الفولاذ المقاوم للصدأالفولاذ نوع من أنواع الفولاذ، ويُشير مصطلح الفولاذ إلى نسبة الكربون (C) التي تقل عن 2%، بينما تُسمى نسبة الكربون التي تزيد عن 2% فولاذًا. يُضاف إلى الفولاذ أثناء عملية الصهر عناصر مثل الكروم (Cr) والنيكل (Ni) والمنغنيز (Mn) والسيليكون (Si) والتيتانيوم (Ti) والموليبدينوم (Mo) وغيرها من العناصر المُسبَّكة لتحسين خصائصه، مما يجعله مقاومًا للتآكل (أي لا يصدأ)، ولذلك يُطلق عليه غالبًا اسم الفولاذ المقاوم للصدأ.
تختلف خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ في عملية الصهر، وذلك بسبب إضافة عناصر سبائكية متنوعة، تختلف بدورها في كمية هذه العناصر. ولذلك، يمكن تمييز أنواع الفولاذ المختلفة باختلاف أرقامها.
التصنيف الشائع للفولاذ المقاوم للصدأ
1. فولاذ مقاوم للصدأ 304
الفولاذ المقاوم للصدأ 304 هو النوع الأكثر شيوعًا من الفولاذ، وباعتباره فولاذًا واسع الاستخدام، فإنه يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة للحرارة، وقوة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة، وخصائص ميكانيكية جيدة؛ كما أن قدرته على التشكيل والثني والمعالجة الحرارية الأخرى جيدة، ولا توجد ظاهرة تصلب بالمعالجة الحرارية (غير مغناطيسي، ثم يستخدم في درجة حرارة -196 درجة مئوية ~ 800 درجة مئوية).
نطاق التطبيق: الأدوات المنزلية (1، 2 أدوات المائدة، الخزائن، أنابيب المياه الداخلية، سخانات المياه، الغلايات، أحواض الاستحمام)؛ قطع غيار السيارات (ماسحات الزجاج الأمامي، كاتمات الصوت، منتجات القوالب)؛ الأجهزة الطبية، مواد البناء، الصناعات الكيميائية، الصناعات الغذائية، الزراعة، قطع غيار السفن
2. الفولاذ المقاوم للصدأ 304L (L تعني منخفض الكربون)
باعتباره فولاذًا منخفض الكربون من نوع 304، فإن مقاومته للتآكل في الحالة العامة مماثلة لمقاومة الفولاذ من نوع 304، ولكن بعد اللحام أو إزالة الإجهاد، تصبح مقاومته لتآكل حدود الحبيبات ممتازة؛ وفي حالة عدم المعالجة الحرارية، يمكنه أيضًا الحفاظ على مقاومة جيدة للتآكل، ويمكن استخدامه في درجات حرارة تتراوح من -196 درجة مئوية إلى 800 درجة مئوية.
نطاق التطبيق: يستخدم في الصناعات الكيميائية والفحم والبترولية ذات المتطلبات العالية لمقاومة تآكل حدود الحبيبات في الآلات الخارجية، ومواد البناء، والأجزاء المقاومة للحرارة، والأجزاء التي يصعب معالجتها حرارياً.
3. الفولاذ المقاوم للصدأ 316
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بسبب إضافة الموليبدينوم، لذلك فإن مقاومته للتآكل، ومقاومته للتآكل الجوي، وقوته في درجات الحرارة العالية جيدة بشكل خاص، ويمكن استخدامه في الظروف القاسية؛ تصلب ممتاز (غير مغناطيسي).
نطاق التطبيق: معدات مياه البحر، والمواد الكيميائية، والأصباغ، وصناعة الورق، وحمض الأكساليك، والأسمدة، ومعدات الإنتاج الأخرى؛ التصوير الفوتوغرافي، وصناعة الأغذية، والمنشآت الساحلية، والحبال، وقضبان الأقراص المدمجة، والمسامير، والصواميل.
4. الفولاذ المقاوم للصدأ 316L (L تعني منخفض الكربون)
باعتبارها سلسلة منخفضة الكربون من الفولاذ 316، بالإضافة إلى نفس الخصائص مع الفولاذ 316، فإن مقاومتها لتآكل حدود الحبيبات ممتازة.
نطاق التطبيق: متطلبات خاصة لمقاومة منتجات تآكل حدود الحبيبات.
مقارنة الأداء
1. التركيب الكيميائي
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و316L هما نوعان من الفولاذ المقاوم للصدأ يحتويان على الموليبدينوم. نسبة الموليبدينوم في الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أعلى قليلاً من نسبته في الفولاذ المقاوم للصدأ 316. وبفضل الموليبدينوم، يتميز الفولاذ 316 بأداء أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ 310 و304. يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على نطاق واسع في ظروف درجات الحرارة العالية، عندما يكون تركيز حمض الكبريتيك أقل من 15% وأكثر من 85%. كما يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بخصائص جيدة في مقاومة التآكل الناتج عن الكلوريدات، مما يجعله شائع الاستخدام في البيئات البحرية. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على نسبة كربون قصوى تبلغ 0.03%. وهو مناسب للتطبيقات التي لا يمكن فيها إجراء التلدين بعد اللحام، والتي تتطلب أقصى مقاومة للتآكل.
2. جoمقاومة التآكل
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة تآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304. فهو يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في عمليات إنتاج اللب والورق. كما أنه مقاوم للتآكل في البيئات البحرية والبيئات الصناعية القاسية. عمومًا، لا يوجد فرق كبير بين الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316 في خصائص مقاومة التآكل الكيميائي، إلا أنهما يختلفان في بعض البيئات المحددة.
تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في الأصل، والذي كان حساسًا للتآكل النُقري في بعض الحالات. أدى إضافة 2-3% من الموليبدينوم إلى تقليل هذه الحساسية، مما نتج عنه الفولاذ 316. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا الموليبدينوم الإضافي أن يقلل من تآكل بعض الأحماض العضوية الساخنة.
أصبح الفولاذ المقاوم للصدأ 316 المادة القياسية تقريباً في صناعة الأغذية والمشروبات. ونظراً للنقص العالمي في الموليبدينوم وارتفاع نسبة النيكل في هذا النوع من الفولاذ، فإن سعره أعلى من سعر الفولاذ المقاوم للصدأ 304.
يُعدّ التآكل النُقري ظاهرةً ناتجةً بشكلٍ رئيسي عن ترسبات التآكل على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ، وذلك بسبب نقص الأكسجين وعدم قدرة هذه الترسبات على تكوين طبقة واقية من أكسيد الكروم. ونظرًا لقلة احتمالية ترسب هذه الترسبات على القرص، خاصةً في الصمامات الصغيرة، فإنّ التآكل النُقري نادر الحدوث.
في مختلف أنواع المياه (الماء المقطر، مياه الشرب، مياه الأنهار، مياه الغلايات، مياه البحر، إلخ)، تتشابه مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316 تقريبًا، إلا إذا كان تركيز أيونات الكلوريد في الماء مرتفعًا جدًا، فحينها يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أنسب. في معظم الحالات، لا يوجد فرق كبير في مقاومة التآكل بين الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316، ولكن في بعض الحالات قد يكون الفرق كبيرًا، لذا يجب دراسة كل حالة على حدة.
3. مقاومة الحرارة
يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة جيدة للأكسدة عند استخدامه بشكل متقطع تحت 1600 درجة مئوية، وعند استخدامه بشكل مستمر تحت 1700 درجة مئوية. في نطاق درجات الحرارة من 800 إلى 1575 درجة مئوية، يُفضل عدم استخدامه بشكل مستمر، ولكنه يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة ضمن هذا النطاق. أما الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، فيتميز بمقاومة أفضل لترسيب الكربيدات مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 316، ويمكن استخدامه ضمن نطاق درجات الحرارة المذكور أعلاه.
4. المعالجة الحرارية
تُجرى عملية التلدين في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 1850 و2050 درجة مئوية، تليها عملية تلدين سريعة ثم تبريد سريع. لا يمكن تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بشكل مفرط لتقويته.
5. اللحام
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بقابلية لحام جيدة، ويمكن استخدام جميع طرق اللحام القياسية معه. وبحسب الغرض من اللحام، يمكن استخدام قضيب أو قطب لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ 316CB أو 316L أو 309CB. وللحصول على أفضل مقاومة للتآكل، يجب تلدين منطقة اللحام في الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بعد اللحام. أما في حالة استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، فلا يلزم تلدين المنطقة بعد اللحام.
هيكيلوكأنابيب فولاذية غير ملحومةيُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 316L. أما وصلات الأنابيب والصمامات الأخرى فتُستخدم عادةً من النوع 316.
تاريخ النشر: 23 فبراير 2022