتانيوم والسبائك التيتانيومية:
أصبح معدن التيتانيوم مادة شائعة لتصنيع الأوعية الضغط الفاخرة بسبب كثافته المنخفضة وقوته النوعية العالية ومقاومته الممتازة للتآكل. يتمتع التيتانيوم بثبات ممتاز أمام مجموعة واسعة من الوسائط ذات التآكل العالي مثل حمض النيتريك، الأحماض العضوية، غاز الكلور الرطب، المياه البحرية، وما إلى ذلك، وهو مناسب بشكل خاص للاستخدام طويل الأمد في البيئات المؤكسدة والمتعادلة.
تشمل المواد التيتانيوم الشائعة التيتانيوم البحت (مثل TA1، TA2) والسبائك التيتانيومية (مثل TC4). يتميز التيتانيوم البحت بقابلية اللحام والتشكيل الممتازة، ويُستخدم على نطاق واسع في الحاويات ذات القوة المنخفضة ولكن بمتطلبات مقاومة للتآكل عالية، مثل خزانات تخزين المحلول الملحي، خزانات الكهرباء، المفاعلات الكيميائية وما إلى ذلك. تجمع السبائك التيتانيومية بين القوة ومقاومة التآكل، وهي مناسبة للأجزاء التي تحمل الضغط أو للظروف ذات الإجهاد العالي.
المواد التيتانيوم غالية الثمن، صعبة المعالجة، ولها متطلبات بيئية مرتفعة للغاية أثناء اللحام (تحتاج إلى حماية بالغاز الخامل)، لذلك تُستخدم بشكل أساسي في المنتجات ذات التقنية العالية والقيمة المضافة. في مجالات الطيران الفضائي، الطيران، الهندسة البحرية العميقة، معدات تحلية المياه البحرية، المعدات الطبية وما إلى ذلك، تلعب المواد التيتانيوم دورًا لا يُستبدل فيه بشكل متزايد.
كيف تختار؟
في الهندسة الفعلية، يختلف اختيار المادة بناءً على الظروف التشغيلية المختلفة. على سبيل المثال، عند النظر إلى برج إزالة الكبريت في مصفاة النفط، فإن الوسط يحتوي على مكونات ذات تآكل عالٍ مثل ثاني أكسيد الكبريت، الأمونيا، والهاليدات. من الأفضل اختيار 316L الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور 2205. في غلايات محطات الطاقة، يضع البخار ذو الضغط العالي والعالي الحرارة متطلبات عالية جدًا على السبائك المقاومة للحرارة العالية، وغالبًا ما يتم استخدام سبائك الفولاذ مثل 12Cr1MoV أو SA387.
في صناعة الأسمدة، غالبًا ما تستخدم المفاعلات عالية الضغط المستخدمة في وحدات تصنيع الأمونيا مواد خاصة مثل ألواح التيتانيوم المركبة وألواح هاستيلوي المركبة؛ وفي صناعة معالجة الأغذية، لضمان النظافة والصحة، غالبًا ما تُستخدم المواد الفولاذية المقاومة للصدأ مثل 304L و 316L.
لذلك، في التطبيقات الهندسية، يجب أن يتم اختيار المادة بالاشتراك مع ضغط عمل المعدات، والحرارة، ونوع الوسيط، ودورة التشغيل، والاقتصادية، وملاءمة المعايير. يجب أخذ مجموعة متنوعة من العوامل في الاعتبار لاختيار مواد آمنة وموثوقة واقتصادية بشكل معقول.
HNJBL هي شركة متخصصة في تصنيع وإمداد الفولاذ. تشمل المنتجات الرئيسية لشركتنا الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للتآكل، والملفات الفولاذية، والفولاذ المطلي، وما إلى ذلك. مواصفات كاملة، جودة مستقرة، وكمية كافية.
+86 17611015797 (WhatsApp )
info@steelgroups.com
AR
أخبار ساخنة
