به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»؛امروزه آهن به همراه آلیاژهایی که دارد، به عنوان یکی از مهم ترین مواد اولیه در صنایع مختلف شناخته می شود و تنوع بالای آن ها نیز سبب کاربرد های گوناگون شده است. ماده اولیه برای به دست آوردن آهن خام سنگ آهن است که پس از عملیات های استخراج، فراوری و احیا قابلیت تبدیل به آلیاژهای مختلف را دارد.
منظور از کاربرد آهن در صنایع پتروشیمی، استفاده از آلیاژهای این ماده است؛ زیرا این ماده به تنهایی خام بوده و قابلیت های مورد نیاز این صنعت ها را ندارد. با این وجود در صنعت پتروشیمی از آلیاژهای آهنی و غیر آهنی به صورت زیر استفاده می شود:
- آلیاژهای فولاد که به صورت ورق های فولادی سیاه و آلیاژی مختلف ساخته می شوند، در ساخت لوله ها و تجهیزات حفاری که برای استخراج نفت و گاز طبیعی مورد استفاده قرار می گیرند، کاربرد دارند. این موضوع به علت دارا بودن ویژگی ها و خواص مکانیکی و فیزیکی قوی، مقاومت رد برابر فشار و دما و ... می باشد.
- تجهیزات نفت و گاز شامل تانکرها، مخازن حمل و تحت فشار، برج های تقطیر و کمپرسور هایی هستند که به وسیله ورق سیاه فولادی در گریدهای مختلف ساخته می شوند.
- ایستگاه های پمپاژ در شبکه های نفت و گاز، در جهت بیشتر شدن فشار و جا به جایی سیالات کاربرد دارند که برای ساخت آن ها از آهن و فولاد استفاده می شود.
- به طور کلی در صنعت پتروشیمی و پالایش نفت، نیاز به تأسیساتی مانند مبدل ها حرارتی، برج های تقطیر و برخی از تجهیزات دیگر می باشد که آهن و فولاد به عنوان متریال اصلی ساخت این تأسیسات مورد استفاده قرار می گیرند.
- از دیگر کاربرد های آهن و فولاد در صنایع پتروشیمی می توان به لوله ها و تجهیزاتی مانند ابزارهای اندازه‌گیری و کنترل، تقطیر، راکتورها، حوضچه ها و برج های فرآیندی اشاره کرد.
با این وجود بهتر است بدانید آهن در عنوان استیل در این صنعت کاربردهای بسیاری را به خود اختصاص می دهد. البته بهتر است بدانید استیل میزان کمی کربن داشته و به علت مقاومت بالا در برابر رطوبت و خوردگی، حرارت زیاد، انعطاف پذیری و به طور کلی قوت مکانیکی در صنعت پتروشیمی برای موارد زیر به کار می رود:
- لوله ها و تجهیزات فشار قوی از جمله مهم ترین کاربردهای استیل به عنوان آلیاژی از آهن در صنعت پتروشیمی هستند. آن ها شامل لوله های تحت فشار بخار و گاز، انتقال مواد اولیه، تجهیزاتی مانند کولر و راکتور و البته صفحات تبادل حرارت هستند.
- استفاده از مبدل های حرارتی در صنعت پتروشیمی در جهت انتقال حرارت بین مایعات مختلف است و در ساخت آن ها نیز از استیل به علت داشتن خواص حرارتی و هدایت گرمای بالا و البته مقاومت در برابر عوامل تهدید کننده فولاد و آهن استفاده می شود.
- ساخت تانک های ذخیر سیالات خوراکی، مخازن مواد شیمیایی و گاز های فشرده
- ساخت تأسیسات پتروشیمی مانند برج ها، راکتورها، سیستم های جداسازی و ...
- ابزارهای اندازه گیری و کنترل که برای صحیح انجام شدن فرآیند ها مورد استفاده قرار می گیرند.
اهمیت ورق سیاه در صنایع مهم
.jpg)
میزان اهمیت ورق سیاه در صنایع مهم کشور در بررسی کاربرد این فلز در موارد زیر مشخص می شود:
صنعت خودروسازی : ساخت قطعات زیر بدنه خودرو، تولید شاسی یا چهارچوب در اتومبیل و سیستم تعلیق
صنعت پتروشیمی: ساخت انواع مخازن حمل، تحت فشار، مخازن گاز طبیعی، دیگ های بخار، تجهیزات انتقال، لوله های مختلف و سایر مواردی که در ابتدای مطلب ذکر شد.
تولید تجهیزات دریایی: ساخت کشتی ها، باربرها، سکوهای نفتی و دیگر تجهیزات مورد نیاز
صنایع نظامی: نیروی دریایی، نیروی هوایی و ارتش و ساخت سازه ها و تجهیزات مهم مانند جیپ ها، کامیون ها، تانک ها، وسایل نقلیه زمانی و هوایی شامل هلی کوپترها جت ها و سایر هواپیماها
ساختمان سازی: تجهیزات مهم در ساخت فرودگاه ها، ساختمان ها، استادیوم های ورزشی، انبار ها، ایستگاه ها و ریل های راه آهن، ایستگاه های وسایل نقلیه و... ، پروفیل های باز و بسته، ساخت میلگرد، نبشی، ناودانی، تیر آهن، چهار پهلو و ...، ساخت درب و پنجره، پروفیل یو پی وی سی، قوطی، لوله و ... ساخت تیر ورق ها، پروفیل های Z شکل به منظور ساخت پارکینگ ها، سالن های بزرگ، سقف سوله ها و...
حمل و نقل: ساخت ریل های راه آهن
کشاورزی: سد سازی، تولید سیلندر های گازی، پل سازی، ساخت سیلوها، ساخت بیل ها و چنگک ها
گستردگی کاربرد ورق سیاه به سبب ویژگی ها و مشخصات فنی آن می باشد. از جمله این مشخصات می توان به تنوع در بازه ضخامتی، گرید، مقاومت در برابر حرارت، رطوبت، خوردگی، استحکام کششی و تسلیم مناسب، مقاومت در برابر آب های شور و ... اشاره کرد. از نظر محدوده ابعادی نیز بهتر است بدانید ورق سیاه در ضخامت های 2/1 تا 100 میلی متر، عرض های 650 تا 4500 میلی متر و طول های متغیر بسته به رول یا شیت بودن آن تولید و عرضه می شود.
انواع ورق سیاه
.jpg)
دسته بندی ورق سیاه بر اساس نوع عرضه و گریدهای آن می باشد. همان طور که ذکر شد ورق سیاه به دو صورت رول و شیت عرضه می شود که نوع شیت آن نیز به دو صورت برش خورده و فابریک است. با این حال بهتر است بدانید این فلز از نظر گرید و کیفیت به دو دسته اصلی تقسیم بندی می شود:
- ورق سیاه معمولی ST37
- ورق سیاه صنعتی ST52
منظور از علامت های اختصاری که در کنار این دسته بندی ها آورده شده است، گریدهای ورق سیاه می باشد. در این علائم ST نماد مقاومت و عدد مقابل آن میزان استحکام کششی محصول است. به طور مثال استحکام کششی ورق سیاه معمولی که با گرید ST37 شناخته می شود، 370 مگاپاسکال می باشد. این فلز با داشتن انعطاف پذیری مطلوب به عنوان فولاد نرم نیز در بازار معرفی شده و علاوه بر استفاده از آن در تولید سایر ورق های فولادی، در صنایع لوله سازی، پروفیل سازی، قطعات خودرو ها، ساختمان سازی و ... کاربرد گسترده دارد.
ورق سیاه صنعتی یا همان ST52 به علت داشتن یک سری عناصر شیمیایی در ترکیبات خود از استحکام کششی بالاتری در حدود 520 مگاپاسکال برخوردار می باشد و علاوه بر داشتن مقاومت بالا در برابر ضربه و فشارهای قوی، وزن بسیار سبکی دارد؛ از این رو به آن ورق سیاه صنعتی گفته می شود. کاربرد این محصول در ساخت انواع مخازن تحت فشار و حمل، صنعت ساخت و ساز برای ساخت سازه های فلزی سنگین، اسکلت پل ها، سدسازی و سایر تجهیزات صنعتی به کار برده می شود.
با این وجود تفاوت این دو دسته بندی در میزان عناصری است که در ورق ST52 به مقدار بیشتری وجود دارد که مهم ترین آن ها کربن است. افزودن درصد بیشتر کربن به فلزات سبب افزایش میزان سختی در آن ها و در نتیجه کاهش انعطاف پذیری خواهد شد. البته هر چه کربن بیشتر شود، سبب افزایش شکنندگی محصول خواهد شد.
ابعاد ورق سیاه
به طور کلی بازه ابعادی ورق سیاه از نظر ضخامت، عرض و طول در این مطلب به صورت مختصر ذکر شد، اما باید گفت هر کارخانه محدوده ابعادی خاصی برای تولید این فلز دارد. اگر محصولات گرم به صورت رول باشند، محدودیتی در طول نداشته و بازه ضخامتی آن ها بین 2/1 تا 16 میلی متر و عرض آن ها نیز بین 650 تا 2000 میلی متر می باشد. دو کارخانه فولاد مبارکه و گیلان ورق سیاه را در این بازه ابعادی تولید می کنند.
نوع دیگری از این محصولات به صورت شیت عرضه می شود که توسط کارخانه کاویان در ضخامت 8 تا 50 میلی متر و در کارخانه اکسین در ضخامت 5 تا 100 میلی متر تولید می گردد. عرض این محصولات نیز بین 1000 تا 4500 میلی متر بسته به تولید کننده متفاوت بوده و طول آن ها نیز قابل سفارش مطابق با نیاز خریدار می باشد.
به فلزاتی که ضخامت آن ها بیشتر از 16 میلی متر باشد، ورق سیاه ضخیم بار و کمتر از این مقدار نازک بار گفته می شود. کارخانه اکسین و کاویان دو مورد از تولید کنندگان شیت های گرم ضخیم بار می باشند. با این وجود بهتر است بدانید نوع دیگری از محصولات فولادی ورق های آلیاژی (آتش خوار) هستند که از افزودن یک سری عناصر به ترکیبات ورق سیاه تولید می شوند.
نحوه تولید ورق سیاه
تولید ورق سیاه فرآیند بسیار طولانی دارد، اما در مقایسه با آن نحوه قیمت گذاری مقرون به صرفه ای دارد. ساخت این ورق فولادی پرکاربرد از سنگ آهن آغاز می شود. سنگ آهن از معادن مخصوص استخراج شده و تحت عملیات های فراوری مختلف و احیا قرار می گیرد تا با حذف ناخالصی های آن، آهن با عیار بالا و سپس آلیاژی به نام فولاد به دست آید. در این مراحل آنالیز شیمیایی محصول نهایی (گرید معمولی یا صنعتی) مشخص می شود.
فولاد مذاب پس از عبور از واحد ریخته گری (تعیین عرض تختال و ورق سیاه نهایی) و بخش های مختلف آن به تختال یا اسلب فولادی تبدیل می شود. با این وجود روند افزایش یا کاهش قیمت ورق سیاه فولادی بسته به میزان خلوص سنگ آهن، عملیات های احیا و نرخ اسلب فولادی دارد. البته عوامل دیگری مانند هزینه های احیا و حمل و نقل سنگ آهن، نوسانات بازار ارز و دلار، میزان عرضه و تقاضا در بورس، تحریم های اقتصادی و سیاسی در این موضوع دخیل هستند. تمامی این موارد بسته به سهمیه کارخانه، میزان نوسانات بازار شمش و ... متغیر است، اما برای اطلاع از قیمت دقیق بهتر است با یک مرجع معتبر تماس بگیرید یا به یک سایت به روز مانند آهن اینفو مراجعه نمایید.
با این وجود تولید ورق سیاه با قرار دادن تختال در کوره های پیش گرم کن تا دمای 1200 درجه سانتی گراد آغاز شده و پس از حرارت دیدن تحت عملیات پوسته شویی، سطح آن عاری از پوسته های سطحی در اثر حرارت ریخته گری خواهد شد. در این مرحله ورق تحت فرآیند نورد گرم قرار گرفته تا ضخامت آن تا 25 درصد کاهش یابد و به قطعات 40 میلی متری تبدیل شود. در مرحله نورد نهایی نیز ضخامت آن تا حد مورد نظر و اصلی خریدار کاهش یافته و در نهایت، واحد خنک کاری یا کولینگ سبب خنک شدن آن تا دمای 500 درجه می شود.
لازم به ذکر است میزان عناصر و گرید نهایی محصول در مرحله آنالیز شیمیایی فولاد مذاب تعیین شده و عرض آن نیز در واحد ریخته گری مشخص می گردد. پایان مراحل نیز با واحد کلاف پیچ انجام می گیرد. شیت ها در این واحد به صورت کویل یا کلاف در آمده و پس از سرد شدن کامل بسته بندی و ارسال می شوند.
البته باید گفت اگر محصولات به صورت شیت عرضه شوند، نیازی به واحد کلاف پیچ نبوده و به جای آن ورق ها توسط دستگاه برش مخصوص کارخانه در طول های مورد نظر خریداران برشکاری می گردند.
محاسبه وزن ورق سیاه
یکی از بهترین راه ها برای برآورد هزینه و حجم مورد نیاز ورق سیاه در یک پروژه، استفاده از جداول وزن ورق سیاه یا فرمول محاسبه وزن ورق های فولادی است. جداول وزن این محصول در وب سایت آهن اینفو قابل مشاهده هستند و به راحتی با داشتن پارامترهای اصلی محصول مورد نظر یعنی ضخامت، عرض و اگر به صورت شیت باشد، طول، می توانید وزن ورق سیاه را محاسبه کنید.
همچنین می توانید در نوار بالای وب سایت آهن اینفو، بر روی آیکن محاسبه وزن ورق های فولادی کلیک کرده و با استفاده از ابعاد، وزن شیت را به دست آورید. با این وجود فرمول محاسبه وزن ورق های فولادی به صورت زیر است:
ضخامت (میلی متر) * عرض (میلی متر) * طول (میلی متر) * (چگالی آهن به عنوان فلز پایه) ۷.85 = وزن ورق سیاه فولادی
نتیجه گیری
در این مطلب به بررسی کاربرد آهن و آلیاژهای آن در صنعت پتروشیمی پرداختیم. فلز از سنگ آهن به دست می آید و به صورت خام کاربرد خاصی ندارد، اما با افزودن یک سری عناصر و انجام عملیات های مختلف برای احیا آن، آلیاژهای فولادی تولید می شوند که کاربردهای بسیاری در تمامی صنایع دارند. یکی از مهم ترین محصولات فولادی ورق سیاه است که کاربردهای زیادی را در صنایع ذکر شده به خود اختصاص می دهد.
