كيف يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ (الستانلس ستيل)؟

أنت تعتمد على مواد عالية الجودة لمشاريع البناء الخاصة بك، ولكن هل تعرف مما تتكون هذه المواد حقًا؟ يمكن أن يؤدي استخدام درجة خاطئة من الفولاذ إلى تآكل كارثي وتأخير في المشروع. سأشرح عملية التصنيع ببساطة حتى تتمكن من اختيار المورد المناسب بثقة. يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق صهر خام الحديد والكروم والسيليكون والنيكل وإضافات أخرى في فرن كهربائي لمدة 8 إلى 12 ساعة. يتم بعد ذلك تكرير السبيكة المنصهرة لإزالة الكربون، وضبط التوازن الكيميائي، وتشكيلها عبر الدرفلة، ومعالجتها حراريًا لضمان المتانة ومقاومة التآكل. 

يعتقد الكثير من الناس أن جميع أنواع الفولاذ متساوية، لكن هذا افتراض خطير في صناعتنا. لقد رأيت مشاريع تفشل لأن المشتري لم يفهم الفروق الدقيقة في الإنتاج. إذا توقفت عن القراءة الآن، فقد تفوتك التفاصيل المهمة حول التكرير والمعالجة الحرارية التي تفصل بين منتجات الأنابيب المتميزة والبدائل الرخيصة.

ما هي المواد الخام التي تدخل في الخليط؟

هل تشعر بالحيرة بسبب العشرات من درجات الفولاذ المختلفة المتوفرة في السوق؟ إذا لم تفهم المكونات، فلن تتمكن من التنبؤ بكيفية أداء المادة في البيئات القاسية. سأقوم بتفكيك الوصفة الكيميائية التي تخلق متانة دائمة. للإجابة على سؤال كيف يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب أن نبدأ بالمكونات: يتم صهر خام الحديد والكروم (بنسبة 10.5% على الأقل) والنيكل والموليبدينوم والكربون معًا. في 

Centerway Steel، نتعامل مع منتجات خطوط الأنابيب كل يوم، وغالبًا ما أشرح لعملائي أن الفولاذ المقاوم للصدأ يشبه خبز الكعكة. إذا أخطأت في المكونات، فلن تكون النتيجة كما هو مطلوب. العنصر الأكثر أهمية هو الكروم. عندما نضيف الكروم إلى الحديد، فإنه يخلق "طبقة سلبية" (Passive Layer) مجهرية على السطح. هذه الطبقة تعالج نفسها إذا تعرضت للخدش. لهذا السبب لا يصدأ مثل الفولاذ الكربوني العادي. ومع ذلك، نحتاج إلى أكثر من مجرد الكروم للأنابيب عالية الضغط المستخدمة في صناعات النفط والغاز. نضيف النيكل لجعل الفولاذ متينًا وسهل التشكيل. ونضيف الموليبدينوم لمساعدته على مقاومة التنقر (Pitting) الناتج عن الكلوريدات، وهو أمر حيوي لعملائنا العاملين في البناء الساحلي أو البحري. يخلق توازن هذه العناصر "عائلات" مختلفة من الفولاذ. فيما يلي تفصيل بسيط لكيفية تغيير المكونات للفولاذ:

العنصر	الوظيفة الأساسية	مثال شائع للدرجة
الكروم (Chromium)	يوفر مقاومة التآكل الأساسية (الجزء "المقاوم للصدأ").	409, 430
النيكل (Nickel)	يضيف الليونة (المطيلية) ويسمح بالاستخدام في درجات حرارة عالية/منخفضة.	304, 316
الموليبدينوم (Molybdenum)	يزيد من المقاومة للتآكل الموضعي (مثل المياه المالحة).	316, 317
الكربون (Carbon)	يزيد الصلابة والقوة ولكن يمكن أن يقلل من مقاومة التآكل إذا كان مرتفعًا جدًا.	440C, 420

يساعدك فهم هذا على معرفة سبب اختلاف الأنبوب 304 عن الأنبوب 316، حتى لو بدوا متطابقين تمامًا من الخارج.

كيف تعمل عملية الصهر والتكرير؟

يمكن أن تتسبب الشوائب الموجودة في الأنابيب الفولاذية في حدوث تشققات تحت الضغط، مما يعرض عمليتك بأكملها للخطر. أنت بحاجة إلى معرفة كيفية إزالة المصنعين لهذه المخاطر أثناء المرحلة السائلة. سأشرح كيف نحول الصخور الخام إلى معدن نقي عالي الأداء. تتضمن عملية الصهر تسخين المواد الخام في فرن القوس الكهربائي (EAF)، تليها خطوة تكرير حاسمة باستخدام نزع الكربنة بالأكسجين والأرجون (AOD) لإزالة الكربون الزائد. هذا هو الجزء الأكثر كثافة في العملية. في التصنيع الحديث، نستخدم فرن القوس

 الكهربائي (EAF). تضخ أقطاب الكربون الضخمة الكهرباء في الخردة المعدنية والمكونات الخام. ترتفع درجة الحرارة إلى آلاف الدرجات. تستغرق هذه العملية عادةً من 8 إلى 12 ساعة. ولكن مجرد صهر المعدن لا يكفي. في هذه المرحلة، يحتوي الخليط المنصهر على الكثير من الكربون. إذا تركنا الكثير من الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ، فإنه يصبح هشًا وسيصدأ بسهولة بالقرب من اللحامات. يقودنا هذا إلى الخطوة الأكثر أهمية في كيف يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ: إزالة الكربون (Decarburization). نستخدم عادةً وعاء يسمى محول AOD (نزع الكربنة بالأكسجين والأرجون). نقوم بحقن خليط من غاز الأكسجين والأرجون في الفولاذ السائل. يتحد الأكسجين مع الكربون لتكوين غاز ثاني أكسيد الكربون، والذي يخرج من المعدن على شكل فقاعات. يتحكم الأرجون في درجة الحرارة ويحمي الكروم باهظ الثمن من الاحتراق. بعد إزالة الكربون، نقوم بـ "الضبط" (Tuning). هذا هو المكان الذي نضيف فيه التوابل النهائية للخليط. نقوم بتحريك المعدن للتأكد من أن درجة الحرارة والكيمياء متماثلة تمامًا في جميع أنحاء الدفعة بأكملها. في Centerway Steel، نعلم أن الاتساق هنا هو المفتاح. إذا لم يكن الخليط موحدًا، فقد يكون قسم واحد من الأنبوب قويًا بينما يكون قسم آخر ضعيفًا. نحن نعمل فقط مع المصانع التي تتحكم بصرامة في مرحلة الضبط هذه لضمان حصول عملائنا العالميين على منتجات موثوقة.

ماذا يحدث أثناء التشكيل والتشطيب؟

غالبًا ما ينكسر الفولاذ الصلب أثناء التركيب، بينما تدعو الأسطح الخشنة الصدأ والبكتيريا. كيف نحول كتلة عملاقة من المعدن إلى أنبوب أملس ومتين؟ تكمن الإجابة في خطوات الدرفلة الميكانيكية والمعالجة الحرارية. بعد الصب، يتم دلفنة الفولاذ على الساخن لتشكيله، ثم تلدينه (Annealing) لتخفيف الضغط الداخلي، وإزالة القشور لاستعادة طبقة السطح الواقية

. بمجرد أن تصبح الكيمياء مثالية، يتم صب الفولاذ السائل في كتل صلبة تسمى كتل (Billets) أو ألواح (Slabs). لكن هذه الكتل عديمة الفائدة لمدير البناء. يجب تشكيلها. نرسل هذه الألواح الساخنة عبر بكرات ضخمة - وهي عملية تسمى الدرفلة على الساخن. هذا يضغط المعدن ليصبح أطول وأرق، ويحوله إلى صفائح أو لفائف. لصنع الأنابيب، هذه هي المادة الأساسية التي نستخدمها. ومع ذلك، فإن دلفنة المعدن تخلق ضغطًا داخليًا. فكر في الأمر مثل ثني مشبك ورق ذهابًا وإيابًا؛ في النهاية، سيرغب في الانكسار. لإصلاح ذلك، نستخدم عملية تسمى التلدين (Annealing). نقوم بتسخين الفولاذ مرة أخرى تحت ظروف خاضعة للرقابة الدقيقة ثم تبريده. هذا يريح الهيكل الداخلي للمعدن. يجعله أكثر ليونة ومتانة، بحيث يمكن ثنيه دون أن ينكسر. بالنسبة للأنابيب والوصلات التي نوردها في Centerway Steel، فإن هذه الخطوة غير قابلة للتفاوض. إنها تضمن قدرة الأنبوب على التعامل مع تغيرات الضغط في خط أنابيب النفط. أخيرًا، هناك التشطيب. عندما يتم دلفنة الفولاذ على الساخن، يتكون عليه جلد قشري داكن. هذا الجلد قبيح ولا يقاوم التآكل جيدًا. نقوم بإزالته باستخدام حمامات حمضية (التخليل) أو الطحن الميكانيكي. تسمح عملية التنظيف هذه للهواء بلمس الكروم الموجود على السطح، مما يشكل تلك "الطبقة السلبية" غير المرئية التي ذكرتها سابقًا. بدون هذه الخطوة النهائية للتنظيف والتشطيب، حتى أفضل السبائك ستصدأ. لذا، عندما تسأل كيف يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ، تذكر أن التصنيع لا يتوقف عند الصهر؛ إنه ينتهي حقًا فقط عندما يكون السطح مثاليًا.

الخاتمة

باختصار، يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق صهر سبائك معينة، وتكريرها لإزالة الكربون، ودرفلتها لتشكيلها، ومعالجتها حراريًا لتعزيز القوة. في Centerway Steel، ندرك أن كل خطوة مهمة. نحن شريكك الموثوق لمنتجات خطوط الأنابيب عالية الجودة.