بررسی مزایای رادیاتورهای آلومینیومی نسبت به رادیاتورهای قدیمی

 

با افزایش جمعیت مصرف انرژی نیز بیشتر شده است، امروزه ما شاهد مصرف بی حد و زیاد انرژی های فسیلی هستیم، پیش بینی ها شان می دهد که در آینده نه چندان دور این انرژی ها به اتمام می رسید و بشر با مشکلات زیادی دست به گریبان خواهد بود.مصرف انرژی ایران تا حد قابل توجهی بیشتر از متوسط جهانی می باشد که این نیز بیشتر به خاطر پرت انرژی و استفاده غلط از این انرژی خدادادی است.در این بخش از فروشگاهمی خواهیم به بررسی مزایای رادیاتورهای آلومینیومینسبت به رادیاتورهای قدیمی بپردازیم.

استفاده از رادیاتورها و پکیج ها جدید می تواند صرفه جویی را در ابعاد بسیار وسیعی به ارمغان آورد، از طرفی تغییرات بسیار زیادی در مهندسی این محصولات بوجود آمده است و توانسته اند با محیط خود همراستا و همشکل باشند و هزینه بسیار کمتری را بر دوش استفاده کنندگان گذارد.

در گذشته از وسایل غیر استاندار برای گرم کردن محیط استفاده می شده است، این وسایل انرژی بسیار را به خاطر ساخت غیر اصولی خود از بین می برده اند، اخیرادر ساختار آبگرمکن ها تغییرات زیادی بوجود آمده است که این تغییرات باعث شده تا مصرف انرژی در آن ها بسیار کمتر از گذشته و حتی می توان گفت فناوری آن نیز بسیار بیشتر از آبگرمکن های قدیمی است.

رادیاتور یکی دیگر از وسایلی است که در سال های اخیر بسیار تغییر کرده است،نکته ای که می توان در آن ها در نظر گرفت طراحی دقیق آن ها بوده است که می تواند در مصرف سوخت صرفه جویی کند، از طرف دیگر این رادیاتورها به طور کامل محیط را به طور یکنواخت گرم می کند.

در عمل واژه رادیاتور به وسیله ای گفته می شود که در آن یک سیال از میان لوله های نمایان گردش می کند، که اغلب با فین یا دیگر راه های افزایش سطح همراه است.رادیاتور معمولا برای گرم کردن ساختمان استفاده می شود و به این طریق که در یک سیستم حرارت مرکزی، آب گرم و یا گاهی در یک دیگ بخار مرکزی تولید شده است و توسط پمپ از طریق رادیاتور حرارت را در ساختمان توزیع می کند.جنس رادیاتورها  بر  حسب نوع کاربری بسیار متفاوت است، جداره داخلی رادیاتورها اغلب از مس می باشد یا برنج ، آلومینیم ساخته شده است.اما اغلب از آلومینیم در ساخت رادیاتورها استفاده می شودکه وزن کمتری دارند و به راحتی عمل انتقال حرارت را انجام می دهد با این حال خواص خنک کننده مس و برنج بیشتر و بهتر از آلومینیم است.امروزه استفاده از پکیج دیواری شوفاژ نیز برای ساختمان های ادارای و منازل بسیار مناسب می باشد، برای همین فروش پکیج دیواریبسیار افزایش یافته است.

رادیاتور آلومینیومی:

این مدل از رادیاتور ها در دو مدل پره ای و صفحه ای در بازار موجود می باشد، البته قیمت بر حسب نوع متفاوت بوده است، رادیاتورهای آلومینیومی پره ای با داشتن پره های جانبی باعث تبادل حرارت با محیط می شود.یکی از مزیت های این رادیاتورها این است که می توان از آن ها در محیط های مرطوب مانند حمام استفاده کرد و پره های آن در صورت آسیب قابل تعویض می باشند.

از دیگر وسایلی که تغییرات بسیار زیادی را داشته است می توان به کولر اشاره کرد، اسپیلت جایگزین کولرهای آبی و گازی قدیمی شده است، این کولر گازی اسپیلتبسیار کم مصرف بوده و به راحتی هوای محیط را تغییر می دهند ، از دیگر نکات بسیار مهم در مورد این کولرگازی اسپیلت می توان به تهویه مطبوع آن اشاره کرد.این سیستم برای فضاهای بسته و محیط هایی مانند بیمارستان ها توصیه می شود و نقش بسیار خوبی را در بهبود حال آنها بازی می کند.از طرف دیگر این کولر گازی ها رطوبت هوا را به حد استاندار رساند.

منبع:

http://www.patugh.ir

 

 

 

تفسیر رادیوگرافی جوش

تفسیر رادیوگرافی جوش

بازرسی مخازن نگهداری

مخازن ثابت نگهداري و ذخيره

مخازن ثابت ذخیره به انواع مخازن هوایی و زمینی جهت ذخیره آب و مواد سوختی و صنعتی در پالایشگاهها، نیروگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و سایر مکانهای صنعتی اتلاق می‌شود. مخازن ذخیره در صنایع پتروشیمی جهت ذخیره مایعات گازی ، مواد شیمیایی ، آب و غیره استفاده می شوند . مخازن ذخیره زیر 15PSI فشار دارند . بطور کلی مخازن ذخیره به نوع زیر تقسیم می گردند .

- مخازن ذخیره با فشار اتمسفریک که حداکثر فشار آنها 0.5 PSI می باشد .

- مخازن ذخیره کم فشار که برای بهره برداری بین 0.5PSI و 15PSI طراحی می گردند و دمای آنها تا °50 زیر صفر می باشد .

مخازن ذخیره از نظر ظاهر و شکل دارای اندازه های مختلفی می باشند بدنه این مخازن از جنسهای مختلفی ساخته می شود.

مخازن ذخیره اتمسفری معمولاً از جنس کربن استیل و یا فولاد آلیاژی برای موارد خاص ساخته می گردند . مواد ذخیره شده در این مخازن باید دارای فشار بخار کمتر از اتمسفریک در دمای کارکرد داشته باشند . این مخازن معمولاً دارای شیر اطمینان می باشند تا از ایجاد اختلاف فشار بیش از حد بین داخل مخزن و اتمسفر جلوگیری گردد .

مخازن کم فشار معمولاً برای ذخیره موادی بکار می رود که فشار بخار آنها از اتمسفر در دمای کارکرد بالاتر باشد . البته فشار داخل مخازن نباید از 15 PSI بیشتر شود .

مخازن ذخیره اتمسفریکی انواع گوناگونی دارد که موارد زیر را می توان نام برد .

-         مخزن با سقف مخروطی

-         مخزن با سقف مخروطی بزرگ با سازه های تقویت شده ازداخل یا خارج

-         مخزن با سقف چتری

-         مخزن با سقف بالنی

-         مخزن با سقف گنبدی

-         مخزن استوانه ای کوچک

-         مخزن با سقف شناور

-         مخزن با سقف BREATER

-         مخزن با سقف ثابت

-         مخزن با سقف LIFTER

مخازن ذخیره کم فشار دارای انواع زیر می باشند .

-         کروی

-         نیمکره

-         کروی مرکب

-         با بدنه استوانی و سقف گنبدی و یا مخروطی

storage1storage2

storage inspect1storage inspect2

دلایل برای بازرسی

معمولاً مخازن برای بررسی وضعیت فیزیکی ، نرخ خوردگی و آسیب دیدگی بازدید و بازرسی می گردد .

 

انواع بازرسی ها

1- بازرسی خارجی

2-  بازرسی داخلی

-  اکثر بازرسی ها ی خارجی می تواند در حین کار واحد انجام گیرد و نیازی به توقف واحد نمی باشد.

بازرسی خارجی:

- بازرسی پلکان، نردبان محل عبور و مرور افراد

- پایه ها و فونداسیون

- پیچهای مهار

- نگهدارنده فلزی

- سیمهای نگهدارنده

- نازل ها

- سیستم اتصال به زمین

- سایر دستگاههای روی مخازن

- بازرسی رنگ و عایق کاری

- خوردگی و معایب خارجی

بازرسی داخلی :

- در بازرسی عینی اولیه وضعیت کلی فیزیکی و ایمنی دستگاه بازدید گردد

- بازرسی از کف مخزن و خطوط جوش آن

- قسمتهای داخلی جداره جهت هرگونه خوردگی

- محل اتصال سقف و جداره ، نازلها.

- در مخازنی که دارای پوشش داخلی مانند رنگ ، لاستیک و یا پلاستیک باشد باید با دقت این پوشش از نظر سالم بودن بازدید گردد.

- کلیه متعلقات سقف ، ساپورتها ، پینها ، راهنماهای ابزار دقیق و غیره از نظر سلامت و آسیب دیدگی باید بازرسی گردد .

 ضخامت سنجی

جهت اطمینان از صحت حداقل ضخامت لازم برای ذخیره سیال مورد نظر، قسمت های مختلف مخازن ذخیره ثابت مورد ضخامت سنجی قرار می گیرند.

 آزمایش فشار

-آزمایش فشار ترکیبی (هوا + آب)  

طراحی این مخازن به گونه ای می باشد که مجاز به پرنمودن مخزن از آب نبوده و باید قسمتی از مخزن پر از آب و سطح بالای آب با فشار هوا آزمایش گردد . که به این آزمایش ترکیبی می گویند .

- آزمایش فشار هیدرولیکی

کلیه مخازنی که طبق طراحی کاملاً تا سقف پر از مایع گردند باید بطور کامل قبل از استفاده مطابق با دستورالعمل طراح با آب آزمایش گردند.

- آزمایش خلاء نسبی

کلیه مخازنی که طبق طراحی در قسمت سقف دارای خلاء نسبی می باشند باید تحت این آزمایش قرار گیرند.

تست ذرات مغناطیسی

تست ذرات مغناطیسی

 

تست ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Test) یا به اختصار MT به همراه تست مایعات نافذ، برای تست عیوب سطحی و زیر سطحی در جوش ها کاربرد فراوان دارد. در مورد مواد فرومغناطیسی، روش تست ذرات مغناطیسی به خاطر قابلیت آن در پیدا کردن عیوب زیر سطحی که به سطح راه پیدا نکرده اند ترجیح داده می شود به خاطر وجود این مزیت نسبت به تست مایعات نافذ، برای تمام مواد فرو مغناطیسی استفاده از تست ذرات مغناطیسی روش مرسومی می باشد.

اساس روش تست ذرات مغناطیسی به این صورت است: وقتی که یک ماده فرومغناطیس در اثر اعمال میدان مغناطیسی به صورت مغناطیسی در می آید، ناپیوستگی هایی که خطوط میدان مغناطیسی را قطع می کنند باعث به وجود آمدن نشت میدان مغناطیسی اطراف خود می گردند. ذرات ریز مواد فرومغناطیس که به صورت پودر درآمده اند روی سطح مورد نظر پاشیده می شوند و توسط نشتی میدان، به وجود آمده در اثر ناپیوستگی جذب می شوند و این ذرات جمع شده در روی نشتی میدان باعث دیده شدن ناپیوستگی و محل آن می گردند علاوه بر آن، شکل و مقدار ناپیوستگی را نیز نشان می دهند. برای به دست آوردن بیشترین حساسیت در این روش، استفاده از ذرات مغناطیسی دارای خاصیت فلوئورسنت که در محصولات نفتی به صورت نامحلول قرار گرفته اند با روش پیوسته و همراه با جریان مستقیم تمام موج به دست می آید.

تست ذرات مغناطیسی  

روش تست ذرات مغناطیسی شامل مراحل زیر است: مغناطیس کردن قطعه، اعمال محیط مغناطیسی، تست الگوهای به وجود آمده توسط مواد مغناطیسی و دی مغناطیس کردن قطعه. تست ذرات مغناطیسی روش حساسی برای پیدا کردن ترک های کوچک و کم عمق سطحی در مواد فرومغناطیسی می باشد، در صورتی که باز شدگی دهانه ترک های سطحی بسیار زیاد باشد در روی اینگونه ترک ها هیچ الگویی از ذرات مغناطیسی جمع نمی شود زیرا دهانه ترک آنقدر بزرگ است که ذرات مغناطیسی قادر به پل زدن روی آن ها نیستند.

در صورتی که ناپیوستگی ها ظریف و تیز باشند و هم چنین بسیار نزدیک سطح نیز باشد مثل یک رشته بلند از یک ناخالصی غیر فلزی، یک نشانه تیز در اثر آن روی سطح به وجود می آید. هر چقدر که ناپیوستگی دارای عمق بیشتری باشد آنگاه نشان به وجود آمده در اثر آن هم دارای وضوح بیشتری می شود. نشانه های به وجود آمده در اثر ذرات مغناطیسی به صورت مستقیم روی سطح به وجود می آیند و از عیوب واقعی، شکل های مغناطیسی بوجود می آورند. هیچ محدودیتی در اندازه و شکل قطعه مورد آزمایش وجود ندارد. معمولا نیاز به تمیز کاری اولیه زیادی ندارد و ترک هایی که توسط مواد اضافی پر شده اند را می توان براحتی شناسایی کرد.

 

 

 

انواع روش های مغناطیس کردن

 

در تست ذرات مغناطیسی، با توجه به قابلیت نگهداری میدان مغناطیسی قطعه ممکن است محیط مغناطیسی یا در هنگام اعمال جریان مغناطیس کننده یا بعد از قطع جریان مغناطیس کننده، روی قطعه اعمال شود. روش اول به روش پیوسته و روش بعدی به روش ناپیوسته یا پسماند شهرت دارد. روش ناپیوسته، فقط روی موادی که قابلیت نگهداری بالایی دارند اعمال می شود. معمولا هر چقدر ماده سخت تر باشد قابلیت نگهداری میدان نیز بیشتر می شود. در مورد فولاد های کم کربن یا آهن که قابلیت نگهداری پایینی دارند یا اصلا قابلیت نگهداری ندارند فقط از روش پیوسته و در اغلب اوقات از جریان متناوب به خاطر ایجاد تحرک بالا در ذرات مغناطیسی استفاده می شود.

 

 

جریان مغناطیس کننده

 
 

هم جریان مستقیم و هم جریان متناوب برای مغناطیس کردن قطعات مناسب هستند. قدرت، جهت و توزیع میدان مغناطیسی به نوع جریانی که برای مغناطیسی کردن از آن استفاده شده است بستگی دارد. در تست ذرات مغناطیسی معمولا میدانی که توسط جریان مستقیم به وجود می آید در داخل قطعه نفوذ می کند. در حالی که میدانی که در اثر جریان متناوب ایجاد می شود فقط محدود به سطح یا نزدیک سطح قطعه می شود که معمولا به عنوان اثر سطحی شناخته می شود. بنابراین برای پیدا کردن عیوب زیر سطحی نباید از جریان متناوب استفاده شود.

مناسب ترین منبع برای جریان مستقیم در حقیقت جریان یک سو شده متناوب می باشد. جریان متناوب تک فاز و سه فاز به صورت تجاری تولید می شود. وقتی که جریان متناوب به صورت مستقیم برای مغناطیس کردن استفاده می شود باید به صورت تک فاز باشد که معمولا فرکانس 50 تا 60 هرتز دارد. وقتی که از این جریان برای مغناطیس کردن استفاده می شود ولتاژ خطی توسط مبدل ها به صورت مرحله ای به ولتاژهای پایین تبدیل می شود. جریان های مغناطیس کننده با هزاران آمپر اغلب از این ولتاژهای کم استفاده می کنند.

تست ذرات مغناطیسی

انواع وسایل و تجهیزات پرتابل که به راحتی می توان آن ها را به محل بازرسی برد وجود دارند. به صورت کلی این وسایل برای استفاده از ولتاژهای متناوب 115، 230 یا 440 ولت و ایجاد جریان متناوب و نیم موج مغناطیسی کننده از 750 تا 1500 آمپر، به کار می روند دستگاه هایی با قابلیت تولید جریان نیم موج متناوب و کنترلرهای برای تغییر جریان دارای کاربرد وسیعی در تست ذرات مغناطیسی هستند. استفاده اولیه از این دستگاه های پرتابل این است که جریان کمی را تولید می کنند. برای پیدا کردن عیوب با عمق بیشتر سطوح بزرگ از دستگاه هایی با آمپر خروجی بیشتری استفاده می شود.

دستگاه های متحرک معمولا با جریان مغناطیس کننده نیم موج یا متناوب کار می کنند و معمولا به وسیله جریان متناوب 50 تا 60 هرتز (230 تا 440 ولت) تغذیه می شوند و خروجی جریان 1500 تا 4500 آمپر دارند، کنترل جریان معمولا به وسیله یک سوئیچ و در سیستم های پیشرفته به وسیله کنترل فاز مبدل با استفاده از یک هسته اشباع شده در میدان انجام می شود. از دستگاه های ثابت ممکن است برای یک روش خاص یا به صورت جنرال استفاده شود. دستگاه های چند منظوره به صورت کلی از روش تر استفاده می کنند و در داخل مخزن همزن دار، به طور پیوسته مواد را مخلوط می کند. توسط پمپ و شلنگ مواد را روی قطعه ای که تست می شود اعمال می کنند، دو فک متحرک و یک کویل ثابت، توانایی لازم برای به وجود آوردن میدان های مغناطیسی دوار و طولی را در این دستگاه ها به وجود آورده اند. این دستگاه ها قابلیت تولید جریان AC و DC در جریان های 1000 تا 6000 آمپر را دارند. دستگاه های ثابت با استفاده ویژه برای تست تعداد زیادی از قطعات شبیه هم طراحی شده اند. به طور کلی، برای تسریع در جا به جایی و تغییر موقعیت قطعاتی که مورد بازرسی قرار می گیرند در این دستگاه ها سیستم هایی مثل نقاله یا علامت گذاری به صورت اتوماتیک و سیستم های هشدار نصب شده است.

میدان های مغناطیسی دوار و طولی

 

 

تست جوش ها با ذرات مغناطیسی

ویرایش
 
 
 
 

به وسیله تست ذرات مغناطیسی و با استفاده از یوک و پراد می توان بسیاری از عیوبی که به سطح راه پیدا کرده اند را شناسایی کرد برای شناسایی عیوب زیر سطحی مثل ناخالصی های جوش، جفره های گازی و عدم نفوذ در ریشه جوش، روش پراد همراه با جریان متناوب، مستقیم یا جریان نیم موج، بهترین روش می باشد.

طریقه قرار دادن دو پایه یوک در جهت عمود بر عیوب سطحی که انتظار داریم، است. این نوع میدان با میدان مغناطیسی که توسط پراد تولید می شود فرق دارد. به خاطر ایجاد میدان مغناطیسی طولی بین دو پایه یوک برای پیدا کردن عیوب عرضی، باید دو پایه یوک در جهت عمود بر جهت ترک ها، در دو طرف بستر جوش قرار گیرند. برای پیدا کردن عیوب طولی، پایه های پراد کنار جوش قرار می گیرند و برای پیدا کردن عیوب عرضی، پایه های پراد دو طرف جوش قرار می گیرند. در مواردی که نگاه داشتن اتصال پراد برای دست خسته کننده است، پراد دارای گیره های مغناطیسی است که پراد را به صورت مغناطیسی روی سطح قطعه نگاه می دارند. پرادهایی که جریان مغناطیس کننده را به قطعه اعمال می کنند به صورت محکم به قطعه می چسبند و می توان یکی یا هر دو شاخه های پراد را به وسیله جریان مغناطیسی به سطح قطعه چسباند.

اعمال جریان نیم موج در جوش باعث ایجاد نشانه کاذب می شود. یک جوش T شکل که از یک طرف یا هر دو طرف به صورت کامل نفوذی نیست نیمه نفوذی (PjP) محسوب می شود. در این نوع جوش ریشه باز مجاز می باشد وقتی که از پراد با جریان نیم موج استفاده می شود، این اثر کاذب روی سطح جوش دیده می شود. با استفاده از جریان متناوب به جای نیم موج این اثر کاهش می یابد.

با قرار دادن دو پایه یوک در دو طرف بستر جوش و استفاده از جریان مستقیم می توان قابلیت پیدا کردن عیوب زیر سطحی که در جوش های سر به سر و بین ورق های نسبتا نازک به وجود می آیند را افزایش داد. به دلیل عدم نشت شار مغناطیسی که در حالت معمولی از دو پایه یوک صادر می شود نتایج قابل قبولی در ردیابی عیوب زیر سطحی در این روش به دست آمده است.

 
 

 

دی مغناطیس کردن بعد از انجام تست ذرات مغناطیسی

 

در تمام مواد فرومغناطیس بعد از اعمال میدان مغناطیسی در آن ها، مقداری میدان مغناطیسی پسماند باقی می ماند این میدان در مواد مغناطیس نرم، قابل چشم پوشی می باشد، با این وجود این میدان پسماند در مواد مغناطیسی سخت با میدان های مغناطیس آهنرباهای دائم که از آلیاژهای خاص می باشند تقریبا قابل مقایسه است و بر حسب نوع ماده، دی مغناطیس کردن می تواند آسان یا مشکل باشد. فلزاتی که انرژی زیادی برای مغناطیس کردن لازم دارند به سختی دی مغناطیس می شوند. دلایل زیادی برای دی مغناطیس کردن قطعه بعد از انجام تست ذرات مغناطیسی وجود دارد.

برای مثال در هنگام ماشین کاری قطعه و در مراحل بعد ممکن است براده های ناشی از ماشین کاری به قطعه چسبیده و اثر بدی بر سطوح تمام شده یا ابعاد قطعه و در نهایت روی عمر مفید قطعه داشته باشند یا در هنگام جوشکاری قطعه به روش قوس الکتریکی باعث انحراف قوس در روی سطح قطعه شود.

 

 

روش های دی مغناطیس کردن بعد از انجام تست ذرات مغناطیسی

 

 

 

1- استفاده از میدان متناوب به تدریج کاهنده

مطابق شکل روبرو نیروی لازم برای دی مغناطیس کردن (HC) همیشه از نیروی لازم برای مغناطیس کردن (HM) قطعه کمتر است. بنابراین در صورتی که قطعه تحت یک نیروی مغناطیس کننده که بیشتر از نیروی HC باشد و به صورت متناوب تغییر جهت می دهد در حالی که مقدار آن به تدریج کم می شود، قرار گیرد، آنگاه میزان BX کم می شود. همان طور که در شکل نشان داده شده است  HC و BX به کمترین مقدار خود می رسند. در حقیقت برای استفاده موثر از این روش، فرکانس تناوب فاکتور مهمی است. استفاده از فرکانس های بالا موجب کاهش اثر نفوذ میدان مغناطیسی در سطح مقطع قطعه می شود. برای موارد خاص حتی می توان از فرکانس کم حدود 12 هرتز استفاده کرد.

2- روش حرارتی

وقتی که قطعه فرو مغناطیس را به دمای بالای دمای کوری قطعه ببریم (1023 کلوین برای آهن)، قطعه مذکور دی مغناطیس می شود. در مورد آهن این دما نه عملی است و نه مناسب. این روش زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که بعد از انجام تست ذرات مغناطیسی، عملیات حرارتی روی قطعه انجام شود و قطعه به بالای دمای کوری خود برسد.

 

دی مغناطیس کردن با استفاده از جریان متناوب

3- دمای مغناطیس کردن با استفاده از میدان حلقوی متناوب

این روش برای قطعات بزرگ مناسب است و شبیه استفاده از کویل با جریان متناوب است زیرا در این روش جهت میدان به صورت متناوب همراه با تغییر جهت جریان مغناطسی کننده عوض می شود. در این روش با استفاده از عبور جریان از داخل قطعه میدان مطلوب به دست می آید، که شدت جریان به تدریج به صفر می رسد.

4- روش استفاده از یوک AC یا DC

این روش برای قطعاتی که انرژی زیادی برای دی مغناطیس شدن لازم دارند مناسب می باشد. عملکرد در بعضی یوک ها شبیه به کویل AC می باشد به این صورت که قطعه از بین پایه های یوک عبور داده شده و سپس خارج می شود. در روش پیشرفته از یک آهنربای الکتریکی سلونوئیدی استفاده می شود.

 

کاربرد نانو فناوری در سازه های فلزی

از آن جایی که محصولات ساخته شده از طریق تکنولوژی نانو دارای مشخصات منحصر به فردی هستند، این تکنولوژی می تواند در بسیاری از فرآیندهای ساخت و طراحی به کار برده شود. این مشخصات منحصر به فرد قادر هستند که مشکلات کنونی در ساختمان سازی را حل کرده و در فرآیند ساخت تغییراتی را به وجود آورند. پیشرفت علم در حوزه نانو ذرات فلزی و دستاوردهای بزرگ در این زمینه باعث بهبود وبژگی های فلزات ساختمانی از جمله فولاد شده است. اضافه کردن نانو ذراتی مانند مس، مولیبدن و وانادیم باعث بهبود خواص مکانیکی فولاد و کاهش هزینه های ساخت شده است. ساخت نانو کابل ها، نانو پوشش هایی نظیر دی اکسید تیتانیم و استفاده از فناوری نانو در ساخت و تولید پیچ و مهره ها تحول عظیمی را در سازه ها ایجاد کرده است.

 

 فناوری نانو و فولاد
فولاد یکی از مهمترین مواد ساختمانی می باشد. خواصی نظیر استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت جوشکاری آن در طراحی و ساخت بسیار مهم هستند [1]. این قابلیت ها باعث شده که نقش فولاد در صنعت ساخت و ساز بسیار پر رنگ باشد.
موارد استفاده از فولاد در صنعت عمران:
- در ساختمان های اسکلت فلزی به عنوان تیر و ستون و بادبند و پلیت های کف، در ساختمان ها و سازه های بتنی به عنوان میلگرد
- پایه ها و کف پل ها، کابل های کششی پر مقاومت
- لوله های انتقال آب و گاز و نفت
- اجزای داخلی ساختمان ها مثل در و پنجره ها، پیچ ها و اتصالات،
- استفاده در نمای ساختمان

معایب فولاد:
خستگی و ترک خوردگی ،خوردگی در مجاورت سیمان، آثار تبعی جوش کاری، نیاز به مقاومت های بالاتر، ضریب ارتجاعی بالاتر، نیاز به مقاومت بیش تر در مقابل خراشیدگی، از بین بردن آلودگی سطوح فلزی و.... .
کاربرد گسترده فولاد در صنعت ساختمان، مزایا و معایب این ماده و قابلیت های چشمگیر فناوری نانو، زمینه های متعدد تحقیقات در این صنعت را فراهم می آورد.

فولاد و نانو ذرات:
خستگی مساله بسیار حساسی است که می تواند منجر به شکست فولاد در سازه های تحت نیروی سیکلی (مانند پل و برج ها) گردد. این موضوع می تواند در تنش هایی کمتر از تنش تسلیم مواد رخ دهد و در نتیجه عمر مفید سازه را کاهش دهد. افزایش تنش باعث شروع ترک و متعاقباً شکست خستگی می شود. تحقیقات نشان داده است که افزودن نانو ذرات مس باعث کاهش ناهمواری های سطح فولاد گشته و در نتیجه ی آن تعداد تنش ها محدود شده و بنابراین ترک ناشی از خستگی کاهش می یابد. پیشرفت در این فناوری منجر به افزایش ایمنی، نیاز کمتر به نظارت و استفاده ی بهتر از مواد در ساخت و ساز های مستعد به مساله خستگی شده است [2].

فولاد Sanduk Nauoflex:
در سال 1992،اداره کل بزرگراه (FHWA ) همراه با سازمان آهن و فولاد آمریکا و نیروی دریایی ایالات متحده، فولادی کم کربن- با عملکرد بالا (HPS) را برای پل ها تولید کردند. فولاد جدید مقاومت بالا در مقابل خوردگی و خاصیت جوش خوردگی بهتری را به خاطر وجود نانو ذرات مس در مرز دانه های فولاد از خود نشان می دهد. این فولاد به نام فولاد Sanduk Nauoflex معروف است. Sanduk Nauoflex یک فولاد زنگ نزن جدید است که خواصی از جمله استحکام فوق العاده بالا، فرم پذیری خوب و کیفیت سطح تمام شده ی خوبی دارد. به دلیل عملکرد بالای این فولاد ، می توان از آن در کاربردهایی که نیاز به مواد سبک و محکم دارند استفاده نمود. به دلیل استحکام و مدول الاستیسیته فوق العاده بالا، این فولاد حتی می تواند نازک تر و سبک تر از اجزایی که از آلومینیوم و تیتانیم ساخته شده اند باشد. مقاومت در مقابل خوردگی و سایش خوب آن می تواند باعث کاهش هزینه های ساخت و نگهداری شود [1].

فولاد MMFX2:
MMFX2 یک فولاد اصلاح شده ی نانو ساختار دیگری می باشد که توسط شرکتی به همین نام ساخته شده است. در مقایسه با فولاد های معمولی، این نوع فولاد میکرو ساختار متفاوتی دارد: یک ساختار لایه ای تکه تکه شبیه به "تخته چند لایه". این ساختار منحصر به فرد باعث شده که فولاد MMFX2 استحکام (سه برابر مستحکم تر)، انعطاف پذیری، چقرمگی و مقاومت به خوردگی قابل ملاحظه ای پیدا کند [1]. از این نوع فولاد می توان در مسلح سازی سازه های بتنی استفاده نمود[3]. از آنجایی که این فولاد مقاومت در مقابل خوردگی مشابه فولاد زنگ نزن را دارد، می تواند به عنوان جایگزین استفاده شود زیرا از لحاظ اقتصادی به صرفه تر می باشد [1]. همانطور که در شکل 1 در تصاویر گرفته شده به وسیله میکروسکوپ انتقال الکترونی (TEM) نشان داده شده است، ترکیب شیمیایی و فرآیند تولید این فولاد باعث شده است که میکرو ساختار آن به صورت نانو لایه های انتقال نیافته ی آستنیت در بین لایه های مارتنزیت باشد. این ساختار از تولید کاربید پیوسته جلوگیری می کند و در نتیجه ایجاد سلول های میکرو گالوانیک را کاهش می دهد. بنابراین با کاهش سلول های میکرو گالوانیک، فرآیند خوردگی به شدت کاهش می یابد. از این نوع فولاد در سازه های زیادی که در معرض خوردگی بوده اند استفاده شده است. شکل 2 استفاده از فولاد MMFX 2 را در یکی از پل های ایالت اوکلاهوما در آمریکا نشان می دهد. از میلگرد MMFX 2 به عنوان رکاب در پیش ساخت تیرهای پل استفاده شده است [4].


filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1. تصاویر TEM از میکروساختار فولاد MMFX 2

 

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636

 

شکل 2. استفاده از فولاد MMFX 2 در ساخت پل

 

فناوری نانو و جوشکاری:
نقاط جوشکاری شده و منطقه حرارت دیده ی مجاور جوش (HAZ) ترد و شکننده می باشند. هنگامی که این مناطق تحت نیروهای دینامیکی قرار می گیرند، منجر به شکست ناگهانی می شوند. چقرمگی جوش مساله ی قابل ملاحظه ای به خصوص در نواحی زلزله خیز می باشد. گسیختگی و شکست جوش و مناطق HAZ پس از واقعه ی زمین لرزه ی سال 1994 نورث ریج در لس آنجلس، منجر به ارزیابی مجدد اصول جوشکاری و اتصالات سازه ای فلزات شد. بر اساس این موضوع فلسفه کلی مبتنی بر انتخاب نقاطی از سازه که به عمد ضعیف شده اند بود تا بتوان تغییر فرمی کنترل شده به دور از مناطق اتصال ترد را به وجود آورد. با اتخاذ به این رویکرد همچنین از افزایش عمدی ابعاد سازه ای که باعث پایین نگه داشتن تنش ها می گردد نیز پیشگیری می شود. تحقیقات نشان داده اند که اضافه نمودن نانو ذرات منیزیم و کلسیم دانه های مناطق HAZ را در فولاد ساده ریزتر کرده ( حدود یک پنجم اندازه معمولی) که این امر موجب افزایش چقرمگی جوش می شود. افزایش چقرمگی در اتصالات جوش نه تنها باعث پایداری و بالا رفتن ایمنی سازه می شود، بلکه نیاز به منابع برای برقراری اتصالات را کاهش داده و در نتیجه باعث محدود شدن تنش ها در حد مجاز می شود [2].


 

پوشش ها ی نانو:
پوشش های شامل نانو ذرات یا نانو لایه ها برای اهداف به خصوصی به وجود آمده اند. در واقع این پوشش ها یکی از کاربردهای اصلی در تکنولوژی نانو در ساختمان سازی می باشند. به عنوان مثال پوشش دی اکسید تیتانیم به وسیله واکنش کاتالیتیکی قوی می تواند آلودگی های آلی را شکسته و متلاشی کند[1]. عملکرد فتوکاتالیتیکی شامل دو فرایند هم¬زمان با شیوه¬های عمل متفاوت می¬باشد: 1- فرایند فتوشیمی که در آن انرژی به وسیله¬ی تابش فراهم می¬شود. 2- فرایند کاتالیتیکی که بر روی سرعت واکنش تاثیر می¬گذارد. در واقع فتوکاتالیست دی اکسید تیتانیم با جذب تابشی که انرژی آن بیشتر یا برابر با شکاف انرژی آن است، باعث برانگیخته شدن الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش می شود. در نتیجه حفره
هایی در نوار ظرفیت ایجاد خواهند شد. بعد از برانگیختگی، الکترون و حفره¬ی جدا شده ممکن است وارد چندین مسیر متفاوت شوند. با مهاجرت الکترون ها و حفره ها به سطح دی اکسید تیتانیم، انتقال الکترون به مواد آلی یا معدنی که جذب سطحی شده اند و یا حلال صورت
گیرد. همچنین انتقال الکترون می تواند از مواد آلی یا معدنی که جذب سطحی شده اند و یا حلال به سطح دی اکسید تیتانیم صورت گیرد. در نتیجه ی این جابه جایی الکترون، واکنش های کاهش و اکسایش بر روی سطح فتوکاتالیست انجام می شود. باید به این نکته اشاره کرد که در فتوکاتالیست ها هر چه اندازه ی ذرات کوچک تر باشد، چون سطح فعال فتوکاتالیست بیش¬تر می¬شود، بنابراین، این فتوکاتالیست ها فعال تر از فتوکاتالیست هایی با اندازه ی ذرات بزرگ تر عمل می نمایند [5].به دلیل آب دوست بودن اکسید تیتانیم،آب روی سطح این پوشش به صورت یکنواخت پخش شده و باعث زدودن آلودگی های متلاشی شده از سطح آن می گردد [1]. شکل 1 مکانیزمی از عملکرد فتوکاتالیست را نشان می دهد [6].


filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3. مکانیزم عملکرد فتوکاتالیست

نانو کابل ها:
کابل های فولادی با استحکام بالا در ساخت پل ها به خصوص پل های معلق مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از کابل های قوی باعث کاهش هزینه ها و زمان ساخت سازه ها می شود. مطالعات و تحقیقات در زمینه اصلاح فاز سمنتیت (Fe3C)فولاد در ابعاد نانو باعث تولید کابل های قوی شده است [7].

نانو و پیچ و مهره ها:
سازه های بلند نیاز به اتصالات با استحکام بالا دارند که این موضوع به نوبه خود نیاز به پیچ و مهره های مستحکم را ضروری می کند. مقدار استحکام بالای پیچ و مهره ها معمولا از طریق کوئنچ ( سرد کردن ) و تمپر (بازپخت) تحقق می یابد. ریزساختار این گونه محصولات شامل مارتنزیت ( ساختاری سخت از فولاد) تمپر شده است. هنگامی که استحکام کششی فولاد شامل مارتنزیت تمپر شده از MPa1200 بیشتر شود، حتی وجود مقدار کمی هیدروژن باعث ترد شدن مرز دانه ها شده و در نتیجه منجر به شکست مواد فولادی در حال استفاده می شود. این پدیده که معروف به شکست همراه با تاخیر است، مانع افزایش استحکام بیشتر پیچ و مهره های فلزی می شود. بالاترین مقدار استحکام آن ها در محدوده ی 1000 تا 1200 مگاپاسگال می باشد. تحقیقات بر روی نانو ذرات وانادیم و مولیبدن نشان داده است که این مواد می توانند شکست تاخیری را در پیچ و مهره ها بهبود بخشند. در واقع نانوذرات با کاهش اثر تردی هیدروژنی و بهبود ریزساختار فولاد با کاهش فاز سمنتیت بین دانه ای باعث افزایش استحکام پیچ و مهره ها می شوند [7].
بحث و نتیجه گیری:
استفاده از فناوری نانو در سازه هایی مانند پل ها و برج ها باعث افزایش خواص مکانیکی این سازه ها شده است. استفاده از نانوذرات مس در ساخت فولاد باعث افزایش استحکام و نقطه ذوب آن می گردد. همچنین این نوع فولادها قابلیت انعطاف پذیری بیشتر و درخشش قابل توجه ای دارند. از فولادهای حاوی نانوذرات مس در ساخت پل ها استفاده ی بسیار زیادی می شود زیرا این نوع فولاد مقاومت به خوردگی قابل ملاحظه ای دارد. اشاره به این نکته ضروری است که نانوذرات در فولادها باعث افزایش نسبت استحکام به وزن می شوند. استفاده از فناوری نانوفلزات در ساختمان سازی باعث تولید کامپوزیت های سبک تر و مقاوم تر ساختمانی شده است. همچنین تولید نانوپوشش هایی که نیاز به نگهداری و تعمییر کمتری دارند. اضافه نمودن نانوذراتی مانند مولیبدن و وانادیم به پیچ و مهره های فولادی باعث افزایش استحکام این تجهیزات شده است.

logo-samandehi