با توجه به کمبود آب شیرین در سطح جهان، تلاش های زیادی برای رفع این معضل در حال انجام می باشد. تاسیس نیروگاه های نمک زدایی از جمله کارهایی است که می تواند به تامین آب شیرین کمک کند و در عین حال دسترسی به منابع آبِ قابل اطمینان را تضمین کند.
تجهیزات نمک زدایی به ماده ای نیاز دارند تا بتوانند در برابر خوردگیِ تهاجمی ناشی از آب دریا و آب شور مقاومت کنند. استفاده از ورق استیل 316 در ساخت تجهیزات تولید آب شیرین، به پایداری هرچه بیشترِ صنعت نمک زدایی کمک می کند. این آلیاژ که تحت نام ورق استیل ضد اسید نیز شناخته می شود، با توجه به دوام بالا و حداقل نیاز به فرآیند های تعمیر و نگهداری، از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است و در بحث انتخاب مواد، یکی از بهترین گزینه ها محسوب می شود. سطح بالای محتوای بازیافتی و برخورداری از 100 درصد قابلیت بازیافت در پایان عمر، سنگ بنای شاخصه ی زیست محیطی این ماده محبوب می باشد.
انتخاب فولادهای ضدزنگ برای هر کاربرد، تضمین می کند که هزینه نگهداری آن کم است، دوام طولانی دارد و در پایان عمر نیز به راحتی بازیافت می شود. این موضوع باعث می شود که این مواد در کاربردهای خانگی (مثلاً تولید یخچال و فریزر، ماشین لباسشویی و . . .) و همچنین در کاربردهای صنعتی (مانند حمل و نقل مواد غذایی، شیمیایی و دارویی) انتخابی اقتصادی باشد.
فولاد زنگ نزن همچنین از خواص مکانیکی بهتری نسبت به بیشتر فلزات برخوردار است. مقاومت در برابر حرارت و خوردگی باعث می شود که این آلیاژ در صنعت حمل و نقل، ساختمان یا کاربردهای عمومی مانند راه آهن، مترو، تونل ها و پل ها گزینه مناسبی باشد.
آب با ارزش ترین منبع ماست. در حال حاضر، کمبود آب در بسیاری از مناطق جهان به علت افزایش جمعیت، تقاضای بیشتر برای آب و کاهش منابع آب شیرین، مشکلی بزرگ می باشد. به همین دلیل تولید جهانی آب شیرین به طور چشمگیری افزایش یافته است. با وجود اینکه بیش از 12.5 هزار کارخانه در بیش از 120 کشور جهان در حال فعالیت اند، تنها یک درصد از آب آشامیدنی در سطح دنیا توسط کارخانه های نمک زدایی تولید می شود.
تکنولوژی های حرارتی و غشایی دو روش اصلی برای شیرین سازی آب هستند. روش های حرارتی نمک زدایی شامل تقطیر چند مرحله ای (MSF) و تقطیر چند اثره (MED) می باشد، در حالیکه روش های غشایی شامل اُسمُز معکوس (RO) و الکترودیالیز/ الکترودیالیز معکوس (ED/EDR) است. فولاد های زنگ نزن در درجه ی اول، با توجه به خواص مقاومت در برابر خوردگی، در همه ی این فناوری ها مورد استفاده قرار می گیرد.
تمامی فرآیندهای نمک زدایی با یک روش واحد کار می کنند. آب شور ورودی، به دو قسمت تصفیه شده و کنسانتره تقسیم می شود. آب تصفیه شده دارای نمک بسیار کمی است، این در حالی است که کنسانتره نمک بیشتری نسبت آب دریا دارد. یکی از الزامات مهم در این خصوص، استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی در ساخت کارخانه است. معیارهای انتخاب و طراحی مواد تحت شرایط خاص عملکردی قرار دارند (منظور از شرایط عملکردی، شرایطی است که مواد در طول عمر خود در معرض آن قرار می گیرند). بسیاری از این معیارها توسط استیل کاملاً برآورده می شوند. در هر جایی که مقاومت در برابر خوردگی و همچنین دوام از الزامات اصلی باشند، باید از فولاد ضد زنگ استفاده شود.
اگرچه بالغ بر 200 گرید استنلس استیل در سطح بازار وجود دارد، اما فقط تعداد معدودی از آنها در کاربردهای نمک زدایی مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی اصلی مورد نیاز هر ماده ای که در نمک زدایی استفاده می شود، مقاومت در برابر خوردگی در طیف وسیعی از محیط های آبی است.
فولادهای آستنیتی سری 300 مواد غالب مورد استفاده در ساخت اجزای سازنده دستگاه های آب شیرین کن است. ورق استیل 316 یا همان ورق استیل ضد اسید در محیط های دارای اتمسفر دریایی بسیار مفید می باشد. با این حال، در صورت غوطه ور شدن در آب دریا، ممکن است دچار حفره و خوردگی شود.
یکی از مهم ترین فاکتورها در هر پروژه ای، برآورد هزینه ها و همگام سازی آن با بودجه های تخصیص یافته می باشد. بنابراین، مواد مناسب باید با حداکثرِ دقت انتخاب شوند تا نیازهای مهم پروژه، از جمله دوام، ماندگاری و عمر بالای تجهیزات را برآورده کنند. با مقایسه قیمت ورق استیل 316 با دیگر آلیاژهای رقیب، خواهیم دید که انتخاب این آلیاژ با توجه به حداقل نیاز آن به عملیات تعمیر و نگهداری در بلند مدت و همچنین برخورداری از خواص فیزیکی و مکانیکی بهینه، موفقیت های زیادی را به دنبال خواهد داشت.
کوره های صنعتی از اجزای بسیار زیادی ساخته می شوند که از جمله ی آنها عبارتند از بدنه، عایق ها، مشعل ها، تنظیم کننده جریان هوا، کویل حرارتی، دمنده ها، دودکش و غیره. در ادامه ی این مقاله به بررسی برخی از آنها پرداخته شده است.
جداره خارجی کوره ها توسط بدنه مشخص می شود. از آنجا که بدنه باید وزن اجزای کوره تحمل کند و قابلیت انبساط و انقباض ایمن داشته باشد، از جنس ورق استیل ساخته می شود. گرید مورد استفاده در این کاربرد می تواند ورق استیل 321 باشد. این آلیاژ علاوه بر مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون، در برابر تنش های حرارتی و خمشی نیز مقاوم بوده و دارای استحکام بالایی می باشد. طراحی بدنه باید به گونه ای باشد که بتواند تجهیزاتی چون نردبان یا سکوها را نیز به خوبی نگهداری کند. در ساخت بدنه از فولاد زنگ نزن نسوز نیز می توان استفاده کرده، اما با توجه به اینکه قیمت ورق استیل 321 نسبت به آن پایین تر است، بکارگیری گرید 321 به صرفه تر خواهد بود.
سطح داخلی بدنه کوره از جنس فولاد است. از آنجا که ترکیبات فولادی از قابلیت بالای انتقال حرارت برخوردارند، گرمای بسیار زیادی از طریق بدنه داخلی به بدنه خارجی منتقل شده و در نهایت به محیط انتقال می باشد و همین موضوع باعث اتلاف انرژی زیادی خواهد شد. برای جلوگیری از این موضوع و با هدف بالا بردن بازدهی گرمایی، سطوح داخلی بدنه را عایق کاری می کنند. این عایق ها می توانند موادی چون سیمان نسوز، آجر نسوز، الیاف سرامیکی و غیره را شامل شوند.
مشعل های مورد استفاده در کوره ها دارای انواع مختلفی از قبیل گازسوز، مایع سوز و دوگانه سوز می باشند. جنس آلیاژ بکار رفته در آنها می تواند ورق استیل 321 باشد. همچون بدنه، این بخش را نیز می توان از ورق استیل مقاوم در برابر حرارت (نسوز) ساخت، اما از آنجا که قیمت ورق استیل 321 مناسب تر و اقتصادی تر است، برخی سازندگان ترجیح می دهند از این آلیاژ در ساخت مشعل هایشان بهره بگیرند.
این اجزاء، دریچه هایی هستند که در راستای مسیر ورود هوا به مشعل ها جاگذاری شده و با استفاده از آن می توان حجم هوای ورودی به کوره و مشعل را تنظیم نمود. معمولاً از تنظیم کننده های هوا برای کنترل دما استفاده نمی شود، بلکه در صورتی که شرایطی در کوره به وجود آید که نتوان دما را کنترل کرد، از این جزء کمک گرفته می شود. باز و بسته کردن این دریچه ها به دو شکل دستی و یا اتوماتیک انجام می شود
سیال از طریق لوله هایی وارد کوره شده و پس از جذب حرارت، از آن خارج می شوند. این لوله ها که در واقع همان سطوح انتقال گرمایی کوره را شکل می دهند، کویل حرارتی یا گرمایی نامیده می شوند. یکی از خصوصیات این کویل ها، تحمل دماهای بالا می باشد. به عنوان مثال کویل مورد استفاده در برخی کوره ها دارای تحمل دمایی تا 1200 درجه سانتی گراد می باشند. این کویل ها معمولاً در دو نوع تابشی و جابجایی وجود دارند.
دودکش، استوانه ای توخالیست که در حالت عمودی و در ناحیه بالای قسمت متحرک کوره جاگذاری می شود. هدف از نصب آن، خروج گازهای ناشی از احتراق از طریق دودکش و ورود به اتمسفر می باشد. مهم ترین وظیفه دودکش، ایجاد مکش طبیعی در کوره و ورود هوای مورد نیاز احتراق از محیط به کوره می باشد. در برخی موارد دودکش روی پایه های جداگانه قرار می گیرد تا گازهای حاصل از احتراق توسط یک کانال به دودکش وارد شود.
در کوره هایی که سیستم هوارسانی اجباری دارند، از دمنده ها استفاده می شود. دمنده های اجباری سبب فرستادن هوا به درون کوره می شوند و دمنده های القایی هوا را از درون کوره به سمت دودکش می کشانند. در نوعی هم که به دمنده متوازن معروف است، از یک دمنده قبل از کوره در فرستادن جریان هوا به کوره و از یک دمنده بعد از کوره برای کشاندن هوا از کوره به سمت دودکش استفاده می شود.
دریچه های مورد استفاده در کوره ها دارای انواع مختلفی هستند. هر یک از این دریچه ها با اهداف خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. مثلاً مشاهده بخش های مختلف کوره، دسترسی به نقاط مختلف و درآوردن لوله های کوره. دریچه های دسترسی برای ورود افراد به درون بخش های مختلف، دریچه های بازرسی برای بازدید از نواحی مختلف کوره (مثلاً مشاهده لوله های تابشی، وضعیت مشعل ها و غیره) و دریچه های مخصوص درآوردن لوله ها به منظور خارج کردن لوله ها با هدف عملیات تعمیر و تعویض، از جمله ی دیگر دریچه های موجود در کوره ها می باشند.
در زندگی مدرن امروزی بسیاری از لوازم و وسایل هستند که انجام امور مختلف را برای ما تسهیل کرده و زندگی را راحت‌تر می‌کنند. یکی از این لوازم که به‌طور معمول در هر خانه‌ای یافت می‌شود، ماشین‌لباسشویی است. اگر کمی به اطراف‌مان دقت کنیم در ساخت لوازم و وسایل متعددی که در منزل یا محل کار وجود دارند، در ساخت بسیاری از تجهیزات و تکنولوژی‌های پیشرفته و حتی در فن‌آوری‌ها و صنایع بزرگ گوناگون و کاربردهای مختلف تجهیزات حساس و تعیین‌کننده، همگی از استیل به‌عنوان یک نوع فولاد زنگ‌نزن یا ضدزنگ استفاده می‌گردد.
ورق‌های استیل که انواع مختلفی دارند و به‌عنوان یکی از پرکاربردترین نوع فلزات در صنایع و ساخت لوازم مختلف به کار می‌روند، نقش بسیار مهمی در تولید لوازم خانگی دارند که اگر دقت کنیم، تقریباً در ساخت تمامی لوازم خانگی، ابزار و تجهیزات آشپزخانه، از آنها استفاده شده است. اما موضوع این است که استیل انواع متفاوتی دارد که هر یک ویژگی‌های متفاوتی دارند و برای ساخت هر وسیله‌ای، ممکن است نوع خاصی از استیل یا ورق استیل مناسب باشد. به‌عنوان نمونه، در ساخت ماشین لباسشویی از ورق استیل نگیر استفاده می‌شود، ولی آیا دلیل و کاربرد ورق استیل نگیر در ساخت ماشین لباسشویی را می‌دانید؟ در این جا قصد داریم به این موضوع بپردازیم.
استیل یا فولاد ضد زنگ، فلز یا بهتر بگوییم؛ آلیاژی پرکاربرد است که در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی بسیار مقاوم است و ترکیبی از آهن، کروم و در برخی موارد نیکل و دیگر فلزات است. به‌دلیل خواص آن و قابل بازیافت بودنش در ساخت خیلی از لوازم و وسایل که در زندگی روزمره ما کاربرد دارند، به کار می‌رود.
اصطلاح «فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل» را می‌توان برای اشاره به طیف وسیعی از آلیاژهای مختلف مبتنی بر آهن به کار برد: هرگونه آلیاژی که حاوی حداقل 10.5 درصد کروم باشد، می‌تواند یک فولاد ضدزنگ به حساب بیاید. تغییر این مقدار و همچنین افزودن عناصر دیگر از جمله مولیبدن، نیکل، کربن و منگنز، منجر به تولید انواع مختلف فولاد ضدزنگ می‌شود که برای کاربردهای مختلف مناسب است.
استیل ضدزنگ یا استنلس استیل به طور کلی 4 نوع دارد که عبارتند از:
آستنیتی؛ گروه آستنیتی متداول‌ترین انواع فولاد ضد زنگ است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی، در مقایسه با انواع دیگر، حاوی مقادیر زیادی کروم، مولیبدن و نیکل هستند. آنها بسیار متنوع هستند و به دلیل نشان دادن مقاومت و قدرت زیاد و قابلیت چکش‌خواری عالی شهرت دارند.
فریتیک؛ فولادهای ضدزنگ فریتی که حاوی کروم بین 5/10 درصد تا 30 درصد بوده، به‌طور معمول دارای غلظت کربن کم؛ نه بیش از 1/0 درصد هستند. فولادهای ضد زنگ فریتی مغناطیسی هستند و در درجه اول به‌دلیل مقاومت در برابر اکسیداسیون دما و ترک‌خوردگی تنشی انتخاب می‌شوند.
دوبلکس؛ فولاد ضد زنگ دوبلکس آستنیتیک را با فریتیک ترکیب می‌کند و در نتیجه فلزی قوی‌تر از هر دو ایجاد می‌شود: این استحکام بالاتر می‌تواند منجر به کاهش قابل توجه وزن شود. مقاومت عالی آن در برابر خوردگی، حتی در محیط‌های سخت، آن را برای استفاده در کاربردهای دریایی مناسب می‌کند.
مارتنزیتی؛ فولاد ضد زنگ مارتنزیتی از نظر ساختاری مشابه فولاد ضد زنگ فریتیک اما دارای کربن بالا (تا 1.2 درصد) می‌تواند تا حد زیادی سخت شود. آنها به ویژه برای ایجاد ابزار پزشکی و ابزار جراحی مفید هستند.
ورق‌های استیل بسته به میزان و نوع عناصر مختلفی که در ترکیب آلیاژی آنها قرار دارد خواص مختلفی از خود بروز می‌دهند. برخی مقاومت بیشتری در برابر خورندگی و زنگ‌زدگی دارند، برخی چکش‌خواری بالایی دارند و برخی خواص مغناطیسی دارند.
آن دسته که خواص مغناطیسی دارند را استیل بگیر و آن دسته را که خواص مغناطیسی ندارند را استیل نگیر می‌نامند. وجود آهن و فریت بیشتر در ترکیب ورق استیل، باعث ایجاد خاصیت مغناطیسی می‌شود. از میان استیل‌های بگیر؛ فولادهای زنگ‌نزن فریتی که اغلب مغناطیسی هستند و نیکل کمی دارند و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند، یک ماده اولیۀ محبوب برای ساخت لوازم خانگی هستند. آنها معمولاً به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و ترک‌خوردگی، به ویژه در شرایطی که نیاز به تماس با سایر مواد خورنده مانند آب و دمای بالا دارند، انتخاب می‌شوند. این موارد شامل ظروف آشپزخانه و اجزای ماشین‌لباسشویی است. مقرون‌به‌صرفه بودن فولاد ضدزنگ فریتیک و کاهش شکل پذیری و چکش‌خواری، آنها را از انواع آستنیتی متمایز می‌کند.
انواع فولاد ضد‌زنگِ بگیر یا فریتیک: استیل‌های 430 و 430 FR هستند.
در خانه اگر به لوازم خانگی دقت کنیم در ساخت بسیاری از آنها از ورق‌های استیل استفاده شده است و به همین دلیل ورق‌های استیل کاربرد بالایی در صنعت تولید لوازم خانگی دارد. یکی از این موارد ساخت ماشین‌لباسشویی است که موضوع صحبت ما در این مقاله است.
همان‌طور که در بالا اشاره شد، بهترین گرید ورق‌های استیل در ساخت ماشین‌لباسشویی، استیل ضدزنگ و فریتی و بگیر 430 است. شاید این تصور پیش بیاید که استیل‌های آستنیتی مانند ورق استیل 304 با توجه به مقاومت بیشتر در برابر خوردگی، مناسب‌تر باشند، اما با وجود اختلاف کم قیمت ورق استیل نگیر 304 با ورق استیل بگیر 430، با توجه به شکل‌پذیری آسان‌تر ورق‌های استیل فریتی؛ از جمله ورق استیل 430، آنها گزینۀ مناسب‌تری برای ساخت لوازم خانگی، من جمله ماشین‌لباسشویی هستند.
در ترکیب استیل سری 400 تقریباً از 12 تا 30 درصد کروم و مقدار بسیار جزئی نیکل وجود دارد و یا حتی در برخی موارد نیکل وجود ندارد. در گریدهای تخصصی‌تر از ترکیبات عناصر مولیبدن، آلومینیم و تیتانیوم نیز استفاده می‌شود.
استیل‌های فریتیک، خصوصاً ورق استیل 430 معمولاً در سیستم‌های اگزوز خودرو، لوازم خانگی، دیگ‌های بخار، ظروف آشپزی و معماری داخلی استفاده می‌شوند. ورق استیل گرید 430 اغلب در ساخت دیگ ماشین‌لباسشویی، سینک آشپزخانه، کارد و چنگال، پانل‌های داخلی، ماشین‌های ظرفشویی و سایر وسایل آشپزی و لوازم آشپزخانه به کار می‌روند.
ورق استیل 430 که یک استیل فریتی با درصد کمی از کروم ومیزان ناچیزی از کربن است، دارای مقاومت زیاد در برابر خوردگی، خصوصاً در محیط‌های مرطوب و با دمای بالا است که ممکن است میزان خورندگی ناشی از رطوبت و اکسیداسیون زیاد باشد. به همین دلیل بهترین گزینه در ساخت ماشین‌های لباسشویی و ظرفشویی است.