ورق استیل در مجاورت با اشعه مستقیم آتش

مقدمه

آیا ورق استیل می سوزد؟ اگر چنین است آیا دود می کند؟ یا گسترش آتش را سریع می کند؟ این سوال ها به راحتی و به هیچ شبهه ای پاسخ داده شده اند زیرا استنلس استیل ها نوعاً فولاد هستند. اینکه آنها آتش نمی گیرند و فقط در دمای حدود 1400 درجه سانتیگراد شروع به ذوب شدن می کنند موضوعی تایید و پذیرفته شده است. این بدان معناست که ورق استیل محدوده اشتعال ندارد لذا آزمون های موجود در استاندارد AS/NZS 1530/3 مورد نیاز نمی باشند. حرارت و گرما در یک آتش پر واضح است که یک اثر ظاهری دارد زیرا برخلاف لایه بسیار بسیار نازک و شفاف پسیو یا غیرفعال که در مجاورت رطوبت هوا شکل گرفته، ورق استیل های در معرض گرمای بیش از 300 درجه سانتیگراد و هوای آزاد همزمان با رشد یک لایه اکسیدی چگال تر، تغییر رنگ می دهند. این پدیده از زنگ های رنگین کمانی قابل رویت در کناره جوش ها یا لبه جوش ها تا یک رنگ تیره و لایه اکسید غیر حفاظت شده تشکیل و توسعه می یابد که ضخامت آن بستگی دارد به زمان اعمال حرارت و دمای رسیده به آن.
برای آلیاژهای آستنیتی چون ورق استیل 304 و 316 حدود دما برای خسارت و افت ناشی از طول عمر در اثر اکسیداسیون 870 درجه سانتیگراد (با در نظر گرفتن سیکل یا دوره دما) است، از این رو آنها معمولاً در کانال کشی و کوره های دما بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

روند کنونی در به کار بردن روکش های تزئینی استنلس استیل نیازمند یک ارزیابی و بازنگری، به منظور تعیین قابلیت احتراق، گسترش شعله و دود های بالقوه ناشی از روکش می باشد. تاثیرات ریزساختاری سیکل حرارتی در کوتاه مدت -کمتر از چند ساعت حرارت دهی- می تواند شامل رسوب کاربید (حساس سازی) در یک آلیاژ آستنیتی باشد که یک گرید کم کربن یعنی حاوی کربن بیش از 0.03 درصد نبوده است. گریدهای فریتی جوش پذیر و دوپلکس نمی بایست دارای کربن کافی لازم برای حساس سازی باشند. حساس سازی مایه افت مقاومت خوردگی است لیکن بر خواص مکانیکی تاثیری ندارد. هر دو گریدهای دوپلکس و فریتی در دمای 475 درجه سانتیگراد می توانند دچار شکست شوند اگرچه اطلاعات به دست آمده توسط مجمع بین المللی مولیبدن حاکی از آن است که این امر نیاز دارد به قرارگیری بیش از دو ساعت در حرارت بین 400 تا 500 درجه سانتیگراد برای یک نزول و افت 50 درصدی در چقرمگی. این طول زمان در اغلب کوره ها بعید است.
آیا ورق استیل سدی در برابر آتش و شعله ها خواهد بود؟ اگر چنین است حرارت چگونه و با چه سرعتی در این سد نفوذ خواهد کرد که جهت ایجاد آسیب و خسارت در لبه دور آن کافی باشد (معمولاً ناشی از یک افزایش خاص دما است)؟
نمایش رضایت بخشی توسط آزمون های مرجع BS647 بخش 22 منتشر شده است که توسط یک نفر عضو BSSA یعنی مجمع استنلس استیل بریتانیا به نام استوارت فریزر به انجام رسیده است. نامبرده سازنده 316 عدد چارچوب درب است که شامل حفره هایی هستند پر شده با تخته های غیر قابل اشتعال.
این نشانگر اندک تغییر رنگ و اعوجاج در طرف برخورد آتش و شعله با طرف پناه گرفته ی درب است که به دمای فقط 98 درجه سانتیگراد پس از 60 دقیقه می رسد. آزمون برای 80 دقیقه دیگر ادامه یافت بدون نقص یا خرابی یا توقف محفظه شعله یا باز شدن بعدی درب در چارچوبش. آزمون مشابهی بر روی یک ورق دوپلکس 2304 ضخیم انجام شد که این ورق برای یک دیواره یا اتاقک کشتی شبیه سازی شده با پشم عایق محصور با سرامیک ساخته شد. با یک تابش و درخشش نارنجی روشن از یک فلز با دمای 1100 درجه سانتیگراد در سمت شعله، سمت ایمن و بی خطر به 30 درجه سانتیگراد پس از 40 دقیقه و 110 درجه سانتیگراد پس از 60 دقیقه رسید. آزمون پس از 120 دقیقه با نتیجه رضایت بخشی به پایان رسید.
تاثیرات روی خواص مکانیکی ورق استیل از نظر طول زمان تاثیر و اتفاق پس از آن چیست؟ این تأثیرات در مقایسه با فولادهای کربنی چگونه عمل می کنند؟
آزمون هایی بر مبنای تئوری وجود دارد که نشان می دهد هر دو آلیاژ آستنیتی و دوپلکس در مقایسه با فولاد های کربنی ویژگی های عالی در دمای بالا دارند. جدول ذیل حاکی از حالت های خرابی و شکست سه متر سینی های کابل الکتریکی صنعتی در شرایط شبیه سازی تحت بارهای واقعی است. این سینی ها به وسیله 18 مشعل حرارت داده شده بودند تا به یک متوسط دمای 1000 تا 1050 درجه سانتیگراد برای حداقل 5 دقیقه برسند.

انتشار نتایج همچنین هزینه های طول عمر را نیز برای استفاده از آلومینیوم، فولاد گالوانیزه یا استنلس استیل برای راه پله ها، نرده ها، توری ها و دیوار های آتش، همینطور روکش های فلزی برای واحدهای اقامتی و کریدورها بر روی سکوهای دریای شمال در نظر می گیرد. کنترل خطرات آتش سوزی مشخصاً نگرانی های اصلی هستند اگرچه مقاومت خوردگی نیز در حد بحرانی و وخیم می باشد. بر اساس هزینه های طول عمر، ورق استیل اقتصادی ترین ماده بوده به ویژه هنگامی که الزام های تعدیل شده دوره نگهداری را شامل شده بود.
علاوه بر آزمون فوق در خصوص کاربردهای سینی کابل، کار پژوهشی و کاربردی اساسی و قابل توجهی از آن زمان تاکنون انجام یافته و کدگذاری و تدوین شده است. منصوبات عبارتند از چنگک هایی از جنس دوپلکس 2205 که اسلب یا تختال را آویزان نگه می دارد که داکت اضطراری گردش هوای از کف را در تونل تشکیل می دهد. در کوتاه مدت آتش ها همچنان روی بالکن ها یا راه پله ها، دما بالا می رود و تا اینکه مشخصات دمای آتش بر طبق ISO834 ظاهر شود بسته به ضخامت و انتشار آن. ورق استیل های پولیش یا پرداخت شده معمولاً قدرت انتشار کمی دارند (کمتر از 0.1)، از این رو دما آرام تر افزایش می یابد. محافظه کارانه، پس از 30 دقیقه یک ورق استیل با ضخامت 12 میلیمتر با قدرت انتشار 0.2 به 620 درجه سانتی گراد دما خواهد رسید حال آنکه فولاد زنگ نزن و با قدرت انتشار 0.4 در همین مدت به 750 درجه سانتی گراد می رسد.
هنگامی که استحکام، انحراف، خمش یا اعوجاج مورد بررسی و مد نظر قرار می گیرد، دماهای فلز در یک آتش مرسوم و معمول به سطوح آنیل شدن متریال نمی رسد بنابراین هرگونه کار سرد به منظور تقویت و افزایش استحکام، دما را برای یک کاهش استحکام 50 درصدی افزایش خواهد داد. به علاوه به طور کلی در منحنی نمایش داده شده، افت مدل یعنی اعوجاج از یک بار ویژه، کمتر است از اعوجاج فولاد کربنی برای دمای بیش از 200 درجه سانتیگراد. تا دمای 600 درجه سانتیگراد حفظ مدول برای ورق استیل 0.75 است در مقایسه با فولاد کربنی که 0.3 می باشد یعنی کمتر از نصف انحراف و اعوجاج برای یک بار داده شده.