Химиялық құрамы: анықтаушы фактор
Тот баспайтын болаттан жасалған құбырлар мен көміртекті болат құбырлар арасындағы ең негізгі айырмашылық олардың химиялық құрамына жатады, бұл осы материалдардың барлық басқа қасиеттерін анықтайды. Көміртекті болат құбыры негізінен темір мен көміртектен тұратын қорытпа болып табылады, көміртегі мөлшері әдетте 0,05% -дан 2,0% дейін ауытқиды. Көміртекті болаттың қасиеттері негізінен оның көміртегі құрамымен анықталады, хром, марганец, кобальт немесе вольфрам сияқты басқа легирленген элементтердің мөлшері анықталмаған. Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған құбырда темір, көміртек және кем дегенде 10,5% хром бар. Бұл хром қосындысы негізгі дифференциатор болып табылады: ол болат бетінде жұқа, көрінбейтін, өздігінен қалпына келетін хром оксиді қабатын құрайды. Бұл пассивті қабат коррозия мен бояудан ерекше қорғанысты қамтамасыз етеді, бұл қасиет көміртекті болатта мүлдем жоқ. Екі материалда да көміртек болғанымен, көміртегінің мөлшері мен хромның болуы құбырларды қолдану үшін мүлдем басқа екі материал санатын жасайды.
Механикалық қасиеттері және өнімділігі
Көміртекті болат пен тот баспайтын болаттан жасалған құбырлардың механикалық қасиеттері олардың легірлеудің нақты стратегияларына байланысты айтарлықтай ерекшеленеді. Көміртекті болат құбыры өзінің ерекше беріктігі мен беріктігімен танымал, бұл оны құрылыста, көпірлерде және ауыр құрылымдарда жоғары қысымды қолдану үшін таңдаулы таңдау жасайды. Дегенмен, көміртекті болат тот баспайтын аналогымен салыстырғанда сынғыш және аз икемді болуы мүмкін. Тот баспайтын болаттан жасалған құбыр күшті болғанымен, үлкен икемділікке ие, яғни ол сынусыз көбірек күшке төтеп бере алады. Бұл икемділік тот баспайтын болатты әсіресе икемділік пен беріктік қажет ететін аэроғарыш және автомобиль өнеркәсібі сияқты қолданбаларда құнды етеді. Сонымен қатар, тот баспайтын болаттың серпімділік шегі оның аққыштық кернеуінің шамамен 50% құрайды, бұл көміртекті болаттан ерекшеленетін мінез-құлық. Қысым шекарасына қызмет көрсету үшін көптеген шешімдер әлі де осы екі қорытпа тобына келеді, көміртекті болат пайдалы, технологиялық және құрылымдық қолданбалар үшін жұмыс күші ретінде қызмет етеді, ал тот баспайтын болат коррозияға төзімділік басым болған кезде таңдалады.
Коррозияға төзімділік: Критикалық дифференциатор
Коррозияға төзімділік осы екі құбыр материалдары арасындағы ең маңызды практикалық айырмашылықты білдіреді. Көміртекті болат құбырлар тот пен коррозияға өте сезімтал, әсіресе ылғалды немесе қатал жағдайларға тиісті қорғаныс жабыны немесе өңдеусіз ұшыраған кезде. Құрамында хлоридтері бар агрессивті орталарда көміртекті болат тез біркелкі және локализацияланған коррозияға, сондай-ақ сутегі әсерінен крекингке бейім. Далалық тәжірибе бұл осалдықты растайды: жұмсақ көміртекті болаттан жасалған құбыр бөліктері шамамен 17 жыл қызмет еткеннен кейін істен шыққаны байқалды, ал сол қызметтегі тот баспайтын болаттан жасалған ауыстыру 100 жылдан астам пайдалы қызмет етеді деп күтілуде. Тот баспайтын болаттан жасалған құбыр, керісінше, құрамында хром болғандықтан тамаша коррозияға төзімділік береді. Хром тіпті ылғалды, химиялық немесе теңіз орталарында тот басуға жол бермейтін тұрақты, өздігінен қалпына келетін пассивті пленка жасайды. Көміртекті болат концентрлі күкірт қышқылы немесе қоршаған орта температурасындағы каустикалық ерітінділер сияқты ерекше, шектеулі жағдайларда коррозияға төтеп бере алатынымен, ол әдетте хлоридтермен немесе кернеулі коррозия крекингімен байланысты қолданбалар үшін жарамсыз. Тот баспайтын болат, әсіресе аустениттік маркалар, химиялық, азық-түлік, фармацевтика және теңіз қызметтерінде кеңінен қолданылатын 304 және 316 маркалары бар тотықтырғыш ортада тамаша өнімділікті қамтамасыз етеді. Дегенмен, тот баспайтын болаттың да шектеулері бар екенін атап өткен жөн: хлориді бар ерітінділер аустениттік сорттарда кернеулі коррозия крекингін тудыруы мүмкін.
Дәнекерлеу сипаттамалары: дивергентті тәсілдер
Көміртекті болат пен тот баспайтын болаттан жасалған құбырларды дәнекерлеу түбегейлі әртүрлі әдістер мен ойларды талап етеді. Көміртекті болат әдетте жақсы дәнекерлеуді қамтамасыз етеді, дегенмен көміртегі құрамының жоғарылауы жылу әсер еткен аймақта қатаю тенденциясының жоғарылауына және жарықшақтардың жоғарылауына әкеледі. Көміртекті болат көбінесе сутегі крекинг қаупін азайту үшін алдын ала қыздыру және минималды температура талаптарын пайдаланады. Тот баспайтын болат үшін дәнекерлеу тәсілі оның ерекше физикалық қасиеттерін ескеруі керек: аустенитті тот баспайтын болаттар шамамен 50% үлкен жылу кеңеюіне және көміртекті болаттың шамамен үштен бір жылу өткізгіштігіне ие. Балқытылған тот баспайтын дәнекерленген метал көміртекті болаттан жасалған дәнекерленген металға қарағанда аз сұйық, сондықтан дәнекерлеудің енуі бірдей параметрлер үшін соншалықты жақсы емес; орнын толтыру үшін, тот баспайтын болаттан жасалған қосылыстар әдетте кеңірек қиғашты, жұқа тамыр бетін және кеңірек тамыр саңылауды қажет етеді. Тот баспайтын болаттан дәнекерлеу әдетте жылуды азайту үшін көміртекті болаттан 10-20% төмен токты пайдаланады. Тот баспайтын болат әдетте ыстық крекингті және басқа жылумен байланысты мәселелерді азайту үшін өтулер арасында жоғарғы температура төбесін қажет етеді. Сонымен қатар, аустенитті тот баспайтын болаттар ыстық крекингке сезімтал және карбидті жауын-шашынға сезімтал, бұл толтырғыш металды дұрыс таңдауды және жылуды бақылауды қажет етеді. Көміртекті болаттан жасалған құбырларды дәнекерлеудің жалпы әдістеріне MIG/MAG (GMAW) және таяқшамен дәнекерлеу (SMAW) жатады, ал тот баспайтын болаттан жасалған құбырлар әдетте TIG (GTAW) және жиі емес, GMAW арқылы дәнекерленген.
Қолданбалар және өнеркәсіптік қолданулар
Әрбір материалдың ерекше қасиеттері оларды әртүрлі қолданбаларға бағыттайды. Көміртекті болат құбыр технологиялық құбырлар, инженерлік желілер, құрылымдық бағаналар және мұнай мен газды алыс қашықтыққа тасымалдау үшін әдепкі таңдау болып қала береді. Ол мұнай-газ өнеркәсібінде, электр қуатын өндіруде, құрылыста, құрал-саймандар, машиналар мен автомобиль бөлшектерін жасауда кеңінен қолданылады. Төмен қысымды су, ауа және құрылымдық қолданбалар үшін ASTM A53 B дәрежесі ең үнемді таңдау болып табылады. Электр станциясының бу желілері және мұнай өңдеу зауытының технологиялық құбырлары сияқты жоғары температуралы қызмет көрсету үшін ASTM A106 B және C сорттары стандартты болып табылады. Тот баспайтын болаттан жасалған құбыр коррозия, гигиена немесе тотығуға төзімділігі бар жоғары температура басым алаңдаушылық тудыратын жерде көрсетіледі. Ол фармацевтикада, тамақ дайындауда, денсаулық сақтау салаларында және гигиена мен коррозияға төзімділік маңызды болып табылатын орталарда кеңінен қолданылады. 304/304L және 316/316L аустениттік сорттары азық-түлік, фармацевтикалық, химиялық және теңіздегі қызметтердің негізгі бөлігін өңдейді. Тот баспайтын болаттың эстетикалық қасиеттері оны сәулет және сәндік қолданбалар үшін танымал таңдау жасайды.
Құны және таңдау критерийлері
Екі материал арасындағы экономикалық ойлар маңызды. Көміртекті болаттан жасалған құбырлар баспайтын болаттан жасалған құбырларға қарағанда әлдеқайда қолжетімді, бұл бюджеттік шектеулер басты мәселе болған кезде оларды таңдаулы таңдау жасайды. Дегенмен, бұл төмен бастапқы құн қорғаныс жабындары, тұрақты техникалық қызмет көрсету және коррозияға байланысты ықтимал ауыстыру қажеттілігімен теңестірілуі керек. Тот баспайтын болаттан жасалған құбырлар, бастапқыда қымбатырақ болғанымен, ұзақ мерзімді артықшылықтарды ұсынады, оның ішінде төмен техникалық қызмет көрсету және әдетте жоғары бастапқы бағаны өтейтін ерекше төзімділік. Көміртекті болат пен тот баспайтын болаттан жасалған құбыр арасындағы таңдау, сайып келгенде, қысымның, температураның, ортаның және күтілетін қызмет мерзімінің нақты комбинациясына байланысты. Егер үнемді құбырлар қажет болса және коррозия үлкен алаңдаушылық тудырмаса, көміртекті болат - тамаша таңдау. Ең аз күтімі бар ұзаққа созылатын құбырлар қажет болса, әсіресе коррозиялық немесе гигиеналық ортада, тот баспайтын болат ең жақсы нұсқа болып табылады. Құрамдағы, механикалық қасиеттердегі, коррозияға төзімділіктегі, дәнекерлеу талаптары мен құны құрылымындағы осы іргелі айырмашылықтарды түсіну кез келген құбырды қолдану үшін материалды таңдауға мүмкіндік береді.
