لماذا يمكن لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 310 أن تتحمل درجات الحرارة العالية؟ بسبب المحتوى العالي من الكروم!

1. مقدمة إلى 310 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

في درجة حرارة الغرفة، يكون هيكل المصفوفة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 310 نقيًا. يظهر تركيبه الكيميائي في GB/T 24511-2017 في لقطة الشاشة أدناه. نظرًا لأن محتواه الاسمي من الكروم والنيكل يبلغ 25% و20% على التوالي، فإن 310 يسمى أيضًا '2520'.

غالبًا ما يستخدم 310 كمواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية بسبب قوتها الجيدة في درجات الحرارة العالية وليس من السهل أكسدتها عند درجات الحرارة المرتفعة. أظهرت الدراسات التجريبية أنه عندما تكون درجة الحرارة أقل من 1000 درجة مئوية، فإن معدل الأكسدة 310 يكون بطيئًا نسبيًا؛ إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع إلى 1200 درجة مئوية، فإن درجة الأكسدة 310 تتسارع. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يستخدم أيضًا في نقل وتخزين الأحماض القوية مثل حمض النيتريك بتركيز 65% إلى 85%.

2. لماذا يتحمل درجات الحرارة العالية؟

في بيئة ذات درجة حرارة عالية، يمكن لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 310 المقاومة للحرارة أن تحافظ على استقرار أدائها في جميع الجوانب ولا تتأثر بسهولة ببعض التآكل الخارجي والأكسدة وغيرها من الوسائط. ويرجع ذلك أساسًا إلى المحتوى العالي من الكروم في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 310 نفسها. عند مواجهة وسط مؤكسد، يمكن أن يتحد الكروم الموجود في المعدن الموجود على سطح أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 310 مع الأكسجين لتكوين Cr2O3. يمكن لفيلم الأكسيد هذا أن يمنع الأكسدة والتآكل.

طالما أن محتوى Cr في الفولاذ المقاوم للصدأ كافي، فإن طبقة أكسيد Cr2O3 يمكن أن تغطي بشكل مستمر سطح أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 310. عندما يصبح الفيلم أكثر سمكًا وأكثر سمكًا، فإنه سيوضع في النهاية على 'طبقة واقية' للفولاذ 310، والتي يمكن أن تمنع المعدن 310 الداخلي من الاتصال بالعالم الخارجي، وبالتالي منع المزيد من الأكسدة. وهذا أيضًا هو السبب الرئيسي الذي يجعل الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 310 تتمتع بمضادات أكسدة جيدة في درجات الحرارة المرتفعة.

3. دور عناصر الكروم والنيكل

الكروم (Cr): بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة، يمكن أن يحافظ الكروم على ثباته عند درجات حرارة عالية دون أكسدة أو سقوط. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون محتوى Cr مرتفعًا جدًا. إذا كانت عالية جدًا، ستنخفض أيضًا صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ نفسه، لأن Cr عبارة عن مكون يمكنه تعزيز ظهور α وتثبيط γ. الكثير من α يمكن أن يؤدي بسهولة إلى توليد بعض المراحل الهشة للمادة. لذلك، في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، نأمل أن يظل محتوى الكروم معتدلاً، مما لا يضمن أداء المادة في جميع الجوانب فحسب، بل يمنع أيضًا ظهور بعض المراحل الهشة.

النيكل (Ni): يعتبر Ni عنصرًا مهمًا جدًا في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المقاوم للحرارة، ويلعب دورًا إيجابيًا للغاية في تعزيز تكوين γ. في مخطط الطور، يمكن أن تؤدي الزيادة في محتوى Ni إلى جعل درجة حرارة الانتقال من γ إلى α منخفضة جدًا، مما يمكن أن يعزز استقرار بنية المصفوفة الأوستينيت. بالإضافة إلى ذلك، فإن الضبط المناسب لمحتوى Ni في الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن يحسن بشكل كبير الخواص الميكانيكية الشاملة للفولاذ المقاوم للصدأ ويضمن أداء اللحام الجيد.