عیوب ورق سیاه زمانی اتفاق می‌افتد که عیوب نورد را نادیده بگیرید. وقتی عیوب نورد نادیده گرفته میشود، در ادامه منجر به بروز نواقصی در سطح و کیفیت ورق سیاه خواهد شد. برخی از عیوب نورد که منجر به بروز عیوب ورق سیاه میشود شامل ترکهای لبه، سوراخ، لبههای موجدار، کمانش مرکزی و … است. در این مقاله به عیوب نورد یا عیوب ورق سیاه و راه حل‌های آن‌ها اشاره می‌کنیم. برای خواندن ادامه مقاله، مجله کارآهن را دنبال کنید.
ورق سیاه
ورق سیاه که با نام ورق نورد گرم نیز شناخته میشود، دارای ظاهری مشکی رنگ که با استفاده از شمش فولادی به تولید می‌رسد. این نوع ورق در اوایل قرن ۱۹ میلادی ابداع شد و تا به امروز در صنایع نفت و گاز، دریایی، ساختمانی، نظامی، الکتریکی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ورق سیاه فولادی
ورق سیاه فولادی در انواع صنعتی، معمولی، کلاف و شیت تقسیم‌بندی میشود که میزان کربن آن در حدود یک تا ۲ درصد کربن است. بنابراین ورق سیاه یک آلیاژ فلزی متشکل از آهن و کربن است که با برخی فلزات دیگر ترکیب میشود. مهمترین عیوب ورق سیاه فولادی می‌توان به زنگ زدگی، عدم زیبایی ظاهری، کاربردهای محدود و تعمیر و نگهداری منظم اشاره کرد.
ورق سیاه چیست
ورق سیاه یک نوع ورق تولید شده به روش نورد گرم است که به دلیل دوام و استحکام بالا، مقاومت کششی قابل توجه و قابلیت بالای جوشکاری شناخته میشود. مهمترین تولیدکنندگان ورق سیاه فولادی در ایران می‌توان به فولاد مبارکه اصفهان، فولاد اکسین خوزستان، فولاد گیلان و فولاد کاویان اهواز اشاره کرد.
عیوب نورد
وقتی درباره عیوب نورد صحبت می‌کنیم، بخشی از آن منجر به بروز عیوب ورق سیاه به عنوان اولین محصول تولید شده در این فرایند است. مهمترین عیوب نورد عبارتند از:
۱- ترکهای لبه
ترکهای لبه یک مشکل رایج در کارخانه‌های نورد است که به دلیل تنش‌های کششی بیش از حد در لبههای مواد نورد شده ایجاد می‌شوند. آن‌ها بیشتر در فولاد نورد گرم یافت می‌شوند. جایی که اختلاف دما بین مرکز و لبه‌ها میتواند باعث انبساط و انقباض دیفرانسیل شده و در نتیجه منجر به بروز ترک در سطح ورق گردد.
راه حل
یک راه حل برای ترک لبه، تنظیم پارامترهای نورد مانند دما، سرعت و فشار برای کاهش تنش‌های کششی در لبههای ورق سیاه است. راه حل دیگر استفاده از برش لبه است که شامل بریدن لبههای مواد پس از رول شدن ورق سیاه میشود. این کار را می‌توان با استفاده از دستگاه برش یا برش لیزری انجام داد. برش لبه، لبههای ترک خورده را از بین می‌برد و دقت ابعادی ورق سیاه فولادی را بهبود می‌بخشد.
۲- ترکهای تمساح
ترک تمساح نوعی نقص سطحی است که به صورت مجموعه‌ای از ترکهای به هم پیوسته شبیه به فلس‌های تمساح در سطح ورق سیاه ظاهر میشود. این عیب به دلیل قرار گرفتن ورق سیاه در معرض غلتک زدن و کشش مکرر ایجاد میشود که زمینه را برای شکست خستگی به وجود می‌آورد.
راه حل
موثرترین راه حل برای ترک خوردن تمساح، بهبود کیفیت مواد از جمله ترکیب شیمیایی، ریزساختار و خواص مکانیکی آن است. این کار را می‌توان با استفاده از مواد اولیه با کیفیت بالا و بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند نورد گرم به دست آورد.
راه حل های دیگر عبارتند از کاهش سرعت نورد یا افزایش روغن‌کاری است که میتواند فشار وارده بر مواد را کاهش داده و از ترک خوردن مواد یا بروز عیوب ورق سیاه جلوگیری کند.
۳- لبههای موج دار
لبههای موج دار نوعی نقص سطحی یا عیوب نورد است که به صورت مجموعه‌ای از امواج در امتداد لبههای ماده ظاهر می‌شوند. این نوع عیوب ورق سیاه به دلیل توزیع ناهموار فشار در طول نورد ایجاد میشود که میتواند منجر به تغییر شکل و کشش ناهموار مواد گردد.
راه حل
موثرترین راه حل برای حذف لبههای موج دار، بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند نورد گرم از جمله سرعت، دما و فشار است تا از توزیع یکنواخت فشار اطمینان حاصل شود. راه حل‌های دیگر شامل تنظیم شکاف رول یا استفاده از خم شدن رول است که میتواند به جبران توزیع فشار ناهموار کمک کند.
۴- ترکهای زیپ
ترکهای زیپ نوعی ترکهای طولی هستند که در طول مواد در حال نورد شدن ظاهر می‌شوند. آن‌ها به دلیل کشش بیش از حد در مواد ایجاد می‌شوند که میتواند منجر به ترک در جهت نورد گردد. ترکهای زیپ اغلب در فولاد نورد گرم یافت می‌شوند. جایی که اختلاف دما بین مرکز و لبههای ماده میتواند باعث انبساط و انقباض دیفرانسیل شود.
راه حل
برای جلوگیری از ترکهای زیپ در کارخانه‌های نورد فولاد، حفظ کشش یکنواخت در طول فرآیند نورد مهم است. این را می‌توان با تنظیم پارامترهای نورد، مانند سرعت، فشار و دما، برای کاهش تنش روی مواد به دست آورد.
همچنین حصول اطمینان از تراز و حمایت مناسب مواد در هنگام نورد برای جلوگیری از تغییر شکل ناهموار نیز در جلوگیری از عیوب نورد مهم است. اگر ترکهای زیپ رخ دهد، می‌توان آن‌ها را با استفاده از جوش یا روش‌های دیگر برای پر کردن ترک‌ها و بازیابی یکپارچگی مواد تعمیر کرد.
۵- کمانش مرکزی
کمانش مرکزی زمانی رخ می‌دهد که ماده نورد شده، موج یا سگک در مرکز ورق سیاه ایجاد کند. این عیب ناشی از توزیع ناهموار فشار در هنگام نورد است که میتواند منجر به تغییر شکل و کشش ناهموار مواد شود.
راه حل
موثرترین راه حل برای کمانش مرکزی، بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند نورد برای اطمینان از توزیع یکنواخت فشار است. این راه حل ممکن است شامل تنظیم سرعت، دما و فشار آسیاب نورد یا استفاده از خم شدن رول برای جبران فشار ناهموار باشد.
نحوه تشخیص عیوب نورد
علاوه بر درک عیوب نورد یا عیوب ورق سیاه و راه حل‌های آن‌ها، برای یک کارخانه نورد فولادی مهم است که سیستمی برای تشخیص و شناسایی عیوب در ورق‌ها قبل از ارسال به مشتریان داشته باشد. یکی از روش‌های رایج مورد استفاده توسط کارخانه‌های نورد فولاد، بازرسی بصری خودکار است که از دوربین‌های پرسرعت برای گرفتن تصاویر رول‌های ورق هنگام عبور از کارخانه نورد استفاده می‌کند.
سپس تصاویر با استفاده از الگوریتم‌های کامپیوتری برای شناسایی و طبقه‌بندی عیوب، مانند ترک‌ها، لکه‌های سطحی و بی‌نظمی‌های ابعادی، تجزیه و تحلیل می‌شوند. این سیستم همچنین میتواند محل عیوب را بر روی ورق ردیابی کند تا مشخص شود که آیا آن‌ها در هنگام نورد رخ داده اند یا در مواد خام وجود داشته‌اند.
روش‌های دیگر تشخیص عیوب نورد و عیوب ورق سیاه عبارتند از:
۱- بازرسی بصری خودکار
دوربین‌های با سرعت بالا تصاویری از ورق سیاه هنگام عبور از کارخانه نورد می گیرند. تصاویر با استفاده از الگوریتم‌های کامپیوتری برای شناسایی و طبقه‌بندی عیوب مانند لکه‌های سطحی، بی‌نظمی‌های ابعادی و ترک‌ها تجزیه و تحلیل می‌شوند.
۲- آزمایش اولتراسونیک
امواج اولتراسونیک عیوب ورق سیاه مانند ترک‌ها، حفره‌ها یا آخال‌ها را تشخیص می‌دهند. این روش به ویژه برای تشخیص عیوب زیرسطحی موثر است.
۳- آزمایش جریان گردابی
در این روش از القای الکترومغناطیسی برای تشخیص عیوب نورد در مواد رسانا استفاده میشود. این روش میتواند عیوب سطحی و نزدیک به سطح مانند ترک‌ها و حفره‌ها را تشخیص دهد.
۴- بازرسی ذرات مغناطیسی
ذرات مغناطیسی پس از اعمال میدان مغناطیسی به سطح ماده یا ورق سیاه وارد می‌شوند. ذرات در مناطق نشت شار مغناطیسی جمع می‌شوند که نشان دهنده وجود نقص است.
۵- آزمایش اشعه ایکس و پرتو گاما
تابش پرانرژی برای تشخیص عیوب داخلی، مانند انکلوزیون یا حفره‌ها استفاده میشود.
کارخانه های نورد فولاد با پیاده‌سازی یک سیستم موثر تشخیص عیوب نورد یا عیوب ورق سیاه می‌توانند تعداد محصولات معیوب ارسال شده به مشتریان را به حداقل رسانده و هزینه ضایعات و دوباره کاری را کاهش و کیفیت کلی و رضایت مشتری را بهبود بخشند.
عیوب ورق سیاه
۱- ناخالصی موجود در ورق سیاه
وجود ناخالصی در ورق سیاه هنگام عملیات مذاب رخ می‌دهد. جایی که ناخالصی‌ها خود را به مواد مذاب یا همان شمش فولادی می‌چسبانند. با بروز چنین اتفاقی، ناخالصی‌ها به مرکز شمش فولادی نفوذ می‌کنند. معمولا در حین عملیات نورد، تمام ناخالصی‌ها از سطح و درون شمش جدا میشود اما شکل آن به صورت خراش در سطح ورق سیاه میماند.
۲- کثیفی یا وجود چربی در سطح
استاندارد ملی ایران اجازه عملیات نورد در صورت وجود کثیفی یا چربی بر روی سطح شمش فولادی را نمی‌دهد. شاید برای شما هم سوال باشد که چربی چگونه به ورق فولادی می‌چسبد؟ اغلب چربی‌ها یا روغن‌ها در اثر روغن‌ریزی ماشین‌آلات خط نورد بر روی سطح ورق فولادی می‌نشیند.
۳- وجود سوراخ در سطح ورق
وقتی در حین عملیات نورد به سطح شمش مذاب یا ورق سیاه نیرو یا تنش بیش از حد وارد شود، احتمال پارگی سطحی وجود دارد. بنابراین در پایان عملیات نورد، ما شاهد بروز سوراخ‌هایی به صورت هلال بر سطح ورق خواهیم بود.
۴- زنگ زدگی یا خوردگی
مهمترین عیوب ورق یا عیوب نورد شامل زنگ زدگی یا خوردگی است. این عیب ناشی وجود رطوبت در محل تولید یا نگهداری از محصول اتفاق می‌افتد. رنگ زنگ زدگی یا خوردگی ورق سیاه به صورت قرمز یا مشکی دیده میشود.
۵- وجود تاخوردگی در سطح ورق
تاخوردگی در سطح ورق یکی دیگر از عیوب ورق سیاه است که به دلیل نبود کشش مناسب میان قفسه‌ها و عدم دقت در انتقال این محصول رخ می‌دهد. وجود تاخوردگی در سطح ورق سیاه به صورت رنگ روشن و خطوط مورد دیده میشود.
۶- ارهای شدن لبه ورق
ششمین عیوب ورق سیاه یا عیوب نورد می‌توان دندانه‌های ارهای اشاره کرد. این عیب مهم ورق سیاه، در مرحله اسید شویی رخ می‌دهد. مهمترین دلایل بروز این مشکل می‌توان به عدم تنظیم تیغه‌های کناره، بریدن لبه ورق بدون کشش، نبود تناسب بین تیغه مخصوص برش و ضخامت ورق اشاره کرد.
۷- پوسته پوسته شدن
وقتی پوسته پوسته شدن به عنوان عیوب ورق سیاه مطرح میشود، منظور عملیات غیراستاندارد جداسازی ورقه‌های اکسید از سطح ورق است. وقتی این مرحله به درستی انجام نشود، پوسته‌های اکسیدی قابلیت ورود به لایه‌های داخلی ورق را دارند. پس اینجاست که سطح ورق سیاه در هنگام عملیات نورد سرد، ظاهری پوسته پوسته خود را نمایان می‌کند.
۸- وجود خراش در سطح ورق سیاه
یکی دیگر از عیوب نورد برای ورق سیاه، بروز خراش است. علت پدید آمدن این نقص به اصطکاک ناشی از غلتک‌های خط نورد برمیگردد. همچنین ممکن است در حین عملیات نورد ورق سیاه با غلتک‌ها، ناخالصی‌ها یا اجسامی از طریق غلتک به سطح ورق بچسبد که در نتیجه منجر به بروز خراش میشود.
۹- وجود حفره در سطح ورق
وجود حفره یکی از عیوب ورق سیاه است که به دلایل مختلفی ظاهر میشود. برخی از دلایل وجود حفره در سطح ورق سیاه می‌توان به انتقال اجسام خارجی از غلتک به ورق، چسبیدن ذرات لاستیک غلتک‌ها به سطح ورق و انتقال روغن یا گریس به ورق سیاه از طریق سیلندرها اشاره کرد.
۱۰- وجود هالههای بازپخت در سطح ورق
اگر شما هم هاله‌هایی به شکل مارپیچ در لبههای ورق مشاهده می‌کنید، باید تاکید کنیم که این یک عیوب ورق سیاه است که به دلیل برخورد اکسیژن محیط یا هوای آزاد صورت می‌گیرد.
۱۱- استفاده کم از اسیدشویی
وقتی غلظت یا حرارت اسید شویی در هنگام شستشوی ورق سیاه کم باشد، احتمال بروز خطوط تیره رنگ در سطح ورق وجود دارد. همچنین باید اشاره کنیم که اگر سرعت حرکت ورق در حین اسیدشویی بالا باشد نیز، احتمال بروز این عیب زیاد است.
۱۲- وجود موج در سطح ورق سیاه
یکی از رایج‌ترین عیوب ورق سیاه یا عیوب نورد، بروز موج یا چین خوردگی در سطح ورق است. علت اصلی به وجود آمدن این مشکل، می‌توان به نبود فشار یکنواخت غلتک‌ها به ورق سیاه، تیغه نامناسب، عدم تناسب در فاصله غلتک‌ها و … اشاره کرد.
۱۳- خراش پنجه گربه‌ای ورق سیاه
خراش پنجه گربه‌ای یا لغزشی، یک نوع عیوب ورق سیاه یا عیوب نورد است که در هنگام باز شدن کلاف ورق دیده میشود. حال سوال اینجاست که برای جلوگیری از بروز خراش پنجه گربه‌ای در سطح ورق سیاه، چه راه حلی وجود دارد؟ بهترین راه این است که اجازه سر خوردن ورق‌ها بر روی یکدیگر را ندهید.
۱۴- باد کردن سطح ورق سیاه
باد کردن معمولات در طول ورق سیاه اتفاق می‌افتد. یکی از دلایل مهم بروز این اتفاق، نبود یکنواختی در عملیات خنک کردن ورق است.
۱۵- کویل بریک اسید شویی ورق سیاه
وقتی در سطح ورق سیاه، شیارهایی به صورت عرضی مشاهده شد، احتمالا شما شاهد پدیده نقطه تسلیم یا اختلاف بین دما و گرم بودن کلاف در هنگام عبور از دستگاه لولر هستید. بروز این عیب قبل از ورود ورق به مرحله اسید شویی است.
عیوب مجاز و غیر مجاز ورق سیاه
خوشبختانه در میان استانداردهای ملی ایران (استاندارد ۳۶۹۴ و ۳۶۹۳)، استانداردهایی وجود دارد که وجود برخی عیوب ورق سیاه را مجاز می‌داند. منظور از عیوب مجاز ورق سیاه، معایبی است که زیانی به سازه وارد نمیکند که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.
بر اساس استاندارد ۳۶۹۴ که مربوط به ورق فولادی گرم نوردیده با کیفیت سازه‌ای است و استاندارد ملی ایران به شماره ۳۶۹۳ مربوط به ورق‌های فولادی گرم نوردیده با کیفیت معمولی و کششی، عیوب زیر برای ورق سیاه مجاز است:
۱- وجود عیوب ورق سیاه نباید به زیان یا خسارت قابل توجه منجر شود.
۲- وجود عیوب نباید باعث بروز چالش‌هایی در جوشکاری ورق سیاه شود.
۳- وجود عیوب نباید باعث ایجاد لایه لایه شدن ورق سیاه شود.
۴- هرگونه عیوبی که باعث اختلال در فرایندهای تولید نهایی ورق سیاه شود، مجاز نیست.
مقایسه عیوب نورد و عیوب ورق سیاه
در جدول زیر به عیوب ورق سیاه ناشی از عیوب نورد اشاره می‌کنیم:
| جدول عیوب نورد و عیوب ورق سیاه | |
| عیوب نورد | عیوب ورق سیاه |
| ترکهای لبه | ناخالصی، کثیفی، چربی و سوراخ |
| ترکهای تمساح | زنگ زدگی و تاخوردگی سطح به همراه ارهای شدن لبه |
| لبههای موج دار | پوسته پوسته شدن، خراش و حفره در سطح ورق |
| ترکهای زیپ | هالههای مارپیچ، موج و خراش پنچه گربه‌ای |
| کمانش مرکزی | ایجاد خطوط تیره رنگ، باد کردن و شیارهای عرضی در سطح ورق |
کلام آخر
در این مقاله به موضوع عیوب نورد و عیوب ورق سیاه پرداختیم. وجود عیوب در عملیات نورد و به تبع آن ایجاد معایب در ورق سیاه، باعث کاهش کیفیت محصول میشود. برخی از عیوب نورد می‌توان به ترکهای لبه، کمانش مرکزی و … اشاره کرد. از طرفی عیوب ورق سیاه زیاد است و شامل زنگ زدگی، خراش، سوراخ، حفره، کم اسیدشویی و بسیاری موارد دیگر میشود. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید ورق سیاه، با ما تماس بگیرید.
سوالات متداول
مهمترین عیوب ورق سیاه چیست؟
مهمترین عیوب ورق سیاه شاملب پوسته پوسته شدن، وجود سوراخ، لبههای کنگرهای یا ارهای، وجود ناخالصی در ورق سیاه و زنگ زدگی میشود.
علت وجود سوراخ در ورق سیاه چیست؟
وقتی ورق سیاه در حین تولید، فشار زیادی را متحمل میشود یا اینکه جسم خارجی به آن می‌چسبد، احتمال بروز سوراخ پس از تولید در آن وجود دارد.
علت بروز خوردگی یا زنگ زدگی در سطح ورق سیاه چیست؟
زنگ زدگی در سطح ورق سیاه فولادی به رنگ قرمز یا سیاه است که به دلیل نفوذ رطوبت بر پایه تعمیر و نگهداری غیر اصولی به وجود می‌آید.
چه زمانی ورق سیاه باد می‌کند؟
وقتی عملیات خنک کاری ورق سیاه فولادی پس از عملیات نورد، یکنواخت نباشد، این مشکل پدید می‌آید.
علت وجود رگه‌های تیره رنگ در عرض ورق سیاه چیست؟
وقتی عملیات غوطه وری اشتباه در حوضچه به همراه بالا بودن سرعت حرکت ورق و غلظت یا درجه حرارت اسید پایین باشد، رگه‌های تیره رنگ در سطح ورق ایجاد میشود.
مهمترین عیوب نورد چیست؟
مهمترین عیوب نورد شامل ترکهای لبه، ترکهای تمساح، لبههای موجدار، ترکهای زیپ و کمانش مرکزی است.