بزرگترین دلیل نارضایتی خریداران دستگاه های گرمایش تابشی پوسیدگی لوله ها و کاهش شدید بازدهی دستگاه های گرماتاب است ، اما دلیل این موضوع فقط استفاده از آلیاژ های غیر استاندارد و کاربردی برای دستگاه های گرماتاب است بر اساس نظر سازنده اصلی این دستگاه ها لوله های گرماتاب ها باید از آلیاژ آلومینایز تهیه شوند چرا که میزان پوسیدگی بسیار پایین و طول عمر بسیار بالا در این لوله ها در دستگاه های گرمایش تابشی بسیار مناسب است میزان تحمل سطح حرارتی در این آلیاژ بسیار بالا است در ادامه بیشتر با این آلیاژ آشنا خواهیم شد.
آلومینایز چیست؟
فولاد آلومینایز شده ترکیبی از فولاد و آلومینیوم می باشد. آلومینیوم و فولاد مواد تولیدی ایده آلی هستند. آلومینیوم دارای مقاومت شدید در برابر خوردگی است ، در حالی که فولاد به دلیل استحکام بسیار بالا خود قابل توجه است. اما هر دو این آلیاژ ها دارای ضعف هایی هستند. به طور مثال ، فولادهای ساده کربنی که فاقد مقدار کافی از عنصر کروم برای ایجاد یک لایه اکسید هستند، در برابر زنگ زدگی مقاومت زیادی ندارند. در همین حال، آلومینیوم خالص بسیار ضعیفتر از فولاد است. بنابراین متالورژیست ها این دو را با هم ترکیب کرده و ماده مطلوب تری را با نام فولاد آلومینایزه تولید کردند.
روش تولید آلومینایز
آلومینایز کردن در مذاب آلومینیوم برای مدت هاست که به عنوان روشی موفق و پایدار جهت ایجاد لایه نازک از آلومینیوم بر روی زیرلایه فولاد مطرح است تا خواص و شرایط سرویس را برای فولادها بهبود بخشد یکی از کاربردهای اصلی آن در بهبود مقاومت به خوردگی فولاد است. در این فرآیند وقتی سطح زیر لایه فولادی، تر (wet) می شود، آلومینیوم می تواند به درون آن نفوذ کند و ترکیب بین فلزی تشکیل دهد. به دلیل میکروسختی بالا و مقدار زیاد از آلومینیوم، لایه سطحی ترکیب در میان فلزی دارای مقاومت بسیار خوبی در مقابل سایش و خوردگی در دماهای بین 450 تا 980 درجه سانتی گراد از خود نشان خواهد داد.
با اکسید شدن لایه آلومینیوم، سطح زیر لایه فولادی به وسیله این اکسیدها که دارای ویژگی هایی از جمله نقطه ذوب بالا، سختی زیاد، پایداری ترمودینامیکی و ترشوندگی کم با مذاب آلومینوم هستند، محافظت خواهد شد. زاویه ترشوندگی بین آلومینیوم و مذاب آلومینیوم در زیر 900 درجه سانتی گراد برابر 138 درجه می باشد که در مقابل اکسید ها بیشترین مقدار است.
در دستگاه های گرماتاب به دلیل وجود حرارت مستقیم درون لوله ها تحمل گرمایی لوله ها بسیار مهم است ، لوله های آلومینایز در تمامی محصولات فاران تابش استفاده میشوند
خواص مکانیکی فولاد آلومینایز شده
- استحکام کششی 55000 psi
- استحکام تسلیم 40000 psi
- سختی 66 RBH
- مدول الاستیک 29000000 psi
- ضریب انبساط حرارتی ((in/in.F) 10-6 ) 6.7
فولاد آلومینایزه نوع اول این توان را دارد تا دمای 900 درجه فارنهایت بدون تغییر رنگ و تا دمای 1250 درجه فارنهایت بدون تغییر چندانی در مقیاس، مقاومت کند. در دمای بالای 900 درجه فارنهایت ، سطح شروع به آلیاژسازی با فولاد زیرلایه می کند و یک لایه نسوز با استحکام از آهن و آلومینیوم ایجاد می کند. پس از ایجاد شدن این لایه نسوز ، آلیاژ خاکستری رنگ دیگر به رنگ روشن اولیه خود برنمی گردد. این آلیاژ ایجاد شده مقاومت در برابر حرارت بسیار خوبی داشته و درجه حرارت سرویس را از نقطه ذوب آلومینیوم فراتر می برد.
فولاد آلومینایزه نوع دوم که غیر آلیاژی است، مقاومت حرارتی تا 900 درجه فارنهایت را به ارمغان می آورد اما استفاده از این نوع در دمایی بالاتر از دمای ذکر شده توصیه نمی شود. در مجموع، هر دو نوع از این ماده، نیمی از استحکام مکانیکی نرمال خود را تا دمای 900 درجه فارنهایت حفظ می کنند.
کاربردهای دیگر
فولادهای آلومینایزه نوع اول که مقاوم به حرارت هستند به طور گسترده در تجهیزاتی مثل وسایل آشپزخانه و لباسشویی، لوله های مبدل حرارتی، آبگرمکن ها، آسترهای اجاق گاز، صفحات بازتابنده، صدا خفه کن در اتوموبیل ها و اخیرا هم به عنوان فولاد پایه در میناکاری ظروف چینی کاربرد دارد .
فولادهای آلومینایزه نوع دوم که مقاوم به خوردگی اتمسفری هستند به منظور کاربردهایی نظیر پنل های ساختمان، ساخت سقف، سقف های سیلویی، یا محصولات محفظه های تهویه مطبوع، سقف های صنعتی موج دار و لوله های جوش مورد استفاده قرار می گیرند.
دامنه کاربرد فولادهای آلومینایزه مواردی از جمله پوشش های آلومیناید بر لوله های مبدل حرارتی از جنس فولاد ساده کربنی جهت تولید سولفوریک اسید ، بر روی فولادهای ضد زنگ S304 به منظور حذف واحدهای NOx و SOx در دودکش های جریان گاز،همچنین در توری های خنک کننده از جنس فولاد ضد زنگ ریخته گری در کارخانه های فراوری سیمان و فولادهای C2.25%Cr – 1%Moدر نقش لوله های آب در موتور بخار را شامل می شوند.
در ضمن کارخانجات فرآوری مواد شیمیایی نیز از فولادهای آلومینیزه بهره مند شده اند.
برای استفاده این لوله ها در دستگاه های گرمایش تابشی باید تمامی بخش های لوله از آلیاژ یکسان تهیه شده باشد و ما در فاران تابش با تضمین ارائه محصولات با لوله های آلومینایز در خدمت مشتریان گرامی هستیم.