براغي من الفولاذ المقاوم للصدأ عالية القوة | الشد والتآكل

قوة الشد – فئات الخصائص، والدرجات، والأداء في العالم الحقيقي

يتم تحديد قوة الشد للبراغي المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ حسب فئات الخصائص (على غرار درجات الفولاذ الكربوني 8.8، 10.9، 12.9) ولكن بترقيم مختلف. فيما يلي مقارنة شاملة لقوة الشد عبر درجات الفولاذ المقاوم للصدأ بناءً على ISO 3506-1 (الخصائص الميكانيكية لمثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للتآكل).

فهم فئات الملكية للبراغي غير القابل للصدأ. على عكس مسامير الفولاذ الكربوني المميزة بـ 8.8، 10.9 (حيث الرقم الأول هو 1/100 من قوة الشد بالميجا باسكال)، تستخدم البراغي غير القابل للصدأ فئة خاصية مكونة من رقم واحد أو رقمين: الفئة 50 (شد 500 ميجا باسكال)، الفئة 70 (700 ميجا باسكال)، الفئة 80 (800 ميجا باسكال). الفئة 100 (1000 ميجا باسكال) متاحة للدرجات المتصلبة بسبب هطول الأمطار. يتم ختم فئة الملكية على رأس المسمار (على سبيل المثال، A2-70 للفولاذ المقاوم للصدأ 304، الفئة 70؛ A4-80 للفولاذ المقاوم للصدأ 316، الفئة 80). بالنسبة للتطبيقات عالية القوة، حدد A4-80 (316، 800 ميجا باسكال) أو أعلى. لا تفترض أبدًا أن جميع البراغي غير القابلة للصدأ ذات قوة عالية - فالمعيار A2-50 (304، 500 ميجا باسكال) يتمتع بنسبة 60-70 بالمائة فقط من قوة المسمار الفولاذي الكربوني بدرجة 8.8 (800 ميجا باسكال).

العمل البارد يزيد من القوة بدون معالجة حرارية. لا يمكن معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (304، 316) بالحرارة من أجل تقويته. ومع ذلك، فإن العمل البارد (درفلة الخيط، وتشكيل الرأس، وسحب الأسلاك) يزيد من قوة الشد. يمكن للمسمار المصنوع من الأسلاك المعالجة على البارد أن يحقق الفئة 80 (800 ميجا باسكال) مقابل الفئة 50-70 للأسلاك غير المعالجة على البارد. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب أكثر من 800 ميجا باسكال، تكون درجات المارتنسيت أو تصلب الهطول ضرورية. ومع ذلك، فإن هذه الدرجات لديها مقاومة أقل للتآكل (انظر القسم 2).

متطلبات الشد في العالم الحقيقي حسب التطبيق:

• الخدمة الخفيفة (الأثاث، الإلكترونيات، الحوائط الجافة): 400-500 ميجا باسكال - A2-50 (304، فئة 50) كافية.
• الإنشاءات العامة (الدرابزين، الأقواس الهيكلية، الأسطح الخارجية): 600-800 ميجا باسكال – يوصى باستخدام A2-70 أو A4-70 (700 ميجا باسكال).
• الأجهزة البحرية، الشفاه النباتية الكيميائية، الاهتزاز العالي: 800-1000 ميجا باسكال - A4-80 (316، 800 ميجا باسكال) أو 410/431 مارتينسيتي (900-1000 ميجا باسكال) مع طلاء مضاد للتآكل.
• الفضاء الجوي، الآلات الثقيلة، النووية: 1,000-1,200 ميجا باسكال - 17-4 PH (630) أو دوبلكس 2205.

مثال حالة: استخدم مشروع إنشاء رصيف ساحلي براغي A2-70 (304، 700 ميجا باسكال) لتوصيلات الدرابزين. وبعد 18 شهرًا، أظهر 30 بالمائة تآكلًا في الشقوق عند جذور الخيوط (انظر القسم 2)، مما يتطلب الاستبدال. تم استخدام براغي A4-80 (316، 800 ميجا باسكال) مع طلاء PTFE. بعد 4 سنوات، لم يحدث أي تآكل أو تدهور في القوة - على الرغم من نفس فئة الشد، أثبتت المقاومة الفائقة للسبائك 316 أنها حاسمة في البيئة البحرية.

مقاومة التآكل – مقارنة درجات الأوستنيتي والمارتنسيتي والدوبلكس

مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ تأتي من طبقة أكسيد الكروم السلبية. ومع ذلك، فإن عناصر صناعة السبائك المختلفة (الكروم والنيكل والموليبدينوم والنيتروجين) تؤثر بشكل كبير على مقاومة التنقر، وتآكل الشقوق، والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. فيما يلي مقارنة تفصيلية تعتمد على الاختبار الموحد والأداء الميداني.

PREN (الرقم المكافئ لمقاومة التنقر) هو المقياس الرئيسي. PREN = %Cr 3.3 x %Mo 16 x %N. ارتفاع PREN يعني مقاومة أفضل للتنقر في بيئات الكلوريد. 304 (PREN 18-20) مناسب للاستخدام الداخلي والخارجي. 316 (PREN 24-26) يضيف 2-3 بالمائة من الموليبدينوم، مما يحسن مقاومة التنقر بشكل ملحوظ. بالنسبة لمناطق الرش البحري أو حمامات السباحة (التي تحتوي على نسبة عالية من الكلور)، يوصى باستخدام PREN أعلى من 32 - دوبلكس 2205 أو درجات الأوستنيتي الفائقة (904L، 254SMO). بالنسبة للتطبيقات البحرية المغمورة، يلزم استخدام PREN أعلى من 40 (درجات خاصة غير شائعة في المنتجات اللولبية القياسية).

تتمتع درجات المارتنسيت (410، 420، 431) بمقاومة أقل للتآكل. نظرًا لأن هذه الدرجات تحتوي على نسبة أقل من الكروم (12-14 بالمائة مقابل 18 بالمائة لـ 304) وقليل من النيكل أو الموليبدينوم أو لا تحتوي على أي منهما، فإن PREN الخاص بها هو 14-18 - مشابه لـ 430 غير القابل للصدأ. سوف تصدأ في البيئات الخارجية، خاصة بالقرب من السواحل أو في الأجواء الصناعية. إذا كانت القوة العالية (1000-1200 ميجا باسكال) مطلوبة للتطبيق الخارجي، فيجب طلاء المسمار المارتنسيتي (طلاء الزنك، أو Dacromet، أو PTFE). تظهر البراغي 410 غير المطلية صدأًا أحمر خلال 50-150 ساعة في اختبار رش الملح - أي ما يعادل 2-6 أسابيع من التعرض الساحلي. للاستخدام البحري، لا تختار أبدًا المارتينسيت بدون طلاء.

مخاطر التآكل الخاصة للمثبتات: البراغي معرضة بشكل خاص لتآكل الشقوق والتآكل الجلفاني. يحدث تآكل الشقوق في الوديان الخيطية حيث تكون مستويات الأكسجين منخفضة. يعتبر 316 أكثر مقاومة بكثير من 304، ولكن حتى 316 سوف يتعرض للتآكل إذا تم تجميعه في مياه البحر الراكدة لعدة أشهر. يحدث التآكل الجلفاني عندما يتلامس الفولاذ المقاوم للصدأ مع معدن أقل نقاء (الألومنيوم والفولاذ الكربوني) في المنحل بالكهرباء (الماء المالح). يعمل الفولاذ المقاوم للصدأ ككاثود، مما يؤدي إلى تسريع تآكل المعدن الآخر. الحلول: العزل باستخدام غسالات النايلون، أو استخدام مواد متوافقة، أو وضع مادة مانعة للتسرب لمنع دخول الإلكتروليت.

مقاومة التآكل بالبيئة:

• داخلي، جاف (المكاتب، المنازل، التدفئة والتهوية وتكييف الهواء): أي درجة أعمال غير القابل للصدأ (304 كحد أدنى). التآكل ليس مصدر قلق.
• خارجي، داخلي (غير ساحلي، تلوث منخفض): 304 مقبول لمدة 10-20 سنة. 316 موصى به لحياة أطول أو الهياكل الحرجة.
• خارجي، ساحلي (ضمن مسافة 5 كم من المحيط): 316 الحد الأدنى. 304 سيظهر الصدأ خلال 2-5 سنوات. يوصى باستخدام الدوبلكس لرش الملح المباشر.
• البحرية (القوارب والأرصفة المغمورة): دوبلكس 2205 أو 316 بطبقة ثقيلة. 316 وحده سوف يتآكل الشق في الخيوط خلال 3-7 سنوات من الغمر المستمر.
• مصانع الكيماويات وحمامات السباحة والصرف الصحي: 316 أو أعلى. 304 يفشل بسرعة في بيئات الكلور (تأليب خلال أشهر).
• تجهيز الأغذية الطبية: 316 (لمقاومة التآكل لعوامل التنظيف والأحماض) أو 304 (للبيئات الأقل عدوانية).

ل مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ عالية القوة عند استخدامه في البيئات الصعبة، فإن الاختيار الأمثل يوازن بين قوة الشد ومقاومة التآكل. للحصول على قوة عالية (800 ميجا باسكال) ومقاومة جيدة للتآكل، تكون الخيارات محدودة: A4-80 (316، يعمل على البارد حتى 800 ميجا باسكال) هو الأكثر شيوعًا. بالنسبة إلى 1000 ميجا باسكال مع مقاومة للتآكل مماثلة لـ 316، يلزم وجود دوبلكس 2205 أو 17-4 PH (630)، لكن كلاهما يكلف أكثر بكثير ويكون توفرهما أقل. بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية التي تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل، توفر A4-80 (316، الفئة 80) أفضل قيمة، حيث توفر قوة شد تبلغ 800 ميجا باسكال ومقاومة ممتازة للتنقر (PREN 24-26).

مصفوفة الاختيار العملي – مطابقة البراغي لمتطلبات التطبيق

استنادا إلى البيانات المذكورة أعلاه، استخدم هذا الإطار لتحديد المناسب مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ عالية القوة لاحتياجاتك المحددة.

ال مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ عالية القوة يتطلب السوق اختيارًا دقيقًا للسبائك - غالبًا ما يتم التوفيق بين قوة الشد ومقاومة التآكل. توفر الدرجات الأوستنيتي (304، 316) أفضل مقاومة للتآكل ولكن بقوة أقل (بحد أقصى 800 ميجا باسكال). توفر درجات المارتنسيتي ودرجة الحموضة قوة أعلى (1000-1200 ميجا باسكال) ولكنها أقل مقاومة للتآكل، مما يتطلب طلاءات للاستخدام الخارجي. بالنسبة لمعظم التطبيقات المطلوبة (البناء الساحلي، المصانع الكيماوية، تجهيز الأغذية)، يوفر A4-80 (316، الفئة 80) التوازن الأمثل: قوة شد تبلغ 800 ميجا باسكال ومقاومة التآكل PREN 24-26. بالنسبة للبيئات القاسية (الغمر المستمر في مياه البحر، والمواد الكيميائية عالية الكلوريد)، قم بالترقية إلى الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (PREN 32-38) على الرغم من علاوة التكلفة 2-3x. اطلب دائمًا تقارير اختبار المواد (MTR) للتطبيقات المهمة - وتحقق من نتائج اختبار الشد (ISO 3506-1) ومقاومة الحفر (ASTM G48 لاختبار كلوريد الحديديك). مع اختيار الدرجة المناسبة ومواصفات الطلاء، توفر البراغي المقاومة للصدأ عالية القوة 20-50 عامًا من الخدمة الخالية من الصيانة.