1. خصائص الأداء والاستخدامات والسيناريوهات القابلة للتطبيق
SA302GrB عبارة عن صفيحة فولاذية منخفضة السبائك، عالية القوة، مصنوعة من سبائك المنغنيز والموليبدينوم والنيكل، وتنتمي إلى معيار ASTM A302، وهي مصممة للمعدات عالية الحرارة والضغط، مثل أوعية الضغط والغلايات. تشمل خصائص أدائها الأساسية ما يلي:
خصائص ميكانيكية ممتازة: قوة الشد ≥550 ميجا باسكال، قوة الخضوع ≥345 ميجا باسكال، الاستطالة ≥18%، وصلابة التأثير تلبي معيار ASTM A20.
أداء لحام جيد: يدعم اللحام القوسي اليدوي، واللحام القوسي المغمور، واللحام المحمي بالغاز وغيرها من العمليات، كما يتطلب التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام لمنع التشققات.
مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل: تظل مستقرة ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى 450 درجة مئوية، وهي مناسبة لبيئات الوسائط المسببة للتآكل مثل الأحماض والقلويات.
خفيف الوزن وعالي القوة: من خلال تصميم السبائك المنخفضة، مع تقليل وزن الهيكل، يتم تحسين قدرة تحمل الضغط وتقليل تكلفة تصنيع المعدات.
السيناريوهات القابلة للتطبيق: المعدات الرئيسية في مجالات البتروكيماويات، ومراجل محطات الطاقة، ومحطات الطاقة النووية، وتوليد الطاقة الكهرومائية، وما إلى ذلك، مثل المفاعلات، والمبادلات الحرارية، والخزانات الكروية، وأوعية الضغط في المفاعلات النووية، وبراميل الغلايات، وما إلى ذلك.
2. المكونات الرئيسية ومعايير الأداء والخصائص الميكانيكية
التركيب الكيميائي (تحليل الانصهار):
C (الكربون): ≤0.25% (≤0.20% عندما يكون السُمك ≤25 مم)
Mn (المنجنيز): 1.07%-1.62% (1.15%-1.50% عندما يكون السمك ≤25 مم)
P (الفوسفور): ≤0.035% (بعض المعايير تتطلب ≤0.025%)
S (الكبريت): ≤0.035% (تتطلب بعض المعايير ≤0.025%)
Si (السيليكون): 0.13%-0.45%
الموليبدينوم (Mo): 0.41%-0.64% (بعض المعايير تتطلب 0.45%-0.60%)
النيكل (Ni): 0.40%-0.70% (بعض نطاقات السُمك)
معايير الأداء:
قوة الشد: 550-690 ميجا باسكال (80-100 كيلو باسكال)
قوة الخضوع: ≥345 ميجا باسكال (50 كيلو باسكال)
الاستطالة: ≥15% عندما يكون طول المقياس 200 مم، ≥18% عندما يكون طول المقياس 50 مم
حالة المعالجة الحرارية: التسليم في حالة التطبيع، التطبيع + التلطيف أو الدرفلة المتحكم بها، تكون المعالجة التطبيعية مطلوبة عندما تكون السُمك >50 مم.
مزايا الأداء الميكانيكي:
توازن القوة العالية والصلابة: عند قوة شد 550-690 ميجا باسكال، فإنه لا يزال يحافظ على استطالة ≥ 18٪، مما يضمن قدرة المعدات على مقاومة الكسر الهش.
هيكل الحبيبات الدقيقة: يلبي متطلبات حجم الحبيبات الدقيقة لمعيار A20/A20M ويحسن من قوة تحمل الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة.
3. حالات التطبيق والمزايا
صناعة البتروكيماويات:
حالة التطبيق: تستخدم إحدى شركات البتروكيماويات صفائح الفولاذ SA302GrB لتصنيع مفاعلات الضغط العالي، والتي تعمل بشكل مستمر لمدة 5 سنوات عند 400 درجة مئوية و30 ميجا باسكال دون تشققات أو تشوه.
المزايا: مقاومة ممتازة للتآكل الهيدروجيني، والكشف عن عيوب اللحام بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100% يضمن سلامة المعدات.
مجال محطة الطاقة النووية:
حالة تطبيقية: وعاء ضغط مفاعل محطة الطاقة النووية مصنوع من صفيحة فولاذية SA302GrB بسمك 120 مم. بفضل المعالجة بالتطبيع والتصلب، تتحسن مقاومة الإشعاع بنسبة 30%.
الميزة: محتوى الموليبدينوم بنسبة 0.45٪ - 0.60٪ يمنع هشاشة الإشعاع النيوتروني ويلبي متطلبات مواصفات ASME.
مجال غلاية محطة الطاقة:
حالة التطبيق: تعتمد أسطوانة المرجل فوق الحرجة على لوحة فولاذية SA302GrB، والتي تعمل عند 540 درجة مئوية و25 ميجا باسكال، وتمتد مدة خدمتها إلى 30 عامًا.
الميزة: تصل قوة التحمل القصيرة الأجل في درجات الحرارة العالية إلى 690 ميجا باسكال، وهو أخف بنسبة 15% من الفولاذ الكربوني ويقلل من استهلاك الطاقة.
مجال توليد الطاقة الكهرومائية:
حالة التطبيق: يعتمد أنبوب المياه عالي الضغط لمحطة الطاقة الكهرومائية على لوحة فولاذية SA302GrB ويجتاز 200000 اختبار تعب في بيئة تتراوح من -20 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية.
الميزة: مقاومة الصدمات عند درجات الحرارة المنخفضة (≥27 J عند -20 درجة مئوية) تلبي متطلبات المناخ القاسية للمناطق الجبلية.
4. السلامة وحماية البيئة والأهمية الصناعية
أمان:
اجتاز اختبار التأثير ASTM A20 (طاقة التأثير على شكل V ≥34 J عند -20 درجة مئوية)، مما يضمن أن خطر الكسر الهش في درجات الحرارة المنخفضة أقل من 0.1%.
صلابة المنطقة المتأثرة بالحرارة في اللحام هي ≤350 HV لمنع التشقق الناجم عن الهيدروجين.
حماية البيئة:
يقلل محتوى الموليبدينوم بنسبة 0.41% - 0.64% من استخدام النيكل ويقلل من انبعاثات المعادن الثقيلة.
يتوافق مع توجيه الاتحاد الأوروبي RoHS ويحظر استخدام المواد الضارة مثل الرصاص والزئبق.
الأهمية الصناعية:
إنها تمثل 25% من سوق صفائح الفولاذ للأوعية الضغطية العالمية وهي مادة أساسية لتوطين معدات الطاقة النووية والبتروكيماويات.
يدعم نطاق واسع من تطبيقات درجات الحرارة من -20 درجة مئوية إلى 450 درجة مئوية، ويحسن كفاءة تشغيل المعدات بنسبة 15% -20% مقارنة بالفولاذ الكربوني التقليدي.
خاتمة
أصبحت صفائح الفولاذ SA302GrB المادة الأساسية في المعدات الصناعية الحديثة عالية الحرارة والضغط، بفضل قوتها العالية ومقاومتها للتآكل وسهولة لحامها. إن توازنها بين السلامة وحماية البيئة والفعالية من حيث التكلفة يجعلها لا غنى عنها في مجالات الطاقة النووية والبتروكيماويات والطاقة وغيرها، مما يدفع تطوير المعدات الصناعية نحو اتجاه أكثر كفاءة وأمانًا.
وقت النشر: 4 يونيو 2025