Усулҳои истеҳсоли хӯлаҳои металлӣ барои сохторҳои сохтмонӣ
Дар ҷаҳони муосири сохтмон, ниёз ба маводҳои мустаҳкам, пойдор ва самаранок рӯ ба афзоиш аст. Яке аз ҷавобҳои асосии ин ниёз хӯлаҳо мебошад - металлҳое, ки бо омезиши ду ё зиёда унсурҳо сохта мешаванд, одатан барои ба даст овардани хосиятҳои беҳтари механикӣ ва муқовимати экологӣ нисбат ба металлҳои холис. Дар сохторҳои сохтмонӣ, хӯлаҳо дар чаҳорчӯбаҳои пӯлодӣ, пайвандҳо, плитаҳо, сутунҳо, чӯбҳо, кабелҳо ва ҳатто васлкунакҳо истифода мешаванд. Дар ин мақола усулҳои истеҳсоли хӯлаҳо, ки ба татбиқи сохторҳои сохтмонӣ, аз интихоби таркиб то равандҳои шаклдиҳӣ ва санҷиши сифат, алоқаманданд, баррасӣ мешаванд.
1. Принсипҳои асосии хӯлаҳои металлӣ дар сохтмон
Металлҳои холис ба монанди оҳан ё алюминий маҳдудиятҳо доранд: онҳо метавонанд хеле нарм бошанд, ба осонӣ занг зананд ё дар ҳарорати муайян ноустувор бошанд. Истеҳсолкунандагон бо хӯлаҳо метавонанд хосиятҳои маводро назорат кунанд, масалан:
– Мустаҳкамии кашиш ва мустаҳкамии афтидан (барои бардорандаи бор муҳим аст).
– Чандирӣ, то ки ба осонӣ шикаста нашавад.
– Сахтӣ барои муқовимат ба фарсудашавӣ.
– Муқовимат ба зангзанӣ барои муҳитҳои намнок, соҳилӣ ё саноатӣ.
– Имкониятҳои кафшер ва истеҳсол барои васлкунии осон дар саҳро.
Дар сохторҳои сохтмонӣ, маъмултарин хӯлаҳо инҳоянд:
– Пӯлоди карбон ва пӯлоди пастхӯла барои чӯбҳо ва сутунҳо.
– Пӯлоди зангногир барои муҳитҳои зангзананда ё тарҳҳои меъморӣ.
– Хӯлаҳои алюминий барои фасадҳо, чаҳорчӯбаҳои рӯшноӣ ва баъзе унсурҳои ғайрисохторӣ.
2. Тарроҳии таркиби хӯла
Усулҳои истеҳсоли хӯла ҳамеша аз тарҳрезии таркиб оғоз мешаванд. Муҳандисони металлургӣ муайян мекунанд, ки кадом унсурҳоро дар асоси самаранокӣ ва ҳадафҳои хароҷот илова кардан лозим аст. Намунаҳои нақшҳои унсурҳо:
– Карбон (C) дар пӯлод мустаҳкамӣ ва сахтиро зиёд мекунад, аммо миқдори зиёди он метавонад қобилияти кафшеркуниро коҳиш диҳад.
– Марганец (Mn) ба афзоиши мустаҳкамӣ мусоидат мекунад ва сулфурро мепайвандад ва бо ин васила шиканандагиро коҳиш медиҳад.
– Хром (Cr) муқовимати зангзанӣ ва оксидшавиро зиёд мекунад.
– Никел (Ni) устувории онро, махсусан дар ҳарорати паст, зиёд мекунад.
– Молибден (Mo) муқовиматро ба хазидан ва баъзе зангзанӣ зиёд мекунад.
– Кремний (Si) ба раванди деоксидшавӣ мусоидат мекунад ва метавонад қувватро афзоиш диҳад.
Дар хӯлаҳои алюминий, унсурҳо ба монанди Mg, Si, Zn, Cu барои баланд бардоштани қувват ё муқовимат ба зангзанӣ интихоб карда мешаванд, дар ҳоле ки осонии экструзия ва кафшерро ба назар мегиранд.
3. Усулҳои гудозиш ва тозакунӣ
Истеҳсоли хӯла дар миқёси саноатӣ одатан тавассути раванди гудохта дар танӯр ва сипас тозакунӣ барои тоза кардани ифлосҳо анҷом дода мешавад.
а) Кӯраи домнагӣ ва кӯраи оксигени асосӣ (BOF)
Барои пӯлоди сохтмонии оммавӣ, роҳи классикӣ инҳоро дар бар мегирад:
1. Кӯраи домнагӣ (кӯраи домнагӣ) аз маъдани оҳан оҳани гудохта (металли гарм) истеҳсол мекунад.
2. BOF (кӯраи оксигени асосӣ) оҳани гудохташударо бо роҳи дамидани оксиген ба пӯлод табдил медиҳад, то миқдори карбонро кам кунад ва ифлосҳоро тоза кунад.
Ин масир барои истеҳсолоти калон, аз қабили профилҳои пӯлоди сохторӣ, мувофиқ аст.
б) Кӯраи камони барқӣ (EAF)
Қисмҳои электромагнитӣ (EAF) барои коркарди партовҳо ва истеҳсоли навъҳои гуногуни пӯлод васеъ истифода мешаванд. Бартариҳои онҳо инҳоянд:
– Чандирии бештар барои назорати таркиб.
– Барои истеҳсоли баъзе пӯлодҳои хӯладор мувофиқ аст.
– Мутобиқ кардани сифат ба ниёзҳои лоиҳа осонтар аст.
в) Коркарди дуюмдараҷа (металлургияи дуюмдараҷа)
Барои он ки пӯлод ба стандартҳои сохтори бино мувофиқат кунад, коркарди минбаъда анҷом дода мешавад, ба монанди:
– Деоксидатсия (кам кардани оксигени ҳалшуда) барои пешгирии сӯрохшавӣ.
– Десулфуризатсия (кам кардани сулфур) барои баланд бардоштани устуворӣ.
– Дегазатсияи вакуумӣ (хориҷ кардани газҳо ба монанди гидроген) барои пешгирӣ аз кафидани гидроген ва нуқсонҳои дохилӣ.
– Иловаи дақиқи унсурҳои хӯлакунанда барои таъмини хосиятҳои якхелаи мавод.
Марҳилаи дуюмдараҷаи тозакунӣ барои пӯлодҳои баландқувват ё пӯлодҳое, ки дар саҳро кафшер карда мешаванд, махсусан муҳим аст.
4. Усулҳои рехтагарӣ ва ташаккули ибтидоӣ
Пас аз мувофиқ шудани таркиб, металли гудохта ба шакли нимтайёр табдил дода мешавад.
а) Рехтагарии пайваста
Имрӯз, рехтагарии пайваста усули бартарӣ дорад. Пӯлоди гудохта ба плитаҳо, гулҳо ё пораҳои тайёр пайваста рехта, сипас то дарозӣ бурида мешавад. Бартариҳои он:
– Самаранокии баланд.
– Сохтори якхелатари микросхема.
– Дар муқоиса бо рехтагарии анъанавии пораҳо, нуқсонҳоро кам мекунад.
б) Рехтагарии чӯбӣ (камтар маъмул)
Барои баъзе барномаҳои махсус истифода мешавад, аммо бештар ба ҷудошавии унсурҳои хӯлакунанда майл дорад ва коркарди иловагиро талаб мекунад.
5. Шаклдиҳии термомеханикӣ: ғелондан, оҳанкунӣ ва экструзия
Шаклҳои сохторӣ ба монанди чӯбҳои I, чӯбҳои H, каналҳои C, плитаҳо ё чӯбҳои арматуравӣ раванди шаклдиҳиро талаб мекунанд.
а) Ғалтаки гарм
Плит ё гул гарм карда мешавад ва сипас ба шакли зерин печонида мешавад:
– Плитаҳо барои пайвасткунӣ ва плитаҳои асосӣ.
– Профилҳои сохторӣ (H, I, U, L) барои чӯбҳо ва сутунҳо.
– Чӯбҳо ва чӯбҳои симӣ барои унсурҳои мустаҳкамкунӣ.
Ғалтаки гарм инчунин ба такмили сохтори ғалла ва беҳтар кардани хосиятҳои механикӣ мусоидат мекунад.
б) Ғалтаки идорашаванда / TMCP (Коркарди термомеханикии идорашаванда)
Ин як усули муҳим барои пӯлодҳои баландқувват ва камхӯла мебошад. Бо назорати ҳарорат ва коҳиш ҳангоми ғелондан, истеҳсолкунандагон ба инҳо ноил мегарданд:
– Донаҳои майдатар (тозакунии донаҳо).
– Қувваи баланд бидуни зиёд кардани миқдори карбон аз ҳад зиёд.
– Қобилияти кафшери беҳтаршуда, барои сохтмони пулҳо ва биноҳои баландошёна мувофиқ аст.
в) Сохтакорӣ
Барои ҷузъҳое, ки ба устувории баланд ниёз доранд, ба монанди фланҷҳои махсус, лангарҳо ё ҷузъҳои пайвасткунии вазнин истифода мешавад. Сохтакорӣ самти донаҳои металлро беҳтар мекунад ва сӯрохиҳои дохилиро кам мекунад.
г) Экструзия (танҳо алюминий)
Профилҳои алюминии барои фасадҳо ва чорчӯбаҳои сабук бо роҳи экструзия истеҳсол карда мешаванд: бланкаҳо гарм карда мешаванд ва сипас тавассути қолаб тела дода мешаванд, то профилҳои мураккаб ва сабук истеҳсол карда шаванд.
6. Коркарди гармӣ (коркарди гармӣ) барои танзими хосиятҳо
Коркарди гармӣ барои тағир додани сохтори микроэлементҳо равона шудааст, то хосиятҳои ниҳоӣ ба талаботи тарроҳӣ мувофиқат кунанд.
Дар сохтмони пӯлод:
– Нормализатсия якрангӣ ва устувории сохторро беҳтар мекунад.
– Хомӯшкунӣ ва обутобдиҳӣ (Q&T) қувваи баландро ба вуҷуд меорад, ки аксар вақт дар баъзе ҷузъҳое истифода мешавад, ки ба қувваи бештар ниёз доранд.
– Рафъи фишор фишорҳои боқимондаро, ки дар натиҷаи кафшер ё шаклдиҳӣ ба вуҷуд меоянд, коҳиш медиҳад.
Дар баъзе хӯлаҳои алюминий:
– Коркарди гармии маҳлул ва пиршавӣ (масалан, силсилаи 6xxx ё 7xxx) мустаҳкамиро тавассути боришот зиёд мекунад.
Ҳангоми интихоби усули коркарди гармӣ бояд муқовимат ба тарқишҳо, қобилияти кафшер ва самаранокии дарозмуддатро ба назар гирифт.
7. Усулҳои баланд бардоштани муқовимат ба зангзанӣ барои муҳитҳои бинокорӣ
Сохторҳои биноҳо аксар вақт дар зери таъсири борон, намӣ, намак (соҳилӣ) ё ифлоскунандаҳои саноатӣ қарор мегиранд. Аз ин рӯ, илова бар интихоби хӯлаи мувофиқ, усулҳои муҳофизатӣ низ истифода мешаванд:
– Галванизатсия (рӯйпӯши руҳ) барои пӯлоди сохторӣ хеле маъмул аст, то онро ба зангзанӣ тобовар гардонад.
– Пӯлоди фарсудашаванда (яъне, баъзе хӯлаҳое, ки патинаи муҳофизатӣ ташкил медиҳанд) барои шароити муайяни атмосфера мувофиқ аст.
– Пӯлоди зангногир барои минтақаҳое, ки ба муқовимати баланди зангзанӣ ва нигоҳдории кам ниёз доранд.
– Системаҳои рӯйпӯшкунӣ (эпоксидӣ, полиуретан ва ғайра) ҳамчун муҳофизати иловагӣ.
Муқовимат ба зангзанӣ на танҳо масъалаи эстетика, балки бехатарӣ низ мебошад, зеро зангзанӣ метавонад буриши муассирро коҳиш диҳад ва боиси вайроншавии сохтор гардад.
8. Назорати сифат ва санҷиши мавод
Хӯлаҳои металлӣ барои сохторҳои сохтмонӣ бояд ба стандартҳои муайяни техникӣ (масалан, стандартҳои таркиб, мустаҳкамӣ ва устуворӣ) ҷавобгӯ бошанд. Тартиби сифат одатан инҳоро дар бар мегирад:
– Санҷиши кашиш барои муайян кардани қувваи афзоянда, қувваи кашиш ва дарозшавӣ.
– Санҷиши таъсир (Charpy) барои арзёбии устуворӣ, махсусан дар пӯлодҳое, ки дар ҳарорати паст кор мекунанд.
– Санҷиши сахтӣ ҳамчун нишондиҳандаи хосиятҳои механикӣ.
– Таҳлили кимиёвӣ барои таъмини дурустии таркиби хӯла.
– Санҷиши ғайривайронкунанда (NDT) ба монанди санҷиши ултрасадоӣ, рентгенография, санҷиши зарраҳои магнитӣ ё санҷиши воридшавии ранг барои муайян кардани нуқсонҳои дохилӣ/сатҳӣ.
– Санҷиши андоза ва таҳаммулпазирӣ барои боварӣ ҳосил кардан аз он, ки профилҳо ба талаботи истеҳсолӣ мувофиқат мекунанд.
Назорати хуби сифат кафолат медиҳад, ки мавод бехатар истифода мешавад, кафшер карданаш осон аст ва аз як партия ба партия кори мунтазам дорад.
9. Мушкилот ва самтҳои рушд
Саноати хӯлаи сохтмонӣ рушд мекунад. Мушкилоти асосӣ инҳоянд:
– Мувозинат байни мустаҳкамӣ ва қобилияти кафшеркунӣ (қувваи баланд аксар вақт хатари ҳассосияти бештар ба кафидани кафшерро дорад, агар дуруст тарҳрезӣ нашуда бошад).
– Самаранокии хароҷот, зеро баъзе унсурҳои хӯлакунанда гарон ҳастанд.
– Устуворӣ тавассути афзоиши коркарди такрорӣ, самаранокии энергия ва кам кардани партовҳо.
Самтҳои рушд истифодаи пӯлоди сабуктар, вале қавитари HSLA (High Vollay Low Alloy), истифодаи TMCP-и дақиқтар ва такмил додани равандҳои EAF дар асоси партовҳо барои кам кардани изи карбонро дар бар мегиранд.
Хулоса
Муҳандисии хӯлаҳои металлӣ барои сохторҳои сохтмонӣ як қатор равандҳои ба ҳам алоқамандро дар бар мегирад: аз тарҳрезии таркиб, гудохта ва тозакунӣ, рехтагарӣ, шаклдиҳии термомеханикӣ, коркарди гармӣ то муҳофизат аз зангзанӣ ва назорати сифат. Хӯлаҳои дуруст тарҳрезӣ ва коркардшуда маводҳои мустаҳкам, пойдор ва бехатарро истеҳсол мекунанд, ки қодиранд ба борҳо ва шароити муҳити зист дар тӯли даҳсолаҳо тоб оваранд. Бо пешрафти технологияи металлургӣ ва талаботи торафт мураккабтари биноҳо, фаҳмиши муҳандисии хӯлаҳои металлӣ асоси муҳим барои сифат ва устувории сохтмони оянда мебошад.
