الدليل الشامل: مادة الفولاذ المقاوم للصدأ لمثبتات تركيب الطاقة الشمسية

مثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ لأنظمة تركيب الطاقة الشمسية دوراً مهماً في ضمان تشغيل النظام بشكل آمن ومستقر. ولكن ما نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم: 304 أو 316 أو 410؟ سيكون هناك دليل شامل لك.

الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبيكة تحتوي على 10.51 تيرابايت 3 تيرابايت على الأقل من الكروم في تركيبها، على الرغم من أن العديد من الدرجات تحتوي على أكثر من ذلك. الكروم هو المكوّن الرئيسي الذي يزوّد الفولاذ المقاوم للصدأ بخصائص فريدة مضادة للتآكل والبقع. عند تعريضه للهواء، يتفاعل الكروم مع الأكسجين لتشكيل طبقة رقيقة من الأكسيد الواقي على سطح الفولاذ. تمنع هذه الطبقة الصدأ وتوفر درجة معينة من مقاومة التآكل.

قد يشتمل الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا على عناصر أخرى من السبائك مثل النيكل والموليبدينوم والنيتروجين لتعزيز خصائص معينة مثل القوة وقابلية التشكيل ومقاومة أنواع مختلفة من التآكل. وبسبب هذه الخصائص، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في الكثير من التطبيقات، مثل أدوات المطبخ والأواني ومواد البناء والمعدات الصناعية والأجهزة الطبية. وهذا يجعله مادة مهمة للمثبتات في أنظمة تركيب الطاقة الشمسية.

يأتي الفولاذ المقاوم للصدأ في أنواع مختلفة، بما في ذلك الأوستنيتي والمارتنسيتي والحديدي. وتشمل الدرجات المعروفة 304 و316/316L و410. كل نوع له مجموعة من السمات الخاصة به وهو مناسب لتطبيقات محددة. ويعتمد نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في مشروع ما على عدة عوامل، بما في ذلك البيئة المسببة للتآكل ودرجة الحرارة والإجهاد الميكانيكي الذي سيواجهه.

السلسلة 300

سلسلة 300، والمعروفة أيضًا باسم الأوستنيتي، هي النوع الأكثر شيوعًا وعادة ما تحتوي على 18% كروم و8% نيكل (يشار إليها غالبًا باسم 18/8). يشتهر هذا النوع من الفولاذ بقابليته الممتازة للتشكيل ومقاومته للتآكل، وهو غير مغناطيسي بشكل عام. كما أنها مرنة ومصلدة على البارد ولكنها لا تخضع للمعالجة الحرارية.

النوع 304 هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في السلسلة 300، حيث يتمتع بقوة خيط أفضل من 302، مما يساعد في تركيب أدوات التثبيت. ولأنه لا يمكن أن يخضع للمعالجة الحرارية، فإن معظم مثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ 304 للطاقة الشمسية تكون ذاتية الثقب. عند استخدامها لتطبيقات الفولاذ، يجب أن تكون مزودة برأس مثقاب من الفولاذ الكربوني لتسهيل الحفر.

السلسلة 400

تتكون السلسلة 400، المعروفة باسم المارتنسيتية، بشكل أساسي من الكروم المستقيم. لها خصائص معتدلة ويمكنها مقاومة التآكل في البيئة. وبالمقارنة مع السلسلة 300، يمكن أن تخضع للمعالجة الحرارية، مما يشكل قوة إضافية. كما أنها مغناطيسية وتكتسب قوة جيدة من خلال المعالجة الحرارية.

الأكثر استخدامًا للمثبتات الشمسية هو الفولاذ المقاوم للصدأ 410. يتم إنتاج هذه الدرجة على نطاق واسع للمثبتات ذاتية الحفر. بالنسبة للإنشاءات الخارجية، يعد وضع نوع من الطلاء على هذه المثبتات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 410 ممارسة شائعة. وهذا يحسِّن من مقاومتها للتآكل ويوفر تزييتًا لتحسين الحفر والتلبيب.

هناك عوامل مختلفة تساهم في تآكل البيئة، مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة والمناخ والمواد الكيميائية والكائنات الدقيقة والنباتات وما إلى ذلك. ولذلك، فإن اختيار نوع الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يجب استخدامه في المنشآت الشمسية ليس بالأمر السهل. تقترح الممارسات الشائعة:

فولاذ مقاوم للصدأ 304

• النوع الأكثر استخدامًا. ويتميز بخصائص مقاومة للتآكل في بيئات الإنشاءات النموذجية لتجهيز الأغذية التي تتضمن درجات حرارة عالية وأحماض وكلوريدات. ويمكنه أيضًا مقاومة المواد الكيميائية العضوية وغير العضوية والأصباغ.
• يمكن لمتغير الكربون المنخفض 304L أن يقاوم التآكل الناتج عن حمض النيتريك بشكل جيد. ويمكنه أيضًا مقاومة تآكل حمض الكبريتيك تحت درجات حرارة وتركيز معتدل.
• ويمكن استخدام متغير آخر، 304N، في المعدات ذات درجة الحرارة المنخفضة، والأجهزة المنزلية، ومعدات المطبخ، والمعدات الطبية، ومعالجة مياه الصرف الصحي، من بين سيناريوهات أخرى ذات صلة.
  الفولاذ المقاوم للصدأ 316/316L

بالمقارنة مع النوع 304، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على 2-3% موليبدينوم إضافي. يعزز الموليبدينوم مقاومة الكلوريدات وأشكال التآكل الأخرى. ولذلك، فهو أكثر ملاءمة للبيئات البحرية والمناطق الساحلية والمعالجة الكيميائية والبيئات عالية الكلور. وبطبيعة الحال، فهو أغلى من 304 فيما يتعلق بالمواد والتصنيع.

410 فولاذ مقاوم للصدأ 410

يحتوي على حوالي 11.5-13.5% من الكروم و0.08-0.15% من الكربون، مع عدم وجود محتوى من النيكل تقريباً. يساعده المحتوى العالي من الكربون على تكوين بنية مارتينسيتية، وبالتالي يتمتع بصلابة أفضل. ومع ذلك، فإن مقاومته للتآكل أضعف مقارنة بالرتبتين الأخريين. وهو أرخص عموماً من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316، ويرجع ذلك أساساً إلى عدم احتوائه على عنصر النيكل الأغلى ثمناً.
يشيع استخدامها في التطبيقات التي تتطلب قوة وصلابة عالية ومقاومة معتدلة للتآكل. ويشمل ذلك السكاكين، وأدوات طب الأسنان والأدوات الجراحية، والفوهات، وأجزاء الصمامات، والكرات والمقاعد الفولاذية الصلبة، والمثبتات.

اختبار الفولاذ المقاوم للصدأ

بالنسبة لاختبار الفولاذ المقاوم للصدأ، يستخدم المزيد من المتخصصين ASTM G-4 لإجراء الاختبارات لتحديد المادة الأكثر موثوقية في النهاية. يجب أن يشمل الاختبار الظروف أثناء التشغيل ووقت التوقف عن العمل. على سبيل المثال، قد يكون حمض الكبريتيك والبوليمرات المقابلة المتكونة أثناء بعض عمليات التوقف عن العمل أكثر تآكلًا من العملية نفسها. يجب إجراء الاختبارات في ظل أسوأ ظروف التشغيل."

إنه دليل شامل عن أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في أنظمة تركيب الطاقة الشمسية، وخاصةً على الدرجات 304 و316 و410. ويؤكد تركيبها الكيميائي وخصائصها وتطبيقاتها على أهمية اختيار الدرجة المناسبة بناءً على العوامل البيئية والضغوطات. تُعد معايير الاختبار مثل ASTM G-4 ضرورية لاختيار المواد النهائية. قد يساعدك ذلك على اختيار وفحص مثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أفضل.