در قلب هر فرآیند صنعتی، چه در نیروگاه‌ها و چه در پالایشگاه‌ها، سازه‌های فلزی با چالشی دائمی روبرو هستند: حرارت شدید. در دماهای عملیاتی بالا، فولادهای معمولی به سرعت مقاومت خود را از دست داده، دچار اکسیداسیون، تغییر شکل و "پوسته‌پوسته شدن" (Scaling) می‌شوند. اینجاست که نیاز به آلیاژهای فوق‌العاده مقاوم، یعنی ورق‌های استیل نسوز، حیاتی می‌شود. این ورق‌ها، نه تنها پایداری مکانیکی خود را در دماهای بالای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد حفظ می‌کنند، بلکه با تشکیل یک لایه محافظتی پایدار، عمر مفید تجهیزات را تضمین می‌نمایند. انتخاب گرید صحیح این ورق‌ها، پیچیده‌ترین و حیاتی‌ترین تصمیم در طراحی تجهیزات حرارتی است.

ورق استیل نسوز چیست و چه تفاوتی با استیل معمولی دارد؟

برای درک فرآیند خرید انواع استیل از وارد کننده و انتخاب درست، ابتدا باید به این پرسش پاسخ داد: ورق استیل نسوز چیست و چرا می‌تواند دماهای بالاتر از ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند؟

استیل‌های نسوز در واقع فولادهای زنگ‌نزدنی هستند که به طور خاص برای مقاومت در برابر دو پدیده اصلی در دماهای بالا مهندسی شده‌اند: ۱. اکسیداسیون (Scaling): در دمای بالا، اکسیژن با فلز واکنش داده و اکسیدهایی تولید می‌کند که به صورت پوسته‌های زنگ‌زده از سطح جدا می‌شوند و به اصطلاح "پوسته‌پوسته شدن" رخ می‌دهد. ۲. کاهش استحکام (Creep): در اثر حرارت طولانی‌مدت، فلز شروع به تغییر شکل آرام و دائمی می‌کند که در نهایت منجر به شکست سازه می‌شود.

عناصر کلیدی در استیل نسوز، کروم (Cr) و نیکل (Ni) هستند. درصد بالای کروم (بالای ۲۳%) لایه‌ای از اکسید کروم (Cr₂O₃) ایجاد می‌کند که یک لایه پسیو بسیار پایدار در برابر حرارت است و مانع از نفوذ اکسیژن به فلز زیرین می‌شود. نیکل بالا نیز ساختار آستنیتی فولاد را حفظ کرده و مقاومت آن را در برابر تنش و خزش در دمای بالا افزایش می‌دهد. ورق‌های نسوز معمولاً از خانواده آستنیتی‌ها با درصد آلیاژی بسیار بالا (سری ۳۰۰) هستند و مقاومت حرارتی آن‌ها بین ۶۰۰ تا ۱۱۵۰ درجه سانتی‌گراد متغیر است.

گرید شناسی تخصصی استیل‌های نسوز: از ۳۱۰S تا ۳۲۱

آلیاژهای نسوز بر اساس میزان نیکل و کروم و افزودن عناصر تثبیت‌کننده، به گریدهای مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام برای یک محدوده دمایی و محیط شیمیایی خاص مناسب هستند.

گرید ۳۱۰S: استاندارد طلایی مقاومت حرارتی

گرید ۳۱۰S (و ۳۱۰) رایج‌ترین و شناخته‌شده‌ترین گرید در بازار ورق استیل نسوز است. این گرید دارای تقریباً ۲۵٪ کروم و ۲۰٪ نیکل است و مقاومت اکسیداسیون عالی تا دمای حدود ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد را فراهم می‌کند. حرف "S" در نام آن به معنی کربن پایین (Low Carbon) است که قابلیت جوشکاری آن را بهبود بخشیده و ریسک شکنندگی پس از جوش را کاهش می‌دهد. این گرید برای ساخت اجزای داخلی کوره‌ها، مبدل‌های حرارتی و مشعل‌ها یک انتخاب ایده‌آل است.

گرید ۳۰۹: تعادل بین هزینه و مقاومت

گرید ۳۰۹ با ۱۲ تا ۱۶ درصد نیکل، در مقایسه با ۳۱۰S مقاومت حرارتی کمی پایین‌تری دارد (تا ۹۸۰ درجه سانتی‌گراد) اما اغلب به دلیل قیمت نسبتاً پایین‌تر، در مواردی که دماهای عملیاتی زیر ۹۵۰ درجه سانتی‌گراد هستند، به‌عنوان یک جایگزین مقرون‌به‌صرفه استفاده می‌شود. این گرید نیز قابلیت جوشکاری و فرم‌دهی بسیار خوبی دارد.

گرید ۳۲۱ و ۳۴۷: قهرمانان مقاومت در برابر خوردگی میان‌دانه‌ای

گریدهای ۳۲۱ و ۳۴۷ به ترتیب با تیتانیوم (Ti) و نیوبیوم (Nb) تثبیت شده‌اند. این تثبیت‌کننده‌ها به طور موثری از تشکیل کاربید کروم در مرز دانه‌ها در محدوده دمایی حساس (۴۵۰ تا ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد) جلوگیری می‌کنند. این پدیده، معروف به "خوردگی میان‌دانه‌ای"، یکی از دلایل اصلی شکست استیل‌های معمولی پس از جوشکاری است. بنابراین، برای ساخت تجهیزاتی که نیاز به جوشکاری فراوان دارند و قرار است در معرض دماهای متوسط به بالا قرار گیرند (مانند اگزوزهای صنعتی یا خطوط بخار)، خرید انواع استیل از وارد کننده از نوع ۳۲۱ یا ۳۴۷ ضروری است.

کاربردهای مهم و حیاتی ورق استیل نسوز در صنایع حرارتی و کوره‌ها

کاربرد ورق استیل نسوز در زیرساخت‌های حیاتی، مستقیماً با ایمنی و بهره‌وری عملیاتی مرتبط است. این محصولات در نقاطی به کار می‌روند که امکان استفاده از سایر فلزات وجود ندارد:

صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها

در ریفرمرها (Reformers) و کراکینگ‌های کاتالیستی، ورق‌های نسوز در ساخت تیوب‌ها، لوله‌های داخلی و فن‌هایی که گازهای داغ را جابه‌جا می‌کنند، ضروری است. پایداری حرارتی ورق استیل نسوز چیست تضمین می‌کند که فرآیندهای شیمیایی تحت دمای دقیق و بدون خطر شکست مواد انجام شود.

کوره‌ها و خشک‌کن ‌های صنعتی

اجزای داخلی کوره‌های سیمان، کوره‌های عملیات حرارتی فولاد، و کوره‌های سرامیک، همگی به ورق‌های نسوز نیاز دارند. از ساخت محفظه احتراق تا کف و دیواره‌های داخلی کوره که دمای ثابت و بالا را تحمل می‌کنند، گرید ۳۱۰S بهترین عملکرد را از خود نشان می‌دهد.

ساخت مبدل ‌های حرارتی

در مبدل‌هایی که سیالات با دمای بسیار بالا باید با سیالات سردتر تبادل حرارت کنند، ورق استیل نسوز برای ساخت صفحات و تیوب‌ها به کار می‌رود. مقاومت این ورق‌ها در برابر شوک حرارتی (تغییر دمای ناگهانی) و خوردگی در دمای بالا، عمر مفید مبدل را به شدت افزایش می‌دهد. برای این منظور، اغلب گریدهای ۳۰۹ و ۳۱۰ ترجیح داده می‌شوند.

عوامل اصلی تعیین‌کننده قیمت انواع ورق استیل شیت شده

قیمت انواع ورق استیل شیت شده تابعی از عوامل زیر است:

1. محتوای نیکل و کروم: همان‌طور که اشاره شد، نیکل و کروم گران‌ترین عناصر در ترکیب استیل هستند. هرچه درصد این دو عنصر بالاتر باشد (مانند گرید ۳۱۰S)، قیمت ورق نیز بیشتر خواهد بود. نوسانات بورس جهانی نیکل، تأثیر مستقیمی بر قیمت استیل نسوز دارد.
2. ضخامت و ابعاد ورق: ورق‌های ضخیم‌تر برای ساخت اجزای تحمل بار در کوره و ورق‌های نازک‌تر برای پوشش‌های محافظ استفاده می‌شوند. افزایش ضخامت، قیمت را به صورت خطی افزایش می‌دهد.
3. کشور سازنده: برند و کشور مبدأ تولیدکننده (مانند ژاپن، آلمان، کره) به دلیل تفاوت در کیفیت فرآیند و دقت آلیاژسازی، بر قیمت نهایی تأثیر می‌گذارند.
4. نوع پرداخت (Finish): ورق‌های شیت شده که به صورت تخت عرضه می‌شوند، قیمت مشخصی دارند که بسته به نوع پرداخت سطحی (مثلاً No. 1 یا ۲B) متغیر است.