تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ و کاربرد صنعتی آن‌ها

امروزه تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ و کاربرد صنعتی آن‌ها بسیار پر رنگ است. استحکام و مقاومت بالای انواع تیرآهن در ساختمان سازی و در برابر خوردگی، آن‌ها را برای برنامه‌های ساختاری در محیط‌های سخت و یا در برابر خوردگی مناسب می‌سازد.

تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ و شکل ساختاری استاندارد آن‌ها

کاربرد تیرآهن در اندازه‌های متفاوت با یکدیگر فرق دارد، انواع مختلفی از اندازه‌های تیرآهن‌های فولادی و ضدزنگ وجود دارد که در سراسر جهان عرضه می‌شوند. استانداردهای مهندسی انواع و اندازه‌های مختلف ساختار تیرآهن‌های ضدزنگ را مشخص می‌سازد. به عنوان مثال در اروپا استانداردهای اروپایی(EN)، در آمریکا استاندارد‌های ASTM و در ژاپن مقرراتJIS وجود­ دارد. ساختارهای فولادی ضدزنگ برای تولید یک خانواده گسترده از محصولات که شامل پروفیل‌های فولادی ضدزنگ مانند انواع تیرآهن‌های ضدزنگ یا پروفیل‌های زاویه‌ای با زاویه برابر یا نابرابر، کانال‌های فولادی ضدزنگ و سایر محصولات می‌باشد.
برخی از این دسته بندی‌های استاندارد دارای زیر شاخه‌های بیشتری نیز می‌باشند. در این مقاله تمرکز بر روی تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ می‌باشد، زیرا تیرآهن‌ها یکی از مهم‌ترین محصولات در صنعت ساخت و ساز می‌باشند که هنگام خرید علاوه بر کیفیت تیر آهن، قیمت تیر آهن را باید در نظر بگیریم.

تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ در اروپا

استحکام تیرآهن در سایزهای متفاوت با یکدیگر تفاوت دارد، تیرآهن‌های ضدزنگ IPE که به عنوان تیرآهن های I نیز شناخته می‌شوند و دلیل نام­گذاری آن‌ها همین شکل “I” مانند این تیرآهن‌ها می‌باشد. این مشخصه رایج‌ترین راه شناخت تیرآهن‌های فولادی می‌باشد.

یکی دیگر از انواع تیرآهن‌های فولادی تیرآهن‌های IPN می‌باشند. این نوع از تیرآهن‌ها دارای لبه‌های مخروطی شکل و یا شیب داری نسبت به لبه‌های تخت و یا تیرآهن‌های با زاویه 90درجه می‌باشند. محدوده تیرآهن‌های IPN بسیار مشابه تیرآهن‌های IPE می‌باشد.
هرچند در تیرآهن‌های IPN به علت وجود لبه‌های مخروطی در آن، برای برنامه‌های کاربردی و ساختاری کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال در این تیرآهن‌ها پیچ و مهره‌های لبه‌ها برای اتصال نیاز به واشرهای مخروطی خاصی دارند. به همین دلیل تیرآهن‌های IPN نسبت به تیرآهن‌های IPE دارای اهمیت بیشتری می‌باشند. سه نوع از تیرآهن‌های ضدزنگ H شکل وجود دارد که به تیرآهن‌های سبک، متوسط و سنگین نوع H دسته بندی می‌شوند. معمولا این تیرآهن‌ها با عنوان HEA ،HEB و HEM کدگذاری می‌شوند.
تیرآهن‌های ضدزنگ H در مقایسه با انواع تیرآهن‌های I شکل دارای چگالی بالاتری می‌باشند. با توجه به عرض لبه‌ها و ضخامت این تیرآهن‌ها، آن‌ها بسیار قوی‌‌تر از تیرآهن‌های نوع I می‌باشند. این تیرآهن‌ها با ارتفاعی برابر با تیرآهن‌های نوع I می‌توانند وزن و فشار بیشتری را تحمل کنند.
این تیرآهن‌ها در بسیاری از کشورهای اروپایی در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده می‌باشند.

تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ آمریکایی

تیرآهن‌های S همتایان آمریکایی تیرآهن‌های IPN در اروپا می‌باشند. تیرآهن‌های S، ساخته شده از فولادهای ضدزنگ و دارای لبه‌های مخروطی شکل می‌باشند. این نوع تیرآهن‌های آمریکایی برای ساخت و ساز در محیط‌های خورنده بسیار مناسب می‌باشند.

نوع دیگری از تیرآهن‌های آمریکایی، تیرآهن‌های W می‌باشند. این نوع از تیرآهن‌ها همتایان آمریکایی تیرآهن هایH می‌باشند. این تیرآهن‌ها برای تحمل وزن سنگین طراحی شده اند، به صورتیکه خواص ساختاری تیرآهن‌های Sبه پای این تیرآهن نمی‌رسد.

روش‌های تولید تیرآهن‌های ضدزنگ

در ادامه به انواع روش‌های ساخت تیرآهن می پردازیم.

نورد گرم فولاد ضدزنگ

از آنجایی که برای تمام انواع فولاد ساختاری، تکنولوژی تولید با صرفه‌‌تر برای هزینه‌ها می‌باشد، برای تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ نیز نورد گرم مناسب‌ترین روش می‌باشد.
هرچند در این روش محدودیت‌های فنی نیز وجود دارد، زیرا در این روش نیاز به حجم کافی برای نورد وجود دارد. با این حال امروزه میزان تولید پاسخگوی میزان مصرف سالیانه تیرآهن نمی‌باشد. بنابراین تنها حجم کمی از تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ وجود دارد که به روش نورد گرم تولید می‌شوند. میزان طول استاندارد برای تیرآهن‌ها در بخش فولاد ضدزنگ حدود شش متر می‌باشد و به همین دلیل طول‌های سفارشی را نمی‌توان برای تولید درنظر گرفت.

تیرآهن و میلگرد از مصالح پر کاربرد برای ساخت و ساز است، قیمت میلگرد و تیرآهن از فاکتورهای مهم برای خرید به شمار می‎آید.

اکستروژن داغ تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ

یکی دیگر از تکنولوژی‌های تولید برای تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ، اکستروژن داغ فولاد می‌باشد. در این روش از تولید تیرآهن به حداقل میزان ممکن نیاز نیست، زیرا حتی با دسته‌های کوچکی از میله‌ها نیز قابل اجرا خواهد بود.
تیرآهن‌های با لبه‌های مخروطی می‌توانند به راحتی اکسترود شوند. ضعف این روش محدودیت‌های اندازه‌ای می‌باشد که شامل تیرآهن‌هایی به اندازه 150 میلی‌متر می‌باشند.
در محدوده‌های کوچک‌تر، استاندارد ضخامت مواد بین4 تا 6 میلی‌متر می‌باشد. تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ تولیدشده به روش اکستروژن نیاز به ضخامت بیشتری دارند که این مسئله باعث افزایش وزن کلی آن‌ها و عدم رعایت اندازه‌های استاندارد خواهد شد.

تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ به روش بولینگ

راه دیگری برای تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ، روش بولینگ به همراه دو کانال فولاد ضدزنگ می‌باشد. این روش در گذشته نسبت به امروز بسیار رایج‌‌تر بوده است. امروزه از این روش برای تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ کم‌‌تر استفاده می‌شود.

محبوب‌ترین روش در تولید تیرآهن‌ها شاید روش جوشکاری باشد. انواع مختلفی از جوشکاری وجود دارد که نتایج مختلفی را به همراه دارد.

روش جوشکاری MAG در تولید تیرآهن‌های فولادی

جوشکاری روش تولیدی است که میزان زیادی از حرارت را در مواد به همراه دارد. برخلاف فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ در هنگام فرایند جوشکاری به شدت دچار تغییر شکل می‌شود.
در نتیجه با استفاده از روش‌های جوشکاری متداول تری مانند TIG / MAG و یا جوشکاری به روش پلاسما، می‌توان برای تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ استفاده نمود.

جوشکاری لیزر برای تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ

یکی دیگر از روش‌های جوشکاری که میزان زیاد گرما در آن بسیار کم‌‌تر از سایر روش‌ها می‌باشد، جوشکاری لیزر می‌باشد. تکنولوژی جوشکاری لیزر این امکان را فراهم می‌کند که انواع تیرآهن‌های فولادی در اندازه‌های کوچک، متوسط و بزرگ بدون وجود محدودیت تولید شوند. در این روش نیز برای تولید تیرآهن به حداقل مقدار نیاز ندارد، وجود تنها یک نوار برای انجام جوشکاری کافی خواهد بود.
جوشکاری لیزر فلنج‌ها را بدون نیاز به سایر فلزهای پرکننده از بین می‌برد. اعوجاج در تیرآهن‌ها در این روش به شدت کاهش می‌یابد، زیرا در جوشکاری لیزر، گرما تنها در محدوده کوچکی به نام استخر پلاسما وجود دارد.

در جدول زیر خلاصه‌ای از شرح تولید تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ به انواع روش‌ها آورده شده است.

هزینه	بهره وری	دسترسی	حداقل کمیت	کیفیت	روش تولید
کم	بالا	محدود	بله	خوب	نورد گرم
میانگین	متوسط	خوب	نه	خوب	اکستروژن داغ
کم	کم	خوب	نه	کم	بولینگ
میانگین	کم	خوب	نه	کم	جوشکاری MAG
میانگین	متوسط	خوب	نه	عالی	جوش لیزری

تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ با مواد اولیه ویژه

گاهی اوقات مواد اولیه مورد استفاده در تولید تیرآهن‌ها در برابر خوردگی یا خواص مکانیکی مقاوم نمی‌باشند، به همین دلیل برای خواص بهتر در ساختار این تیرآهن‌ها لازم است که از مواد اولیه ویژه‌ای استفاده شود. این مواد ممکن است شامل فولاد ضدزنگ مقاوم در برابر میزان بالای حرارت، فولاد ضدزنگ دوبله و یا فولادهای ضدزنگ آستنیتی باشند.

برای تولید تیرآهن‌های ضدزنگ با این مواد معمولا تکنولوژی جوشکاری بهترین روش می‌باشد.

تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ در زندگی روزمره

با توجه به خواص تیرآهن‌های فولادی، آن‌ها برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی قابل استفاده می‌باشند. در بسیاری از بخش‌های صنعتی مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی، دریایی، دارویی، پزشکی و صنایع غذایی از فولاد ضدزنگ استفاده می‌شود.
این تیرآهن‌های فولادی برای لوله‌های انتقال انواع مایعات و گازها بسیار پراستفاده می‌باشند. دلیل این موضوع این است که لوله‌های حمل مایعات و گازها برای حمایت نیاز به قفسه‌هایی دارند که اغلب از تیرآهن‌های فولادی برای پشتیبانی آن‌ها استفاده می‌شود. تیرآهن‌های فولادی را می‌توان استرلیزه و ضدعفونی کرد.

این خاصیت آن‌ها را به یک ماده ایده‌آل برای صنایع غذایی و دارویی تبدیل می‌نماید، زیرا می‌توان از آن‌ها برای نقاله‌های خط تولید کارخانه‌ها استفاده نمود. یکی دیگر از کاربردهای متداول تیرآهن‌های فولادی در معماری شهری می‌باشد. دلیل استفاده این تیرآهن‌ها عمدتا به دو دلیل اتفاق می‌افتد: طول عمر بالا و مقاومت آن‌ها.

سازه‌های فولادی ضدزنگ

از انواع تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ برای ساخت انواع پل‌ها در جهان استفاده شده است. به عنوان مثال می‌توان به پل هلیکس در سنگاپور یا پل زولوف در دوسلدورف اشاره نمود. کشور آلمان با استفاده از تیرآهن‌های ضدزنگ برای اهداف ساختمانی و از ورق‌های فلزی برای پوشش‌های تزئینی خارج از ساختمان استفاده می‌کند.
نقش تیر آهن در پل سازی و ساخت سازه‎های مختلف بسیار محسوس است، انتخاب تیر آهن مناسب برای ساخت و ساز سازه‎های مختلف مساله‎ی مهمی است که باید به درستی رعایت شود.

در سراسر جهان تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ جزء جدایی ناپذیر در صنعت ساخت و ساز به شمار می‌آید. در بسیاری از ساختمان‌ها از تیرآهن‌های فولادی برای تحمل پانل‌های شیشه‌ای ساختمان‌ها و آسمان خراش‌ها استفاده می‌شود.

تیرآهن‌های فولادی مناسب انواع آب و هوا

فولاد ضدزنگ یک گزینه مناسب برای استفاده در صنعت ساختمانی با توجه به هر نوع آب و هوا می‌باشد. بسته به کابرد و محیط، تیرآهن‌های فولادی مزایای متنوعی را نسبت به سایر مواد ساختاری مانند فولادکربنی و یا آلومینیوم ارائه می‌دهند. تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ توانایی بالایی در برابر محیط گرم، شور، مرطوب و یا آلوده از خود نشان می‌دهند. تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ در مقایسه با آلومینیوم‌ها به سادگی گرما را از درون خود انتقال می‌دهند.

علاوه بر مواردی که ذکر شد، تیرآهن‌های فولادی مناسب استفاده در صنایع شیمیایی و یا محیط‌هایی که در آن‌ها گرما و یا مواد سمی وجود دارد، می‌باشند. انواع خاصی از تیرآهن‌های فولادی ضد زنگ برای این منظور تولید شده‌اند. این تیرآهن‌ها مقاومت بالایی در برابر خوردگی در طیف وسیعی از حرارت را دارا می‌باشند. تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ در ساخت مخازن ذخیره سازی، دریچه‌ها، لوله‌ها و قفسه‌های لوله‌ای کاربرد فراوانی دارند.

برنامه‌های کاربردی با استفاده از تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ

یکی از برنامه‌های کاربردی در استفاده از تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ، در تولید کشتی‌ها می‌باشد. علت این موضوع آن است که فولاد ضدزنگ مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد. معمولا برای تولید کشتی‌ها از تیرآهن هایی با فولادهای دوبلکس استفاده می‌شود. فولادهای دوبلکس این امکان را به تولیدکنندگان می‌دهند که آن‌ها را در ورق‌های بزرگی تولید کنند. استفاده از این مواد در تولید تیرآهن‌ها باعث می‌شود که هزینه‌های ساخت و ساز کاهش یابد.

امروزه در بسیاری از سکوهای نفتی دریایی نیز از تیرآهن‌های فولادی استفاده می‌شود. دلیل استفاده از تیرآهن‌های فولادی ضدزنگ آن است که آب دریا و هم چنین نفت خام بسیار خورنده می‌باشند.