أهمية عملية المعالجة الحرارية لأكواع الفولاذ المقاوم للصدأ

تعتمد عملية المعالجة الحرارية لأكواع الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي على نوع المادة (أوستينيت، فيريت، دوبلكس، إلخ)، وطريقة المعالجة (الثني على البارد، الثني الساخن، الدفع، اللحام)، ومتطلبات التطبيق النهائية (مقاومة التآكل، المتانة، الصلابة).

فيما يلي أكثر عمليات المعالجة الحرارية شيوعًا لمختلف أنواع أكواع الفولاذ المقاوم للصدأ:

1. أكواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 304، 304L، 316، 316L، 321، 347)

العملية الأساسية: المعالجة بالمحلول

الغرض: تُعد هذه المعالجة الحرارية الأكثر استخدامًا والأهم.

تزيل الإجهاد الناتج عن المعالجة الباردة (الثني على البارد، الدفع على البارد) أو اللحام.

تذيب كربيد الكروم الذي قد يترسب أثناء المعالجة الباردة أو التسخين بدرجة حرارة متوسطة، وتستعيد مقاومة المادة للتآكل (خاصةً مقاومة التآكل بين الحبيبات).

تستعيد المادة ليونتها ومرونتها.

للحصول على هيكل أوستينيتي متجانس أحادي الطور.

معلمات العملية:

درجة الحرارة: عادةً ما بين 1010 و1150 درجة مئوية. تعتمد درجة الحرارة المحددة على نوع الفولاذ (على سبيل المثال، تتراوح درجة حرارة الفولاذ 304/304L بين 1040 و1120 درجة مئوية تقريبًا، و316/316L بين 1040 و1100 درجة مئوية تقريبًا، و321/347 المحتوي على عناصر تثبيت Ti/Nb بين 980 و1050 درجة مئوية تقريبًا). يجب أن تكون أعلى من درجة حرارة ذوبان كربيد الكروم تمامًا.

زمن التماسك: يُحدد وفقًا لسمك جدار الكوع وحجمه وحمل الفرن، ومن الضروري ضمان وصول قلب قطعة العمل إلى درجة الحرارة المطلوبة وعزله بالكامل. يُحسب عادةً وفقًا لسمك الجدار (مثل دقيقة إلى دقيقتين لكل ملم)، ويُمدد بشكل مناسب مع مراعاة حمل الفرن.

طريقة التبريد: التبريد السريع (التبريد المُخمّد) أمر بالغ الأهمية. يُستخدم التبريد بالماء عادةً. والغرض منه هو منع ترسب الكربيدات مع مرور الوقت، وتجميد الأوستينيت أحادي الطور عند درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة الغرفة. قد لا يكون التبريد بالهواء سريعًا بما يكفي للأجزاء ذات الجدران السميكة، مما يؤدي إلى ترسب الكربيدات وتقليل مقاومتها للتآكل.

معالجة التثبيت (للصلب الذي يحتوي على عناصر تثبيت Ti/Nb، مثل 321 و347)

الغرض: بعد المعالجة بالمحلول، يُعزز هذا المزيج التفضيلي بين التيتانيوم أو النيوبيوم والكربون لتكوين كربيدات مستقرة (TiC/NbC)، ويُثبّت ذرات الكربون بشكل أكبر، ويمنعها من تكوين كربيدات الكروم في الاستخدام اللاحق (كما في نطاق درجة حرارة التحسس)، مما يوفر مقاومة أكثر موثوقية للتآكل بين الحبيبات.

معلمات العملية:

درجة الحرارة: عادةً ما بين 870 و900 درجة مئوية. عند هذه الدرجة، يكون معدل تكوين TiC/NbC أسرع من معدل تكوين Cr23C6.

زمن التثبيت: عادةً من ساعتين إلى أربع ساعات (أطول بكثير من زمن تثبيت المحلول).

طريقة التبريد: عادةً ما يكون التبريد بالهواء كافيًا.

التلدين لتخفيف الإجهاد

الغرض: التخلص فقط من الإجهاد المتبقي الناتج عن العمل البارد أو اللحام، دون تغيير كبير في الخصائص الميكانيكية ومقاومة المادة للتآكل (شريطة ألا تكون المادة نفسها مُحسَّسة). يُستخدم هذا عادةً في الحالات التي لا تتطلب مقاومة للتآكل أو لا يُمكن فيها معالجة المحلول، أو عندما يكون تخفيف الإجهاد مطلوبًا فقط بعد اللحام.

معلمات العملية:

درجة الحرارة: أقل من درجة حرارة المحلول، ويجب تجنب نطاق درجة حرارة التحسس (حوالي 425-870 درجة مئوية) حيث يترسب كربيد الكروم. نطاق درجة الحرارة المستخدم عادةً هو 850-900 درجة مئوية (أقل بقليل من درجة حرارة التثبيت) أو أقل من 425 درجة مئوية. يجب ألا يكون زمن التثبيت في نطاق 850-900 درجة مئوية طويلًا جدًا. زمن الاحتفاظ بالحرارة: يُحدد بسمك الجدار وحمل الفرن، وعادةً ما يكون أقصر من زمن المعالجة بالمحلول.

طريقة التبريد: تبريد هوائي. تجدر الإشارة إلى أنه حتى في حالة المعالجة لفترة قصيرة عند درجة حرارة 850-900 درجة مئوية، فإن التبريد غير الكافي قد يؤدي إلى تحسس جزئي. لذلك، في الحالات عالية الطلب، تظل المعالجة بالمحلول الخيار الأول.

2. أكواع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي (مثل 430، 409، 439، 444)

العملية الأساسية: التلدين

الغرض: التخلص من إجهاد العمل البارد، واستعادة اللدونة والمتانة، وزيادة نمو الحبيبات (الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي لا يتغير طوريًا)، وتحسين مقاومة التآكل.

معلمات العملية:

درجة الحرارة: عادةً ما بين 700 و850 درجة مئوية. تعتمد درجة الحرارة المحددة على نوع الفولاذ (مثل 430 تتراوح درجة حرارته بين 780 و820 درجة مئوية تقريبًا).

زمن الاحتفاظ بالحرارة: حفظ حراري كافٍ لإكمال إعادة التبلور ونمو الحبيبات.

طريقة التبريد: تبريد هوائي أو تبريد بالفرن. تجنب التبريد بالماء لتجنب الإجهاد المتبقي أو التسبب في هشاشة تصل إلى 475 درجة مئوية (إذا كان معدل التبريد بطيئًا جدًا وظل في نطاق درجة حرارة الهشاشة لفترة طويلة).

3. أكواع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة (مثل 2205/S31803، 2507/S32750، 2304/S32304).

العملية الأساسية: معالجة المحلول/التلدين.

الغرض: الحصول على نسبة مثالية بين الطورين (أوستينيت/فيريت حوالي 50/50)، وإذابة الأطوار المترسبة الضارة (مثل طور σ، طور χ، نتريد، كربيد)، وضمان مقاومة مثالية للتآكل (خاصةً مقاومة التآكل بالنقر، والتشقق الناتج عن الإجهاد) وخصائص ميكانيكية.

معلمات العملية:

درجة الحرارة: عادةً ما بين 1020 و1150 درجة مئوية. درجة الحرارة النوعية بالغة الأهمية وتؤثر بشكل مباشر على نسبة الطورين. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، لا يمكن إذابة الطور الضار؛ وإذا كانت مرتفعة جدًا، يرتفع محتوى الفريت وتنخفض المتانة. (على سبيل المثال، يُستخدم 2205 عادةً عند درجة حرارة 1020-1100 درجة مئوية، ويُستخدم 2507 عادةً عند درجة حرارة 1040-1120 درجة مئوية).

زمن التماسك: يجب أن يكون طويلًا بما يكفي لإذابة الطور الضار (مثل ذوبان طور سيجما ببطء)، ولكن ليس طويلًا جدًا بحيث يُسبب نموًا مفرطًا للحبيبات. يُحدد بدقة وفقًا لسمك الجدار ونوع الفولاذ (عادةً ما يُحسب بالدقائق).

طريقة التبريد: التبريد السريع (التبريد بالماء) ضروري. الغرض منه هو منع ترسب الطور الضار أثناء التبريد، خاصةً للأجزاء ذات الجدران السميكة. عادةً ما يكون التبريد بالهواء غير سريع بما يكفي، وقد يُسبب ترسب طور سيجما، مما يُضعف بشكل كبير المتانة ومقاومة التآكل.

اعتبارات اختيار عملية المعالجة الحرارية

1. المادة: يُعدّ هذا العامل الأساسي في تحديد نوع المعالجة الحرارية (محلول أوستينيت-صلب، تلدين فيريت، محلول دوبلكس-صلب).

2. طريقة التشكيل:

التشكيل على البارد (الثني على البارد، الدفع على البارد): يُنتج تصلبًا ملحوظًا بالعمل البارد، وإجهادًا متبقيًا، وانخفاضًا في مقاومة التآكل المحتملة (الفولاذ الأوستينيتي). تُعد المعالجة بالمحلول ضرورية تقريبًا لاستعادة الأداء.

التشكيل الساخن (الثني على الساخن، الدفع على الساخن): عادةً ما تكون درجة حرارة التشكيل قريبة من درجة حرارة المحلول أو أعلى منها، وعملية التشكيل نفسها تُعادل المعالجة بالمحلول. بعد التشكيل، عادةً ما يكون من الضروري فقط التحكم في معدل التبريد (مثل التبريد بالماء). ومع ذلك، لا يزال من الضروري التأكد من أن درجة حرارة التشكيل، وزمن التثبيت، ومعدل التبريد تُلبي المتطلبات، وإلا فقد تظل المعالجة بالمحلول ضرورية. قد يؤدي التشكيل الساخن إلى حبيبات خشنة وأكسدة سطحية شديدة.

اللحام: قد تُحسَّس منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (الفولاذ الأوستنيتي) أو تُرسِّب أطوارًا ضارة (الفولاذ المزدوج). غالبًا ما تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (المعالجة بالمحلول أو التلدين لتخفيف الإجهاد النوعي) ضرورية للتطبيقات الحرجة.

3. متطلبات التطبيق النهائي:

متطلبات مقاومة عالية للتآكل: يجب إجراء المعالجة بالمحلول (الفولاذ الأوستنيتي، المزدوج)، ويمكن أن توفر معالجة التثبيت حماية إضافية للفولاذ المحتوي على Ti/Nb.

متطلبات القوة/الصلابة: يمكن الحفاظ على قوة عالية دون معالجة بعد التشكيل البارد (ولكن على حساب مقاومة التآكل). تكون المادة أنعم بعد المعالجة بالمحلول. التلدين لتخفيف الإجهاد له تأثير ضئيل على القوة.

متطلبات ثبات أبعادي عالي: يمكن أن يُقلل التلدين لتخفيف الإجهاد أو المعالجة بالمحلول من التشوه الناتج عن الإجهاد المتبقي.

4. اقتصاد التصنيع: تكلفة المعالجة بالمحلول مرتفعة (درجة حرارة عالية، تبريد سريع، تنظيف قشور الأكسيد). إذا سمح التطبيق، فمن الأوفر استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ مباشرةً بعد التشكيل البارد (بدون معالجة حرارية) أو الاكتفاء بالتلدين لتخفيف الإجهاد.

العمليات الرئيسية بعد المعالجة الحرارية

التخليل والتخميل: تُشكل المعالجة الحرارية (وخاصةً المعالجة بمحلول عالي الحرارة) طبقةً من قشور الأكسيد وطبقةً خاليةً من الكروم على السطح. يزيل التخليل قشور الأكسيد والمعدن السطحي الخالي من الكروم، بينما يُشكل التخميل طبقةً واقيةً من الأكسيد على السطح النظيف لاستعادة وتعزيز مقاومة التآكل. يُعد هذا بالغ الأهمية لجميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ.

التسوية/التشكيل: قد تُسبب عملية المعالجة الحرارية تشوهًا، ويلزم إجراء عملية تسوية ضرورية.

التنظيف والتجفيف: إزالة بقايا التخليل والرطوبة لمنع التلوث أو الصدأ.

الاختبار غير الإتلافي: يُجرى وفقًا للمتطلبات القياسية (مثل الاختبار الشعاعي RT، والاختبار بالموجات فوق الصوتية UT، والاختبار الاختراقي PT، واختبار الجسيمات المغناطيسية MT، إلخ) لضمان عدم تسبب المعالجة الحرارية في حدوث عيوب (مثل التشققات والتشوهات المفرطة). كوع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي: المعالجة بالمحلول هي العملية الأساسية لضمان مقاومة التآكل واستعادة اللدونة، خاصةً بعد التشكيل البارد. تُستخدم معالجة التثبيت لدرجات الفولاذ 321/347. يُعد التلدين لتخفيف الإجهاد الخيار الأمثل.

كوع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي: التلدين هو العملية الرئيسية، ويكفي تبريد الهواء.

كوع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج: المعالجة بالمحلول المُتحكم بها بدقة بالإضافة إلى التبريد بالماء هما مفتاح الأداء الشامل الممتاز.

يُعد التخليل والتخميل بعد المعالجة الحرارية أمرًا أساسيًا.

يتطلب اختيار العملية دراسة شاملة للمادة، وطريقة المعالجة، ومتطلبات التطبيق، والتكلفة.

تأكد من الرجوع إلى معايير المواد المحددة (مثل ASTM A403، وASME B16.9، وB16.28) ومواصفات التصنيع، والتي ستحدد بوضوح نوع ومعايير المعالجة الحرارية المطلوبة لدرجات الفولاذ وأشكال المنتجات المحددة.

شركة تسانغتشو أوسنديك لتصنيع تجهيزات الأنابيب المحدودة هي شركة تصنيع رائدة متخصصة في إنتاج الأكواع، والوصلات الثلاثية، والمخفضات، والأكواع، والأغطية. نلتزم بمعايير ASTM، وANSI، وJIS، وDIN، وGB، وغيرها، ونغطي جميع أنواع الفولاذ تقريبًا.

للاستفسار أو طلب الشراء، يُرجى التواصل معنا.

الجوال: 86-13668807131

الموقع الإلكتروني: https://www.authenticfitting.com/

العنوان: مقاطعة منغكون هوي ذاتية الحكم، مدينة تسانغتشو، مقاطعة خبي

البريد الإلكتروني: authentic013@steelpipes-fitting.com