1. خصائص الأداء والاستخدامات والسيناريوهات القابلة للتطبيق
SA302GrB عبارة عن صفيحة فولاذية منخفضة السبائك وعالية القوة من سبائك المنغنيز والموليبدينوم والنيكل، وهي مطابقة لمعيار ASTM A302 ومصممة للاستخدام في المعدات ذات درجات الحرارة والضغوط العالية، مثل أوعية الضغط والغلايات. تشمل خصائص أدائها الأساسية ما يلي:
خصائص ميكانيكية ممتازة: قوة الشد ≥550 ميجا باسكال، وقوة الخضوع ≥345 ميجا باسكال، والاستطالة ≥18%، وصلابة الصدمات تتوافق مع معيار ASTM A20.
أداء لحام جيد: يدعم اللحام بالقوس اليدوي، واللحام بالقوس المغمور، واللحام المحمي بالغاز، وغيرها من العمليات، ويتطلب التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام لمنع التشققات.
مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل: يبقى مستقرًا ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى 450 درجة مئوية، وهو مناسب لبيئات الوسائط المسببة للتآكل مثل الأحماض والقلويات.
خفيف الوزن وعالي القوة: من خلال تصميم منخفض السبائك، مع تقليل وزن الهيكل، يتم تحسين قدرة تحمل الضغط وتقليل تكلفة تصنيع المعدات.
السيناريوهات القابلة للتطبيق: المعدات الرئيسية في مجالات البتروكيماويات، وغلايات محطات الطاقة، ومحطات الطاقة النووية، وتوليد الطاقة الكهرومائية، وما إلى ذلك، مثل المفاعلات، والمبادلات الحرارية، والخزانات الكروية، وأوعية ضغط المفاعلات النووية، وأسطوانات الغلايات، وما إلى ذلك.
2. المكونات الرئيسية، ومعايير الأداء، والخصائص الميكانيكية
التركيب الكيميائي (تحليل الانصهار):
C (الكربون): ≤0.25% (≤0.20% عندما يكون السمك ≤25 مم)
Mn (المنغنيز): 1.07%-1.62% (1.15%-1.50% عندما يكون السمك ≤25 مم)
الفوسفور (P): ≤0.035% (بعض المعايير تتطلب ≤0.025%)
الكبريت (S): ≤0.035% (بعض المعايير تتطلب ≤0.025%)
السيليكون (Si): 0.13%-0.45%
الموليبدينوم (Mo): 0.41%-0.64% (تتطلب بعض المعايير 0.45%-0.60%)
النيكل (Ni): 0.40%-0.70% (في نطاق سمك معين)
معايير الأداء:
قوة الشد: 550-690 ميجا باسكال (80-100 كيلوباسكال)
قوة الخضوع: ≥345 ميجا باسكال (50 كيلوباسكال)
الاستطالة: ≥15% عندما يكون طول القياس 200 مم، ≥18% عندما يكون طول القياس 50 مم
حالة المعالجة الحرارية: التسليم في حالة التطبيع، أو التطبيع + التطبيع أو الدرفلة المتحكم بها، وتكون معالجة التطبيع مطلوبة عندما يكون السمك > 50 مم.
مزايا الأداء الميكانيكي:
توازن بين القوة العالية والمتانة: عند قوة شد تتراوح بين 550-690 ميجا باسكال، فإنه لا يزال يحافظ على استطالة ≥18%، مما يضمن قدرة المعدات على مقاومة الكسر الهش.
بنية الحبيبات الدقيقة: تلبي متطلبات حجم الحبيبات الدقيقة لمعيار A20/A20M وتحسن مقاومة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة.
3. حالات التطبيق والمزايا
صناعة البتروكيماويات:
حالة تطبيقية: تستخدم إحدى شركات البتروكيماويات ألواح الصلب 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 لتآكل الهيدروجين، والكشف عن عيوب اللحامات بنسبة 100% باستخدام الموجات فوق الصوتية يضمن سلامة المعدات.
موقع محطة الطاقة النووية:
حالة تطبيقية: يستخدم وعاء ضغط المفاعل في محطة طاقة نووية صفائح فولاذية من نوع SA302GrB بسماكة 120 مم. ومن خلال المعالجة بالتطبيع والتلطيف، تتحسن مقاومة الإشعاع بنسبة 30%.
الميزة: نسبة الموليبدينوم من 0.45٪ إلى 0.60٪ تمنع التقصف الناتج عن تشعيع النيوترونات وتفي بمتطلبات مواصفات ASME.
حقل غلايات محطة توليد الطاقة:
حالة التطبيق: تعتمد أسطوانة الغلاية فوق الحرجة على صفيحة فولاذية SA302GrB، والتي تعمل عند 540 درجة مئوية و25 ميجا باسكال، وتم تمديد عمرها الافتراضي إلى 30 عامًا.
الميزة: تصل قوة التحمل في درجات الحرارة العالية لفترة قصيرة 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 صفيحة فولاذية من نوع SA302GrB ويجتاز 200000 اختبار إجهاد في بيئة تتراوح درجة حرارتها من -20 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية.
الميزة: صلابة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة (≥27 جول عند -20 درجة مئوية) تلبي متطلبات المناخ القاسية للمناطق الجبلية.
4. السلامة وحماية البيئة والأهمية الصناعية
أمان:
اجتاز اختبار الصدمة ASTM A20 (طاقة الصدمة ذات الشق V ≥34 جول عند -20 درجة مئوية)، مما يضمن أن خطر الكسر الهش في درجات الحرارة المنخفضة أقل من 0.1٪.
تكون صلابة المنطقة المتأثرة بالحرارة في اللحام ≤350 HV لمنع التشقق الناتج عن الهيدروجين.
حماية البيئة:
يؤدي محتوى الموليبدينوم بنسبة 0.41٪ - 0.64٪ إلى تقليل استخدام النيكل وتقليل انبعاثات المعادن الثقيلة.
يتوافق مع توجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن تقييد استخدام المواد الخطرة ويحظر استخدام المواد الضارة مثل الرصاص والزئبق.
الأهمية الصناعية:
يمثل هذا المنتج 25% من سوق ألواح الصلب لأوعية الضغط العالمية، وهو مادة أساسية لتوطين معدات الطاقة النووية والبتروكيماوية.
يدعم نطاقًا واسعًا من 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 التي تعمل في درجات حرارة وضغوط عالية، وذلك بفضل قوتها العالية ومقاومتها للتآكل وسهولة لحامها. ويجعلها توازنها بين السلامة وحماية البيئة والفعالية من حيث التكلفة لا غنى عنها في مجالات الطاقة النووية والبتروكيماويات والطاقة وغيرها، كما أنها تدفع بتطوير المعدات الصناعية نحو مزيد من الكفاءة والأمان.
تاريخ النشر: 4 يونيو 2025