مهندسی سازه : اشنایی با ورقه های فولادی - نسخه قابل چاپ +- Parsi Coders (http://parsicoders.com) +-- انجمن: Other sections (http://parsicoders.com/forumdisplay.php?fid=71) +--- انجمن: Science (http://parsicoders.com/forumdisplay.php?fid=73) +--- موضوع: مهندسی سازه : اشنایی با ورقه های فولادی (/showthread.php?tid=5620)

مهندسی سازه : اشنایی با ورقه های فولادی - asma.daneshjo - 10-10-2017 ۱- ورق های سیاه به ورقهایی می گویند که کاربردهای ساختمانی دارد واز نظر کیفیت به اصطلاح ازST۳۳شروع می شود وبه ST۵۲ختم می شود.ورقهایST۳۷ازنظرسختی ونرمی معمولی میباشد و هرچه پایین تر از st۳۷باشد ورق نرم تر می شود.به عبارتی هرچه عنصر کربن در ورق های فولادی بیشتر باشد ورق سخت ترمی باشد مانند ST۵۲.ورق های گرم در کارخانه های فولادسازی مستقیماً از شمش ورق (بیلت) و گنداله آهن تولید می شود و اولین مراحل تولید ورق می باشد.برخی ورق های فولادی در گروه گرم(سیاه) می باشد. که قابل کشش می باشد، جهت بدنه کشتی و ماشین آلات سنگین که اصطلاحاً DD۱۱و DD۱۲و DD۱۳و همچنین STW۲۲و STW ۲۴که نرم تر می باشد. قابل استفاده است و برخی دیگر در گروه گرم (سیاه) می باشد که سخت می باشد جهت تولید لوله های تحت فشار و مخازن نفتی و غیره با استانداردهای SPHT۱-SPHT۲-SPHT۳-SPHT۴همچنین ورق های A۲۸۵با گرید GR سی © با ۹۰ A۵۹۶با گرید GR ۵۵تا ۹۰ نیز برای مخازن تحت فشار و سیلندرهای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند. ۲-ورق های اسید شویی ورق های اسید شویی شده نیز از ورق های گرم تولید می شود که طی پروسه ایی اسیدشویی می شوند و زغال های سطحی ورق و مقداری از ناخالصی ها گرفته می شود و قدری ظاهر ورق براق تر می شود یعنی نزدیک به ورق روغنی است.ورق های دیگری که برای لوله های نفت و گاز مناسب می باشند کیفیت GRB و X۴۲وx۴۶و x۵۲ psl ۲را دارا هستند.همچنین برای کشتی سازی ورق های با کیفیت GR.A و NVA می باشد. برخی ورق های فولادی جهت رینگ و شاسی اتومبیل بکار میرود که بایستی ضد سایش و سخت باشند که از کیفیت SAPH ۳۷۰-SAPH ۳۱۰تاSAPH۴۴۰برخوردارند.همچن� �ن کیفیت QSTE۳۸۰نیز ضد سایش و سخت میباشد. ۳-ورق های گالوانیزه از ورق های سرد (روغنی) تولید می شود که ورق ها طی پروسه ای نسبتاً طولانی در تمام سطح ورق مقدار چندین میکرون فلز روی را در سطح ورق می نشانند تا ورق در مقابل زنگ زدگی مقارم شود و هر چقدر مقدار فلز روی (zn) بیشتر پوشانیده شده باشد اصطلاحاً کتینگ ورق بالاتر می رود ورق های چینی معمولاً کتینگ ۱۰۰ الی ۱۲۰ و ورق های کره ای ژاپنی و هندی و غیره تا کتینگ ۱۸۰را دارا هستند. ۴-ورق سیاه ورق سیاه در ۲ نوع ورق سیاه صنعتی و ورق سیاه معمولی و در استانداردهای مختلف تولید می شود که این مجموعه تنها در نوع معمولی آن استاندارد st ۳۷ را و در نوع صنعتی آن استاندارد st 52، A283 – GR C، A285-GR C، A516 –GR ۶۰ ,۷۰ را فروش دارد. ورق سیاه ST ۳۷ بیشتر برای مصارف ساختمانی(ساختمان ها-سوله ها و …) مصرف می شود ولی ورق های صنعتی در مصارف و پروژه های صنعتی کاربرد دارد از قبیل سد سازی، پروژه های پتروشیمی، مخزن سازی و …. این اقلام در دو شکل مختلف وارد بازار می شود: رول و شیت (البته ورق تنها تا ضخامت ۱۵ میل می تواند در دو شکل رول و یا شیت وارد بازار شود و از سایز ۱۵ میل به بالا تنها به صورت شیت خام وارد بازار می شود.) هر دوی این دو شکل ورق قابل برش به سایز های مختلف می باشد. کاربرد های ورق سیاه ورق های نورد گرم (ورق سیاه ) در صنایع مختلفی از جمله صنعت ساختمان ، تانکر سازی ، خودروسازی ، مخازن خاص ، کشتی سازی و صنایع سنگین فلزی و … کاربد دارند. ورق سیاه به دو شکل کلی رول فرم و فابریک تولید می شوند . ضخامت ورق سیاه ضخامت ورق سیاه از ۱/۵ میلی متر شروع شده و نهایتا به ۱۰۰ میلی متر ختم می شود. ابعاد فیزیکی ورق سیاه در حالت رول فرم عرض ورق های سیاه بسته به ضخامت چهار عرض ۱۰۰ سانت و ۱۲۵ سانت و ۱۵۰ سانت و ۲۰۰ سانت را دارا خواهند بود.طبعا در حالت رول فرم محدودیت طولی وجود نخواهد داشت. در حالت فابریک نیز بسته به مقدار سفارش می توان هر اندازه و ابعادی را تولید کرد اما بعضی ابعاد مرسوم و پرکاربرد هستند. این ابعاد مرسوم و طبیعتا موجود به شرح زیر می باشند : • ورق سیاه ابعاد ۲۰۰۰*۱۰۰۰ میلی متر • ورق سیاه ابعاد ۲۵۰۰*۱۲۵۰ میلی متر • ورق سیاه ابعاد ۶۰۰۰*۱۰۰۰ میلی متر • ورق سیاه ابعاد ۶۰۰۰*۱۵۰۰ میلی متر • ورق سیاه ابعاد ۶۰۰۰*۲۰۰۰ میلی متر • ورق سیاه ابعاد ۱۲۰۰۰*۲۰۰۰ میلی متر استاندارد های ورق سیاه ورق سیاه را معمولا با استاندارد ST37 می شناسند. سایر استاندارد ها و کاربرد ها در صفحه استاندارد ها و همچنین در انتهای این مقاله قابل رویت هستند. نکته : برای محاسبه وزن ورق از فرمول محاسبه وزن ورق به شرح ذیل استفاده نمایید: وزن ورق سیاه = طول ورق(میلی متر) * عرض ورق (میلی متر) *ضخامت (میلی متر)* چگالی ورق چگالی آهن : در حالت استاندارد عدد ۷٫۸۶ تعریف شده است اما برای محاسبه منطقی بهتر است از عدد ۸ استفاده نمایید. ۸ عدد تجربی است که تلورانس ضخامت را پوشش می دهد. ورق گالوانیزه آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند. ماهیت آهن گالوانیزه در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند و آهن به عنوان کاتدبکار می‌رود. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد. حلبی در حلبی هایی که از آن ، قوطی می‌سازند، عمل معکوسی انجام می‌شود. در حلبی ، بر روی آهن ، پوشش قلع بکار رفته است و عمل معکوس آهن گالوانیزه انجام می‌شود. چون آهن فلزی فعالتر از قلع است و پتانسیل احیاء قلع بیشتر از آهن است و به عنوان کاتد در حلبی به کار می‌رود و آهن آند می‌شود. البته در صورتی که پوشش قلع بشکند، خوردگی آهن در زیر این پوشش پیش می‌رود. علت استفاده از آهن گالوانیزه آهن گالوانیزه ، آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند. ماهیت آهن گالوانیزه در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند بکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد. خوردگی یا زنگ زدن آهن فقط در حضور اکسیژن و آب صورت می‌گیرد. در جایی بر سطح جسم آهنی، اکسایش آهن انجام می‌شود و آند را تشکیل می‌دهد و در جایی دیگر سطح آن جسم که (O2(g و H2O وجود دارد، کاهش انجام می‌شود و کاتد را تشکیل می‌دهد و در نتیجه این عمل، ایجاد یک سلول ولتایی یا پیل ولتایی یا الکتروشیمیایی بسیار کوچک است. الکترونهای تولید شده در ناحیه آندی در میان آهن بسوی ناحیه کاتدی حرکت می‌کند. کاربرد : از آهن گالوانیزه در ساختن لوازمی مثل لوله بخاری ، کانال کولر ، کابینت آشپزخانه ، شیروانی منازل ، لوله‌های آب و هر جا که احتمال خوردگی آهن و خسارت وجود دارد، استفاده می‌شود. اصطلاح فولاد (Steel) برای آلیاژهای آهن که تا حدود ۱،۵ درصد کربن دارند و غالبا با فلزهای دیگر همراهند، بکار می‌رود. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن ، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد. مزایای ورقهای گالوانیزه چیست؟ استفاده از ورقهای گالوانیزه ۱۰ فایده خواهد داشت که عبارتند از: • هزینه کمتر: برای انجام عملیات گالوانیزینگ، در مقایسه با سایر روشهای معمول جلوگیری از خوردگی، نیاز به هزینه کمتری خواهد بود. • هزینه کمتر برای تعمیرات و نگهداری: حتی در شرایطی که انجام عملیات گالوانیزینگ در مقایسه با سایر روشهای جلوگیری از خوردگی، هزینه برتر است، اجرای آن به دلیل عدم نیاز به تعمیرات پرهزینه‏، توصیه می شود. • طول عمر زیاد: طول عمر ورقهای پوشش داده شده با روی‏ در محیط های کاملا خورنده، در حدود ۲۰ تا ۳۰ سال است • اعتبار: استانداردهای مختلف در خصوص گالوانیزینگ ورقهای فولادی، درزمینه ایجاد پوششهای نازک بحث می کنند و این نشان دهنده آن است که طول عمر و نحوه عملکرد لایه روی‏، برای مصرف کننده قابل اعتماد است • دوام پوشش: پوشش ایجاد شده از طریق قیمت ورق گالوانیزه به دلیل داشتن یک ساختار متالورژیکی خاص، دارای مقاومت مناسب در برابر صدمات مکانیکی، سایش و خوردگی خواهد بود • محافظت در برابر صدمات محیطی به صورت اتوماتیک: پوششهای گالوانیزه به دلیل آنکه در فولاد نفوذ کرده و به عنوان کاتد عمل می کنند، به همین دلیل خواهد توانست مقاطع ریز موجود در روی سطح فولاد را در برابر صدمات محیطی و خورندگی، محافظت نمایند • محافظت کامل: پوشش ایجاد شده می تواند کلیه نقاط و سطوح فولاد را اعم از گوشه ها، جاهای کوچک و فرورفتگیها پر نموده و از خوردگی آنها جلوگیری کند. در این زمینه هیچ پوششی بهتر از پوشش گالوانیزه عمل نخواهد کرد • بازرسی آسان: پوشش گالوانیزه را به راحتی و بدون نیاز با هیچ آزمایش مخربی و تنها از طریق چشم می توان کنترل و بازرسی نمود (در شرایط خاص که نیاز به ارائه تضمین برای کنترل کیفیت است، نیاز به آزمایشهای مخرب می باشد) • رسیدن به هدف در زمان کوتاه: در صورتی که نیاز باشد از ورقهای گالوانیزه در محل استفاده شود، در این حالت نیاز به صرف زمان برای آماده سازی سطح، رنگ کردن و یا بازرسی نخواهد بود • محافظت کامل توسط پوشش گالوانیزه: پروسه گالوانیزه وابسته به شرایط آب و هوائی نمی باشد گالوانیزه با روش غوطه وری گرم چیست ؟ فرایند خوردگی در مجاورت آب ، اکسیژن و سایر عناصر خورنده موجود در محیط ، که بر سطح فولاد نفوذ می کنند ، تشدید می شود ،حبابهای ناشی از زنگ زدگی سریعاً رشد کرده و زمانی که این حباب ها می ترکند ،آثار زنگ زدگی بر سطح ورق آهن و فولاد کاملا آشکار می گردد و نیاز به ترمیم یا جایگزینی قسمت آسیب دیده (پوسته شده)می باشد . راه حل این مشکل پوشش گالوانیزه می باشد، که از یک سری لایه های آلیاژی روی- آهن در اندازه های مولکولی تشکیل شده ، که بصورت متالورژیکی به سطح ورق می چسبند و مانع از پیشروی سریع فرایند خوردگی شده و منجر به محافظت فولاد در برابر خوردگی می شود. تاریخچه گالوانیزه به سال ۱۷۴۲ ، زمانی که یک شیمیدان فرانسوی به نام ملوین در سمیناری روشی را برای پوشش آهن با فروبردن آن در مذاب روی ارایه کرد ، بر می گردد . در سال ۱۸۳۶ یک شیمیدان فرانسوی دیگر به نام سورل ، به روشی برای پوشش آهن با روی ، بعد از تمیز کردن اولیه آن با اسید سولفوریک وفر و بردن آن درفلاکس کلرید آمونیوم ، دست یافت . موفقیت های تجاری فرایند گالوانیزه،از بین صدها روش موجود برای محافظت از خوردگی در ۱۴۰ سال گذشته ، به اثبات رسیده است. گالوانیزاسیون به روش غوطه وری گرم ، فرایندی برای ایجاد پوشش روی بر سطح آهن یا فولاد با فرو بردن آن در حمامی حاوی روی مذاب ، می باشد . سادگی پروسه گالوانیزه ،یکی از مزایای بارز این روش به سایر روش های محافظت در برابر خوردگی است . مقاومت به خوردگی ورق های فولادی با فرایند پوشش روی ایجاد می گردد و متناسب با ضخامت پوشش . روی و شرایط محیطی می باشد. مقاومت به خوردگی این محصولات را می توان با رنگ کردن یاپوشش کویل بالا برد . روش گالوانیزاسیون با روش غوطه وری گرم ،بیش از هر روش دیگری فولاد را در برابر خوردگی محافظت می کند گالوانیزاسیون با روش غوطه وری گرم یا محافظت مرزی یکی از قدیمی ترین و پر استفاده ترین روش ها در محافظت از خوردگی می باشد که از طریق ایجاد یک لایه محافظ بین الکترولیت در محیط و فولاد یا آهن عمل می کند. از مهمترین خواص این لایه محافظ،چسبندگی آن به فلز پایه و مقاومت به سایش آن می باشد. فرایند گالوانیزه ،بیش از یک لایه محافظ می باشد ،این لایه در حقیقت جزیی از سطح فولاد می گردد که نسبت به فولاد زیر لایه، آند می باشد .چون روی با محیط اطراف واکنش می دهد و پوشش گالوانیزه به طور پیوسته تغییر می کند. روی با محیط اطراف برای تشکیل یک لایه محافظ اکسید روی ، هیدروکسید روی و کربنات روی ، واکنش می دهد .کربنات روی با مرور زمان به صورت یک زمینه مناسب برای رنگ کردن ، عمل می کند. پوشش روی به دو صورت زیر از زیر لایه محافظت می کند: • تشکیل پیوند های متالورژیکی بین پوشش و زیر لایه ، که به صورت لایه محافظ عمل می کند • پوشش برای محافظت از زیر لایه خود را فدا می کند • بعلاوه ، گالوانیزه کردن برای محافظت آهن و فولاد بدلیل هزینه کم ، راحتی کاربرد ، راحتی تعمیرات و نگهداری مطلوب می باشد .بسیاری دیگر از روش های استفاده از روی برای جلوگیری از خوردگی بکار می رود مانند پوشش های فدا شونده که با عنوان محافظت کاتدی شناخته می شوند ، و یا رنگ های غنی از روی،که هیچ کدام از این روش ها نمی توانند با گالوانیزاسیون با روش غوطه وری گرم رقابت کنند ضخامت پوشش های گالوانیزه استانداردهای متفاوتی مینیمم ضخامت پوشش های گالوانیزه را تعیین می کنند.مینیمم ضخامت پوشش توسط گالوانیزه کنندگان تعیین می شود مهمترین فاکتورهایی که ضخامت و ظاهر پوشش گالوانیزه را تحت تاثیر قرار می دهد عبارتند از: • ترکیب شیمیایی فولاد • شرایط سطحی • کار سرد انجام شده روی فولاد قبل از گالوانیزه • زمان غوطه وری در حمام • نرخ خارج کردن از حمام • متالورژی فرایند گالوانیزه • نرخ سرد کردن فولاد ترکیب شیمیایی فولادی که گالوانیزه می شود ،بسیار مهم است ، به عنوان مثال ، مقدار سیلیکون و فسفر موجود در فولاد شدیدا ضخامت و ظاهر پوشش گالوانیزه را تحت تاثیر قرار می دهد .مقدار ۰٫۰۴ % سیلیکون یا بیشتر و یا مقدار ۰٫۰۵ % فسفر یا بیشتر در فولاد منجر به ضخیم شدن پوشش می شود ،که شامل آلیاژهای آهن –روی می باشد. کربن ، سولفور و منگنز موجود در فولاد اثر کمی در ضخامت پوشش گالوانیزه دارد. تاثیر سیلیکون در ضخامت پوشش ترکییات مشخصی از فولاد رشد لایه آلیاژی آهن _ روی را تشدید می کند که در نهایت پوشش گالوانیزه که شامل آلیاژهای روی_آهن می باشد به جای ظاهری درخشان ، خاکستری تیره و مات می باشد مقاومت به خوردگی این پوشش خاکستری تیره و مات معادل مقاومت به خوردگی پوشش گالوانیزه با ظاهر درخشان ، می باشد. از آنجاییکه واکنش گالوانیزه یک فرایند نفوذی است ، بالا بودن دما و یا طولانی شدن زمان غوطه وری منجر به تشکیل لایه های آلیاژی ضخیم تری می شود، مانند سایر فرایند های نفوذی ، در مراحل اول واکنش سریع پیشروی کرده و در ادامه با رشد لایه های آلیاژی وضخیم تر شدن آنها سرعت آن کاهش می یابد. طولانی تر شدن زمان غوطه وری از یک حد مشخص، تاثیر زمان ،ناچیز می باشد . در گالوانیزه کردن فولاد هایی که بیش از ۰٫۰۴ درصد سیلیکون دارند ، فرایند گالوانیزه به طور مشخصی ، تغییر می کند. ضخامت خارجی ترین لایه روی شدیدا به نرخ خارج کردن نمونه از حمام روی بستگی دارد . سریع خارج کردن نمونه از حمام روی ، منجر به ضخیم تر شدن پوشش روی می گردد .برای تطبیق با استانداردهای خاصی ,برای اندازه گیری ضخامت پوشش نیاز است که چند نقطه از آن اندازه گیری شده و سپس میانگین آنها ضخامت نهایی پوشش در نظر گرفته شود. ورق رنگی معمولاً ورق های گالوانیزه را در کوره های خاص رنگ پاشی می کنند تا ورق رنگی تولید شود. ورق های رنگی در سقف سالن ها و کانکس مورد استفاده است. ورق های رنگی در رنگ های متنوعی تولید می شود که دارای استاندارد یکسانی در تمام دنیا می باشد. این استاندارد به نام رال رنگ شناخته می شود، تقریبا بیش از ۱۶ رنگ متنوع ورق رنگی تولید می شود که عبارتند از: سفید یخچالی – رال ۹۰۱۶ ، کرم – رال ۹۰۱۰ ، قرمز – رال ۳۰۰۰ ، قرمز گوجه ای – رال ۳۰۲۰ ، آبی نیسانی – رال ۵۰۱۵ ، آبی کاربنی – رال ۵۰۱۸ ، نارنجی – رال ۲۰۰۴ و رال ۲۰۰۳ ، زرد – رال ۱۰۲۳ ، زرد لیمویی – رال ۱۰۲۸ ، بنفش – رال ۴۰۰۵ ، سبز چمنی – رال ۶۰۲۴ ، سبز تیره – رال ۶۰ ۱۸ ، صورتی – رال ۴۰۰۳ ، قهوه ای رنگ سفال – رال ۸۰۰۴ ، قهوه ای سوخته ۸۰۱۸ ورق اسیدشوئی ورق‌های اسید شویی شده نیز از ورق‌های گرم تولید می‌شود که طی پروسه ایی اسید شویی می‌شوند و زغال‌های سطحی ورق و مقداری از ناخالصی‌ها گرفته می‌شود و قدری ظاهر ورق براق‌تر می‌شود یعنی نزدیک به ورق روغنی است. به فرآیندی که طی آن چربی های روی ورقی که توسط نورد گرم به ضخامت دلخواه رسیده است، با استفاده از اسید کلریدریک از ورق زدوده می شود، اسیدشویی می گویند. بخشی از محصول تولیدی در واحد نورد گرم جهت شستشوی سطح ورق بوسیله اسید، به واحد اسید شوئی انتقال می یابد.در خطوط اسیدشوئی کلافها پس از باز شدن توسط قرقره های باز کننده وارد حوضچه های اسید از نوع اسید کلر یدر یک شده و در آنجا جهت اکسیدزدایی شسته می شو ند. این کلاف ها پس از شسته شدن و خارج شدن از حوضچه های اسید توسط آب شسته شده و با عبور از تو نل هوای گرم خشک می شوند.پس از عملیات اسید شو ئی بخشی ازمحصول به صورت کلاف اسید شوئی شده به بازار عرضه و بخش عمده آن برای تولید محصولات سرد به واحد نورد سرد انتقال می یابد. کاربردهای ورق اسیدشوئی: • مصارف ساختمانی: تولید لوله و پروفیل و غیره • اتومبیل سازی: قسمتهای ساختمانی و چرخ اتومبیل قطعات خودرو و اجزاء داخلی آن (ر ینگ و شاسی) • صنایع لوله سازی تولید انواع لوله های انتقال آب ، نفت و گاز • تولید مخازن گاز ،مایع و مخازن تحت فشار • فرم دهی مجدد جهت محصولات گالوانیزه • فرم دهی سرد و کشش عمیق سیلندر گاز ضخامت ورق اسیدشویی از ضخامت ۱٫۵ میلی متر تا ۶ میلی متر تولید می شود. ابعاد فیزیکی ورق اسید شویی معمولا به دو صورت رول و شیت (فابریک و برشی) توید می شوند. رول ها معمولا در دو عرض ۱۰۰ سانتی متر و ۱۲۵ سانتی متر تولید می شود. ورق های اسید شور فابریک نیز دارای ابعاد زیر هستند: ورق اسیدشور شده ۱۰۰۰*۲۰۰۰ میلی متر ورق اسیدشور شده ۱۲۵۰*۲۵۰۰ میلی متر وزن ورق اسیدشویی وزن ورق های اسید شویی مانند ورق های نورد گرم (سیاه) می باشند. ورق‌های دیگری که برای لوله های نفت و گاز مناسب می‌باشند کیفیت GRB و X۴۲وx۴۶و x۵۲ psl ۲را دارا هستند.