کدام گرید از فولاد ضد‌زنگ برای مبلمان شهری مناسب است؟
فولاد ضد‌زنگ نقش ساختاری و کلیدی در مبلمان شهری دارد. در قلب ظاهر جذاب آن، مقاومتی است که آن را در برابر خوردگی و زنگ زدگی محافظت می‌کند.این ویژگی در مقایسه با فولاد نرم یا کربنی، که اگر بدون محافظت در فضای آزاد قرار گیرد دچار خوردگی می‌شود، یک مزیت بزرگ است. اجزایی از سازه که بیشتر در مجاورت عوامل خورنده هستند، باید به گونه‌ای ساخته شوند که طول عمر بالایی داشته باشند، بنابراین استفاده از فولاد ضد‌زنگ اغلب برای اجزای سازه ضروری است. مخصوصا ورق استیل 316 برای مبلمان شهری بسیار پرکاربرد است.
چرا فولاد زنگ نزن در برابر خوردگی مقاوم است؟
تمام گریدهای فولاد ضد‌زنگ حداقل 11 درصد کروم را دارند. کروم عنصر کلیدی در فولاد ضد‌زنگ است، زیرا یک لایه اکسیدی روی سطح فولاد تشکیل می‌دهد و آن را در برابر زنگ زدگی محافظت می‌کند. این لایه بسیار نازک و حدود 5 نانومتر است و تنها زمانی تشکیل می‌شود که سطح فولاد در معرض اکسیژن قرار گیرد و عامل اصلی محافظت فولاد استنلس استیل در برابر زنگ زدگی است.
اگر میزان کروم کمتر از 11 درصد باشد، میزان ضخامت لایه اکسید تشکیل شده به اندازه‌ای نیست که بتواند از فولاد محافظت کند و امکان زنگ زدگی وجود دارد. در واقع ارتباط مستقیمی بین مقدار کروم موجود در فولاد استنلس استیل و مقاومت آن در برابر خوردگی وجود دارد، یعنی هرچه میزان کروم بیشتر باشد، مقاومت در برابر خوردگی بیشتر می‌شود.
البته همه انواع فولاد ضد‌زنگ در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم نیستند، بنابراین انتخاب گرید مناسب فولاد ضد‌زنگ برای کاربردهای مختلف، امری بسیار مهم است. اگر از گریدی استفاده شود که مناسب نباشد، تقریباً به همان سرعت که فولاد ملایمِ بدون محافظ زنگ می‌زند، دچار خوردگی می‌شود.
انواع خوردگی
مهمترین خوردگی برای اتصالات مبلمان شهری، خوردگی ساحلی یا رنگ‌آمیزی چای است، که در واقع یک تغییر رنگ قهوه‌ای در سطح فولاد است. اگرچه این نوع خوردگی هیچ خطری برای مقاومت و استحکام فولاد ایجاد نمی‌کند، اما برای شکل ظاهری آن بسیار ناخوشایند است. رنگ‌آمیزی چای در اثر تشکیل یک لایه نمک روی سطح فلز ایجاد می‌شود و به آرامی فولاد را می‌خورد. این نوع خوردگی بیشتر در نواحی ساحلی، به دلیل وجود نمک ثابت در هوا، دیده می‌شود.
این نوع خوردگی تا فاصله 5 کیلومتری از ساحل یک خطر جدی است و بدیهی است که هر چه به ساحل نزدیک‌تر باشد، خطر بیشتر خواهد شد. اقدامات متعددی برای کاهش این خوردگی وجود دارد. بهترین پیشنهاد برای جلوگیری از‌این نوع خوردگی، استفاده از فولاد با عیار بالاتر مانند گرید 316 است.
گریدهای فولاد ضد‌زنگ
در واقع گریدهای فولاد ضد‌زنگ به ترکیب شیمیایی موجود در فولاد، مانند مقدار کروم یا آلیاژهای دیگر مانند نیکل یا مولیبدن، اشاره دارد. بیش از 150 گرید فولاد زنگ نزن وجود دارد، اما در معماری شهری تنها 2 گرید 304 و 316، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همه گریدها، حتی گریدهای دوبلکس مورد استفاده در صنعت نفت و گاز هم، در تعداد عناصر خورنده و مواد شیمیایی آنها محدودیت‌هایی دارند. به طور معمول، گریدهای ارزان تر (مثلا 304) در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارند. به عنوان مثال گرید 304، در دمای اتاق، در برابر اسید سولفوریک 3٪ مقاومت می‌کند در حالی که نوع 316 تا 20٪ هم مقاومت می‌کند.
150 گرید فولاد ضد‌زنگ در زیر مجموعه‌هایی به نام گروه‌های مارتنزیتی، فریتی، آستنیتی و دوبلکس دسته بندی می‌شوند. هر گروه بر اساس ساختار مولکولی خود طبقه بندی می‌شود و هر گروه ویژگی‌های عمومی متمایزی دارد.این مقاله به جای ارائه یک راهنمای متالورژیکی کامل برای تمام گریدهای فولاد ضد‌زنگ، فقط گریدهای مربوط به مبلمان شهری را بررسی می‌کند.
فولادهای ضد‌زنگ مارتنزیتی
این دسته از فولاد، به دلیل میزان کم کروم (12 تا 17 درصد)، به اندازه سایر گروه‌ها در برابر خوردگی مقاوم نیستند، ولی می‌توان با عملیات حرارتی آنها را مقاوم‌تر کرد. مزیت اصلی این گروه در چقرمگی آن نهفته است، فولادهای مارتنزیتی به سختی پوشیده می‌شوند.
گرید 410 فولاد ضد‌زنگ مارتنزیتی: ورق استیل 410 برای کاربرد عمومی، بسیار مقرون به صرفه است، خواص آن مقاوم در برابر خوردگی خوب نیست و برای کاربردهای داخلی مناسب است نه مبلمان خارجی شهری.
گرید 416: مشابه 410 است که به لطف افزایش محتوای گوگرد، ماشین‌کاری آن آسان است.
گرید 420 مارتنزیتی "گرید کارد و چنگال": اگرچه مقاومت در برابر خوردگی پایینی دارند، اما بسیار سخت پوشیده می‌شوند که آنها را برای استفاده در ساخت کارد و چنگال مناسب می‌کند.
فولادهای ضد‌زنگ فریتی
فولاد زنگ نزن فریتی نسبت به مارتنزیتی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد، ولی نه به اندازه آستنیتی. جدا از ساختار مولکولی، تفاوت اصلی بین فولادهای فریتی و آستنیتی در‌این است که فریت حاوی مقدار کمی نیکل است که معمولاً آن را مقرون به صرفه‌تر می‌کند.
گرید 404: گاهی اوقات در مبلمان شهری از فولاد با گرید کمتر از 304 یا 316، استفاده می‌شود، البته استفاده از آن بدون پوشش پودری توصیه نمی‌شود.
گرید 430: استنلس استیل 430 یک گرید فریتی رایج، دارای مشخصات با خواص متعادل است ولی برای استفاده در مبلمان فضای باز مناسب نیست زیرا مقاومت آن در برابر خوردگی بسیار کم است.
فولادهای زنگ نزن آستنیتی
رایج ترین گروه فولادهای ضد‌زنگ، که دو سوم کل تولید فولاد ضد‌زنگ را شامل می‌شود، فولاد آستنتینی است که به دلیل وجود مقداری بیشتری از کروم و نیکل، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و خواص مکانیکی بالایی دارد.
گرید 303: این گرید به لطف افزودن گوگرد و فسفر، ماشین‌کاری آسانی دارد و در گریدهای ISO با عنوان A1 نامیده می‌شود.
گرید 304: رایج ترین گرید فولاد ضد‌زنگ است و همچنین به عنوان 18/8 شناخته می‌شود که به ترکیب 18٪ کروم و 8٪ نیکل اشاره دارد و در گریدهای ISO با عنوان A2 نامیده می‌شود.
گرید 316: گرید توصیه شده برای معماری خارجی. به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی در محیط‌های دریایی به عنوان ضد‌زنگ "گرید دریایی " هم شناخته می‌شود و در گریدهای ISO به آن A4 می‌گویند. افزودن 2 درصد مولیبدن، دلیل اصلی مقاومت بالای گرید 316 در برابر خوردگی است که مقاومت بالایی در برابر خوردگی موضعی ناشی از یون‌های کلرید ایجاد می‌کند.
گرید 317: مقاومت آن در برابر خوردگی، به دلیل گنجاندن 3٪ مولیبدن، بیشتر از 316 است.
فولادهای ضد‌زنگ دوبلکس
با محتوای بالای (19٪ تا 30٪) کروم و (تقریباً 4٪) مولیبدن مشخص می‌شود و در سطح مولکولی، ترکیبی از ساختارهای آستنیتی و فریتی است و به همین دلیل به آنها گریدهای دوبلکس می‌گویند. البته این فولادها اغلب برای اهدافی فراتر از مبلمان شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت اصلی‌این نوع فولاد افزایش استحکام به جای مقاومت در برابر خوردگی است و به شدت در صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گرید 2205: یک گرید بسیار قوی که آن را برای محیط‌های با فشار بالا مناسب می‌کند.
نتیجه
نتیجه گیری نسبتاً ساده است. اگر قصد دارید فولاد ضد‌زنگ بدون پوشش پودری را به عنوان بخشی از مبلمان شهری استفاده کنید و محل پروژه در 10 کیلومتری ساحل است، باید گرید 316 را انتخاب کنید. برای پروژه‌ای که در 5 کیلومتری ساحل قرار دارد، باید گرید 316 را بدون پرداخت پولیش بالا انتخاب کنید. اگر سطح پولیش بالا مورد نظر است، شاید گرید دوبلکس مانند 2205 یا گرید آستنیتی بالاتر مانند 317 را در نظر بگیرید. از سوی دیگر، اگر موقعیت مکانی بیش از 10 کیلومتر از خط ساحلی باشد، 304 برای اکثر کاربردها مناسب‌تر است.
منبع: hamrahfelez.or
ارسال نظر