ورق استیل در بویلر

  
بویلر یا دیگ بخار وسیله ای شامل یک مخزن (مخزن تحت فشار) بوده که در داخل آن تعدادی لوله و تیوب وجود دارد. از این وسیله معمولا جهت تولید بخار استفاده می شود. بدین منظور یک سیال (عموما آب) درون بویلر جریان می یابد و با حرارت دهی سیال، بخار ایجاد می گردد. این حرارت معمولا از انرژی حاصل از احتراق سوخت های فسیلی تامین می گردد. بخار خروجی از بویلرها برای مصارفی نظیر تولید برق، صنایع کاغذسازی، غذایی و..... استفاده می شود. علاوه بر موارد نام برده، بویلرها یکی از اصلی ترین سیستم ها و تجهیزات موجود در پالایشگاه ها و کارخانجات شیمیایی هستند. بنابراین طراحی و ساخت بویلر جهت سرویس دهی در چنین محیط هایی می بایست از اهمیت بالایی برخوردار است. انتخاب مواد یکی از مهم ترین فاکتورها و پارمترهای کلیدی در ساخت این تجهیزات می باشد. انتخاب متریال معمولا وابسته به نوع محیط کارگاهی می باشد. در بین انواع آلیاژهای مختلف فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل) همواره یکی از اصلی ترین متریال جهت ساخت بویلرها می باشند. در میان انواع رده های آلیاژی از این فولادها ورق استیل نسوز (گریدهای 309 و 310) جهت ساخت بویلر به ویژه بویلرهایی که تحت دماهای بالا کار می کنند استفاده شده است.

در ادامه به ابتدا به معرفی ابتدا به معرفی ورق استیل 309 و 310 (استنلس استیل های نسوز) پرداخته و سپس دلایل استفاده از این فولادها در بویلرسازی بررسی می گردد.  

در بین فولادهای زنگ نزن، گریدهای 309 و 310 تحت عنوان استنلس استیل نسوز شناخته می شوند. استیل S 309 و S 310 رده های کم کربن فولادهای زنگ نزن 309 و 310 هستند که مقاومت بیشتری در برابر رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای دارند. 

عنصر آلیاژی (%)	استیل 309	استیل S 309	استیل 310	استیل S 310
کربن (C)	0.02	0.08	0.25	0.08
منگنز (Mn)	2	2	2	2
سیلسیم (Si)	1	1	1.5	1.5
فسفر (P)	0.045	0.045	0.045	0.045
گوگرد (S)	0.03	0.03	0.03	0.03
کروم (Cr)	22-24	22-24	24-26	24-26
نیکل (Ni)	12-15	12-15	19-22	19-22
آهن (Fe)	عنصر پایه	عنصر پایه	عنصر پایه	عنصر پایه

همانطورکه در جدول 1 ملاحظه می شود. این فولادها حاوی مقادیر بالایی از عناصری نظیر کروم و نیکل هستند. به همین دلیل مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون بالاتری نسبت به دیگر گریدهای آستنیتی سری 300 دارند. بالاتر بودن کروم و نیکل علاوه بر تغییر خواص، افزایش قیمت را نیز به دنبال دارد. به عنوان مثال ورق استیل 310 با دارابودن 24 الی 26 درصد کروم و 19 الی 22 درصد نیکل بالاترین قیمت را در بین استنلس استیل های سری 300 دارد. 

همانطورکه از نام استنلس استیل های نسوز پیداست این فولادها جهت بکارگیری در دماهای بالا توسعه یافته اند. گریدهای 309 و 310 بنابر دارابودن مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا و به طور کلی عملکرد مناسبی که از خود در دمای بالا نشان می دهند در ساخت بویلر استفاده شده اند. عمده ترین دلایل انتخاب استیل های نسوز جهت ساخت این تجهیزات عبارتنداز:

بویلرها هم در معرض سیالات قرار دارند و هم در معرض حرارت، بنابراین آلیاژی که برای ساخت این تجهیزات استفاده می شود باید دارای مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون در دمای بالا باشد. ورق استیل 309 و 310 معمولا در دمای بالا مقاومت خوبی دارند. به عنوان مثال گرید 309 معمولا در سرویس دهی های پیوسته تا دمای  C ֯ 1093 و در سرویس دهی های غیر پیوسته تا دمای  C ֯ 982 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. استنلس استیل 310 نیز در سرویس دهی های متناوب تا دمای  C֯ 1035 دارای مقاومت به اکسیداسیون خوبی است. در سرویس دهی های پیوسته نیز حداکثر تا دمای  C֯ 1150 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. 

بویلرها در معرض دمای بالا کار می کنند بنابراین باید خواص مکانیکی خوبی نیز در این دماها داشته باشند. یکی دیگر از ویژگی هایی که منجر به توسعه بکارگیری استیل های نسوز 309 و 310 در ساخت بویلر شده دارا بودن خواص مکانیکی مناسب در دماهای بالاست.

فولاد زنگ نزن ماده ای نیست که حرارت را به سرعت انتقال دهد. بنابراین استنلس استیل ها همچون ورق استیل 310 و 309 یک ماده عایق خوب نیز محسوب می شوند. بویلرهای زنگ نزن معمولا به صورت دو جداره ساخته می شوند. بنابراین این بویلرها یک عایق اضافی نیز دارند و بدین ترتیب گرمای کمتری را از طریق ژاکت مخزن بویلر از دست می دهند. این ویژگی از اتلاف زمان هنگام حرارت دهی نیز جلوگیری می کند.

با توجه به مطالب و ویژگی هایی که تا به اینجا شاره شد می توان گفت که ورق استیل نسوز یک ماده مناسب و فوق العاده برای ساخت بویلرها می باشد.