ورق های فولاد ضدزنگ یا همان استیل 304، از جمله‌ی مطرح ترین متریال های صنعتی هستند که بخصوص برای تولید انواع لوله و مخزن استیل و پوشش بدنه تجهیزات صنعتی، بکار گرفته میشوند. دراین میان بسیاری از افراد، به اشتباه تصور میکنند که تمامی این ورقها، دارای ویژگیهای کاملاَ یکسانی هستند!. به‌همین منظور قصد داریم که در ادامه به بررسی تفاوت انواع گریدهای استیل 304 با سایر گریدهای 300، 316، 303، 201، 310، 409 و 430 فولاد ضدزنگ بپردازیم.
ناگفته نماند که در میان تمامی گریدهای یادشده، ورقهای 304 و 316 از اهمیت صنعتی ویژه‌ای برخوردار می‌باشند. چنانکه همواره در استفاده‌های صنعتی، حضور این دو نوع در اولویت است. بطورکلی اما بهره گیری از هر نوع از متریالهای steel، میتواند قیمت تمام شده‌ی محصولات صنعتی را افزایش دهد. موضوعی که در برخی از امور تولیدی، به دافعه‌ای برای کارفرمایان و سازندگان تبدیل شده است.
معرفی استیل گرید 304
استیل 304 اصطلاحا به آلیاژ پایه معروف است. مشخصات استیل 304 را میتوان بصورت زیر بیان نمود:
- حداقل دارای 18% کروم
- دارای 8% نیکل
- حداکثر 0.08% کربن
- این گرید از استیل را نمیتوان با گرم کردن سخت کرد.
- مقاومت بالا در برابر خورندگی
- مقاومت بالا در برابر فرآیند اکسیداسیون
- نیکل موجود در این آلیاژ خواص متالوژی آنرا تعیین می‌نماید.
- مقاومت بالا در برابر اسیدهای میانی
از استیل با گرید 304 میتوان به عنوان محفظه نگهداری مواد غذایی، مواد لبنی، محلولهای استریلیزه، مواد شیمیایی با خواص خوردگی متوسط و… استفاده نمود. بیش از نیمی از تولید استیل جهان با رده 304 در بازار عرضه میگردد.
یکی از مهمترین کاربردهای استیل 304 در صنایع لبنی و نگهداری و عمل آوری مواد لبنی می‌باشد. مخازن تک جداره، دوجداره و پروسس تانکهای تولید شده برای کارخانجات لبنیات از استیل 304 ساخته میشوند.
- کارخانجات لبنی
- کارخانجات تولید روغن نباتی
- کارخانجات تولید مواد غذایی
- کشتارگاه‌ها
- تانکر حمل مواد
- تانکر حمل شیر
- نگهداری مواد شیمیایی
- عمل آوری مواد شیمیایی
معرفی استیل گرید 316
استیل گرید 316 یکی از انواع استیل ضد زنگ است از خانواده استیلهای آستنیتیک می‌باشد و به دلیل ترکیب شیمیایی خاص و ویژگیهای مکانیکی منحصر به فرد، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرد. استیل 316 به خصوص در محیط‌های خورنده، دریایی، پزشکی، شیمیایی و دیگر برنامه‌هایی که مقاومت بالا در برابر خوردگی مورد نیاز است، استفاده میشود.
ویژگی‌ها و مزایای استیل گرید 316 عبارتند از:
- مقاومت به خوردگی: مخزن استیل 316 به علت حاوی 2-3% مولیبدن در ترکیب شیمیایی، دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی است. این خاصیت آن را برای محیط‌های شور و دریایی مناسب میکند.
- مقاومت در برابر حرارت: استیل 316 دارای مقاومت قابل توجه در برابر حرارت است و میتواند در دماهای بالا (تا حدود 800 درجه سلسیوس) به کار برود.
- مقاومت در مقابل اثرات شیمیایی: استیل 316 به خوبی در برابر اثرات مواد شیمیایی مانند اسیدها، بازها و مواد شیمیایی خورنده مقاومت نشان می‌دهد.
- مقاومت مکانیکی مناسب: مخزن استیل 316 دارای مقاومت مکانیکی مناسب در برابر فشار، ضربه و تنش‌های مکانیکی مختلف است.
- مقاومت به اکسیداسیون: استیل 316 به علت حاوی کروم، مقاومت به اکسیداسیون و ایجاد پوسته اکسیدی خوبی دارد.
- کاربردهای گسترده: استیل 316 به دلیل ویژگیهای خود، در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، صنایع شیمیایی، صنایع دریایی، پزشکی (مانند ابزارهای جراحی)، تجهیزات غذایی و غیره، استفاده میشود.
- شکل‌پذیری و جوش‌پذیری: استیل 316 به خوبی شکل‌پذیری و جوش‌پذیری دارد که این امکان را می‌دهد که به شکل‌ها و قطعات مختلف تبدیل شود.
آیا پلیمرها جای استیل را گرفته‌اند؟
انواع گریدهای استیل اعم از 304 و 316 بسیار گران قیمت هستند. این درحالیست که پلیمرها که شامل:
- پلی اتیلن
- pvc
- پلی‌پروپیلن
- فایبرگلاس
- ABS
- پلی‌استر
و… میشوند، بسیار مقرون بصرفه و اقتصادی بشمار می‌روند. اما هدف از مقایسه‌ی این دو طیف متریال چیست؟!. قطعاَ میدانید که استیلها و پلیمرها، رقابت شدیدی در صنعت با یکدیگر دارند. رقابتی که در سایه‌ی ویژگی های مشترکی همچون: ضدزنگی، مقاومت شیمیایی بالا، مقاومت ضربه‌ای بالا، ماندگاری قابل توجه و… بدست آمده است. اگرچه تفاوتهای بنیادینی نیز در میان آنها دیده میشود که برای انتخابشان در تولیدات صنعتی مختلف، قابل‌اهمیت است. بعنوان مثال زیبایی استیل موجب شده تا از آنها در ساخت انواع تجهیزات آشپزخانه صنعتی بهره گرفته شود. ضمن اینکه برای نگهداری بسیاری از اسیدها، بهتر است از استیلها در بدنه‌ی تانکرهای ذخیره ساز استفاده شود.
اگرچه برخی دیگر از مواد شیمیایی، در برخورد با استیل، قابلیت آزادسازی هیدروژن خواهند داشت. فلذا برای نگهداری اینگونه مواد اسیدی/شیمیایی، توصیه میشود از انواع مخزن اسید پلی اتیلن یا فایبرگلاس استفاده شود. ساخت بدنه‌ی تجهیزات صنعتی بزرگی که دائماَ با آب سر و کار دارند نیز با استفاده از پلیمرها، صورت می‌پذیرد. چراکه درصورت استفاده از فولادهای ضدزنگ، هزینه‌های وحشتناکی بر روی دست خریداران باقی می‌ماند!!. نمونه‌ی بارز این محصولات بزرگ، برج خنک کننده است که غالباَ از جنس فایبرگلاس تولید میگردد. قطعات کوچک دستگاه‌ها همانند چرخ‌ها، جداره‌های داخلی بهداشتی، دستگیره‌ها و… نیز عمدتاَ از متریالهای پلیمری ساخته میشوند. بیاد داشته باشید که:
خدمات آب بند نمودن و مهر و موم‌سازی مخازن و دیگر جداره‌های صنعتی استیل 304، سخت‌تر از پلیمرهاست. زیرا فایبرگلاس، پلی پروپیلن و بخصوص پلی اتیلن‌ها، دارای طیف گسترده ای از اتصالات آماده هستند.
استیل 304 چیست؟
گرید 304 (S.Steel 304) نوع رایج فولاد زنگ نزن آستنیتی است که با عنوان فولاد ضد زنگ 18/8 نیز شناخته میشود. ترکیب استیل 304 دارای:
- حداقل 50٪ آهن،
- حداکثر محتوای کربن 0.08٪
- 18 درصد کروم و
- 8 درصد نیکل
است. از این متریالها به طور گسترده‌ای برای ساخت تجهیزات و قطعاتی که نیاز به عملکرد جامع و خوب (مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری) دارند، مانند صنایع:
- ساخت قطعات خودرو،
- محصولات خانگی،
- تجهیزات رستورانی،
- لوازم مکانیکی خاص و قابل استفاده‌ی مداوم در آب،
- دکوراسیون مبلمان،
- کشاورزی،
- تجهیزات صنایع غذایی و
- البته ساخت لوازم پزشکی
استفاده میشود. چگالی فولاد ضد زنگ 304 7.93 g/cm³ است. باتوجه به گرانقیمت بودن استیل گرید 304، خدمات برش و ماشینکاری آنها توسط دستگاه CNC (و یا سیستم‌های پیشرفته‌تر) صورت می‌پذیرد.
ویژگیهای فولاد ضد زنگ گرید 304
کاربردهای قطعات استینلس استیل 304 اغلب بر اساس خواص و ویژگی های آنها تعیین میشود. بنابراین به منظور آگاهی بیشتر از تأثیر ویژگیهای استیل 304 بر فرآیند فلزکاری و تولیدات صنعتی، لازم است با مزایای این متریالها بیشتر آشنا شویم:
- مقاومت عالی در برابر خوردگی
- مقاوم در برابر حرارت
- استحکام در دمای پایین و خواص مکانیکی ویژه
- ایستادگی عالی در برابر ضربات وارده
- ماندگاری فوق العاده زیاد
- خواص مهرزنی و خمشی خوب
- قابلیت ماشینکاری و جوش پذیری بالا
- غیر قابل سخت شدن با عملیات حرارتی
- مقاومت در برابر دمای 800 ℃ و چقرمگی بالا
- مدول الاستیسیته استیل 304: 193-200 GPa یا 28000 – 29000 ksi
- هدایت حرارتی فولاد ضد زنگ 304: 16.2 W/m-K یا 112 BTU-in/hr-ft²-°F
- فولادهای ضدزنگ فود گرید، برای پردازش، ذخیره سازی و حمل و نقل مواد غذایی گزینه‌ای مناسب بشمار می‌آید.
تجهیزات مرتبط: لوله مانیسمان
مقایسه استیل 304 با سایر گریدها
در صورت اطلاع از ویژگیهای فولاد ضد زنگ 304، تقریباً قادریم بدانیم که در چه محیط‌ها و کاربردهایی میتوان از این گرید استفاده کرد. البته چنانچه بخواهید بهترین ماده را از بین تمام درجه‌های فولاد ضد زنگ انتخاب کنید، داستان کاملاَ متفاوت میشود و باید تفاوتهای آنها را دریابید.
تفاوت بین استیل گرید 304 و 316
ترکیب استیل 304 حاوی: «17.5 الی 19.5 درصد کروم و 8 الی 10.5% نیکل» است. درحالی که ورقهای گرید 316 حاوی «16.5 – 18.5 درصد کروم، 10 – 13 درصد نیکل و 2 تا 2.5% مولیبدن» هستند. بلحاظ خواص، محتوای مولیبدن بالاتر، منجر به افزایش مقاومت در برابر خوردگی فولادهای درجه 316 میشود. به‌همین علت فولاد ضد زنگ 316 نسبت به 304، مقاومت بیشتری در برابر حملات شیمیایی و اکسیداسیون دارد. درنظر داشته باشید که شکل پذیری استیل 304، بیشتر از مدلهای گرید 316 است.
نکته‌ی قابل توجه برای کارفرمایان اینجاست که فولاد ضدزنگ 304، مقرون به صرفه‌تر از استیل 316 است.
اما این سوال همواره در میان کاربران مجازی و مشتریان حقیقی مطرح است که: استیل گرید 304 بهتر است یا 316؟. درپاسخ میتوان گفت که شما باید با توجه به شرایط مختلف، انتخاب نهائیتان را انجام دهید. مثلاَ در موارد زیر، فولادهای ضدزنگ گرید 316، میتوانند عملکرد بهتری داشته باشند:
- هنگامی که به یک محفظه یا جداره در فضای باز نیاز دارید (که در معرض عناصر مختلف قرار دارد)، 316 ماده بهتری است. چراکه می تواند طول عمر محصول را افزایش دهد و بسیار ایمن‌تر عمل کند.
- جایی که به استحکام و سختی بیشتری نیاز است.
- کاربردهایی با مقداری عناصر خورنده؛ مانند محیط های آب دریا و کاربردهای دریایی.
درمقابل، در موارد زیر عملکرد استیل 304 بهتر از گریدهای 316 خواهد بود:
- مواردی که شکل پذیری عالی مورد نیاز است.
- جایی که هزینه کمتری مورد نیاز است.
مقایسه فولاد ضد زنگ گرید 303 و 304
مقایسه‌ی گریدهای استیل 304 و 303، از چند بعد حائز اهمیت است:
- ترکیب:
مدلهای فولاد ضد زنگ 303 حاوی حداقل 17٪ کروم، 8٪ نیکل و 0.15٪ گوگرد / سلنیوم است. درسوی دیگر، استیلهای 304، حاوی حداقل 18٪ کروم و 8٪ نیکل هستند.
- خواص:
افزودن گوگرد به گریدهای 303، کمی مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می‌دهد. ولی قابلیت ماشینکاری فولاد ضد زنگ 303 افزایش پیدا میکند. بنابراین عملیاتهای ساخت ابتدایی برای 303 بیشتر از گرید 304 است. فولادهای 304 اما بسیار جوش پذیرتر بوده و مقاومت بالاتری در برابر خوردگی دارند.
- هزینه:
خرید فولاد ضد زنگ 303 کمی گران‌تر است.
- کاربرد:
بلحاظ کاربردهای گسترده و زمخت صنعتی، وضعیت فولاد ضدزنگ درجه 303 بهتر است. زیرا برای ساخت پیچ و مهره ها، چرخ دنده‌های هواپیما، اتصالات، بوش‌ها و غیره مورد استفاده قرار میگیرد. موضوع دکوراسیون اما میتواند معادلات را تا حدودی برهم بزند. چراکه استیل درجه 304 برای کاربردهایی که برای زیبایی شناسی و تمیزی کلید هستند، از جمله معماری، مناسبتر هستند. پردازش مواد غذایی، بسته بندی و امور لوله کشی نیز با لوله استیل گریدهای 304 بیشتر انجام میگیرد.
فولاد ضدزنگ 304 در مقابل استیل گرید 300
بایستی بدانید که استیل های گرید 300 و 304، بخشی از خانواده صنعتی 8-18 بشمار می‌روند. این متریالها که با نام استیلهای 8 18 و 8/18 نیز شناخته میشوند، به سری هایی اشاره دارند که حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل هستند. البته بطور دقیقتر، گریدهای 300 حاوی:
- 16 الی 30 درصد کروم؛ و
- 6 الی 35% نیکل
می‌باشند. با تغییر در ترکیبات فوق، میتوان حالت کاملاَ آستنیتی را برای این گرید بوجود آورد. درنتیجه واکنشی به عملیات حرارتی نشان ندهند. از پیش از عملیات ماشین کاری، سخت‌کاری روی این گونه‌ها صورت گرفته است. ولی بطور کلی دارای عملیات جوش و ماشین کاری پر سهولتی هستند. ویژگیهایی نظیر:
- تهیه بصورت باز پخت،
- ایستادگی عالی در برابر هرگونه خوردگی؛ و
- حفظ خاصیتها در دماهای بسیار زیاد،
موجب جلب توجه اهالی صنعت برای استفاده از استیل های گرید 300 شده است.
تفاوت بین استیل 304 و 201 چیست؟
فولاد ضد زنگ 304 حاوی کروم بیشتری است که به آن مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی می‌دهد. درحالیکه ورق استیل نوع 201 دارای سطح بالاتری از منگنز است. گرید 201 برای صنایعی مناسبتر است که به دوام بالاتر و در عین حال هزینه کمتری نیاز دارند. اگرچه که استیل گرید 210 بایستی در محیط هایی استفاده شوند که هیچگونه نگرانی برای قرار گرفتن در معرض عناصر خورنده، وجود نداشته باشد. مجموعاَ در باب مقایسه این دو گرید، به نکات زیر توجه داشته باشید:
- فولاد 304 دارای مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد مهر زنی بالاتری نسبت به گرید 201 است.
- SS304 چقرمگی بهتری دارد.
- درجه 201 راحت تر زنگ می‌زند!!
- فولاد ضد زنگ 201 ارزانتر از 304 است.
- استیل 201 تیره تر از 304 به نظر میرسد.
مقایسه استیل گرید 310 و 304
از منظر ترکیبات، نوع 310 دارای محتوای کروم بالاتر (24-26 ٪) و همچنین محتوای نیکل بیشتر (19-22 ٪) در مقابل گرید 304 است. مدلهای فولاد 304 بسیار انعطاف پذیر هستند و بایستی اشاره داشت که گرید 310، ماهیتاَ کمی سخت‌تر است. نکته‌ی قابل اهمیت اینجاست که:
فولاد ضد زنگ 310 سختی پذیری، سایش و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نسبت به مدلهای استیل 304 دارد.
مهمترین کاربردهای استیلهای درجه 310 (S.Steel 310) مربوط به استفاده در:
- کوره‌ها،
- پره‌های فن و حلزونی اگزاست فن (از گریدهای مختلف استیلها و همچنین پلیمرها ساخته میشوند)،
- لوله‌های تابشی،
- آویزهای لوله برای تصفیه نفت،
- دیگ‌های بخار،
- اجزای داخلی گازساز زغال‌سنگ،
- گلدان‌های سربی،
- ترموول‌ها،
- پیچ‌های انکر بولت نسوز،
- مشعل‌ها (برنر صنعتی)
و غیره میشود.
مهمترین تفاوتهای گریدهای 304H و 304L
تفاوت اصلی بین استیل های گرید 304H و 304L در درصد کربن است. هرچه محتوای کربن بالاتر باشد، مقاومت در برابر خوردگی درجه فولاد ضد زنگ پایینتر خواهد بود. همچنین قیمت‌ها نیز متفاوت می‌باشند.
- 304L نوعی استیل بسیار کم کربن با محتوای کربن در حدود 0.03٪ یا کمتر است. درسوی مقابل، گرید فولاد ضدزنگ 304H حاوی محتوای کربن 0.04٪ یا کمتر می‌باشد. بنابراین مقاومت خوردگی 304L در حالت تئوری، بهتر از گریدهای 304H است. بیاد داشته باشید که در عوض، 304H نسبت به همتای خود (304L) در برابر حساسیت مقاومتر خواهد بود.
- 304H نیازهای دمای بالا را برآورده میکند؛ بدون آنکه خواصش تغییر یابد. (هنگام قرار گرفتن در معرض دمای عملیاتی بیش از 800 درجه فارنهایت)
- استحکام تسلیم فولاد ضد زنگ 304 و 304L کمی بیشتر از گریدهای h است. استنلس استیل 304 دارای قدرت تسلیم 0.2٪ 42ksi (289 MPa) و 304L با قدرت تسلیم 0.2٪ 35ksi (241 MPa). شناخته میشوند.
مقایسه انواع فولاد ضد زنگ 430 با 304
جهت مقایسه ورقهای استیل 304 و گرید Steel 430، به نکات زیر توجه داشته باشید:
- ترکیب فولاد ضد زنگ 430 حاوی نیکل نیست. اما استیل گرید 304 دارای محتوای نیکل 8٪ تا 10.5٪ است.
- فولاد ضد زنگ گرید 430 مغناطیسی است؛ ولی 304 نیست.
- گریدهای 304 جوش پذیرتر و شکل پذیرتر هستند. عاملی که برای سازندگان صنعتی، بسیار مهم و حیاتی محسوب میشود.
- SS304 در حین کار سرد، سخت می شود.حال بایستی بدانید که این اتفاق برای گریدهای فولاد ضدزنگ 430 اتفاق نمی‌افتد.
- مدلهای درجه 430 از قابلیت ماشینکاری بیشتری بهره میبرند.
- قیمت استیل 304 بالاتر از 430 است و همچنین دارای مقاومت خوردگی بسیار بیشتری نسبت به 430 می‌باشد.
- فشار دادن و کشیدن استیل گرید 304 بسیار ساده تر است.
تفاوتهای استیل گرید 304 و 409
ترکیب استیل 409 حاوی 10.5٪ -11.75٪ کروم و 0.5٪ نیکل است. پیشتر به ترکیبات کروم و نیکل گریدهای 304 اشاره کرده بودیم. حائز اهمیت است که فولاد ضد زنگ 409ف میتواند تقریباً 90٪ آهن باشد. این در حالیست که فولاد ضد زنگ 304 دارای غلظت بسیار کمتری از آهن است.
به‌دلیل تفاوت ترکیب، زنگ زدگی سطح روی قطعه ماشینکاری‌شده از فولاد ضد زنگ 409 سریعتر است. بخاطر داشته باشید که استیل 304 نسبت به 409 در برابر زنگ زدگی مقاومتر است. همچنین دارای طول عمر بیشتری نیز می باشد. عامل زیبایی نیز یکی از فاکتورهای همیشگی استفاده صنعتی از گریدهای 304 است. اما فولاد ضدزنگ 409 هرگز به خوبی آنها، براقیت و جلا پذیری ندارند.
ناگفته نماند که فولاد 409 برای خمش و چرخه حرارتی مناسبتر می‌باشد. ولی بازهم باید اشاره داشت که سختی استیل 304 بسیار بالاتر از گرید 409 و بسیاری از گریدهای دیگر است. استفاده از درجه‌های 409، میتواند هزینه نهایی ساخت تجهیزات صنعتی را کاهش دهد. (ارزانتر است)
راهنمای انتخاب بهترین گرید استیل
به‌عنوان یک فلز همه منظوره‌ی رایج، استیل 304 به راحتی در صنعت و البته محیط پیرامون ما دیده میشود. در بخش های بالا، فاکتورهایی نظیر:
- ترکیب،
- خواص،
- هزینه،
- کاربردها
و برخی جنبه های دیگر فولاد ضدزنگ 304 و دیگر گریدهای صنعتی مطرح را از نظر گذراندیم. باتوجه به مزایای گسترده استیل های 304، بیراه نیست که پراستفاده ترین گرید فولاد ضدزنگ در سرتاسر جهان بشمار می‌رود. مقایسه‌های فوق نشان داد که در بسیاری از پارامترها، گریدهای 304 برتر از همتایان خود می‌باشند. اگرچه که بدلیل گران بودن این ورقها، غالباَ در مواردی که سازندگان قابلیت استفاده از متریال دیگری را نیز داشته باشند، دست مشتریان را برای انتخابی اقتصادی‌تر باز خواهند گذاشت. بعنوان مثال گروه صنعتی ناب زیست در هنگام تولید دستگاه آب شیرین کن دریایی، علاوه بر نوع دستگاه، ظرفیت و دیگر آپشن‌های الکتریکی، در زمینه‌ی انتخاب جنس شاسی درونی و بیرونی کانتینر نیز حق انتخاب را برای مشتریان خود بوجود آورده است. چنانکه مشتریان میتوانند جنس شاسی آب شیرین کن موردنظر را از میان:
- پروفیل استنلس استیل 304؛
- و یا گالوانیزه گرم (متریال اقتصادی‌تر؛ اما با طول عمر و مقاومت اکسیداسیونی پایینتر)
انتخاب کنند. در انتها پیشنهاد می نمائیم صفحه سایر لوله‌های مورد استفاده در صنایع مختلف را مطالعه فرمائید.