سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل C276 یا هستلوی C276 + دیتاشیت سازندگان

تاریخچه و مقدمه ای بر توسعه ی سوپرآلیاژهای پایه نیکل

سوپر آلیاژها، آلیاژهایی هستند که برای به کارگیری در دماهای بسیار بالا مناسب سازی و توسعه یافته ‌اند و این به خاطر توانایی حفظ قسمت عمده ی استحکام آلیاژ حتی پس از قرار گرفتن در معرض دماهای بالا به مدت طولانی می ‌باشد. اگر چه کاربرد سوپر آلیاژها در زمینه‌ های مختلفی توسعه پیدا کرده است ولی نیروی محرکه ی توسعه ی آن ‌ها موتور جت بوده ‌است که همواره در دماهای بالا کار می‌کند.

در سیر تکاملی سوپر آلیاژها، همواره به دنبال مواد و آلیاژهایی بوده اند که این خاصیت حفظ خواص مکانیکی در دماهای بالا را دارا باشد. اولین مواد مورد استفاده در این زمینه، فولادهای زنگ نزن آستنیتی با درصد بالای نیکل و کروم بوده است. در ابتدا، آلیاژهای مورد نظر برای کاربرد در دماهای بالا، فقط شامل آهن یا نیکل با حضور مقدار کافی کروم برای مقاومت به اکسایش بودند، سپس مقدار کمی آلومینیوم، تیتانیوم و نئوبیوم اضافه شد که فاز هم سیما و مقاوم به خزش ɣ՛ را ایجاد کرد و البته گاهی فاز نامطلوب ղ را هم به وجود می آورد. در سال ۱۹۲۹، به طور هم زمان مقادیر کمی از تیتانیوم و آلومینیوم به نیکل اضافه شد. این ماده بعدها آلیاژ ۸۰ نیکل و ۲۰ کروم نامیده شد که استحکام خزشی بالایی داشت. در حدود سال های ۱۹۳۰، نیکل و کبالت جای آهن را در این رده از آلیاژها گرفتند و بدین ترتیب سوپر آلیاژهای پایه نیکل و کبالت معرفی شدند. در حدود سال ۱۹۴۰ به وجود فاز منظم و هم سیما که ناشی از اضافه کردن عناصر تیتانیوم و آلومینیوم به این آلیاژ بود، پی برده شد. در اواخر دهه ۱۹۴۰ معلوم شد که افزودنی های دیرگداز فلزی مانند مولیبدن از راه تاثیرات محلول جامد و کاربید، استحکام قابل ملاحظه ای تولید می کنند. عناصر تالیم و تنگستن و امروزه رودیم برای رسیدن به این هدف استفاده می شوند. در کنار این پیشرفت ها کربن همواره موجود بوده است. کاربیدها به عنوان عامل استحکام دهنده و به عنوان چاهک های کربن برای واکنش های حالت جامد به کار می روند. کاربیدها و هم چنین عناصر زیرکونیم و بور تاثیرات سودمند مرزدانه ای دارند. اما در تازه ترین آلیاژهای تک بلور، به دلیل حذف مرزدانه ها، این عناصر مورد نیاز نیستند. در محدوده ی سال های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ مقادیر بسیار زیادی از عناصر مختلف برای بهبود خواص مکانیکی و تاثیرات شیمیایی به سوپر آلیاژها افزوده شدند. در دهه ۱۹۸۰ از زمانی که توسعه ی فرایندهای پیشرفته شروع شد، در ساختار جدید به بعضی از عناصر نیازی نبود و در نتیجه کنار گذاشته شدند.

از سال ۱۹۵۰، توانایی مقاومت مواد پره های توربین در برابر گرما به میزان تقریباً سالی ۸ درجه سانتیگراد افزایش یافته است. با توجه به اینکه ۵۵ درجه سانتیگراد افزایش دمای کار توربین می تواند توانایی و کار آن را ۱۰ تا ۱۳ درصد بالا ببرد، پیشرفت و توسعه ی آلیاژها و فرایندهای فراوری، با همه ی گرانی و نیاز به وقت زیاد، از آن جا که هزینه ی تولید برق را کاهش می دهد، اهمیت چشم گیری دارد.

لوله های هستلوی C-276

اینکونل ها و هستلوی ها

در نوشته “در مورد نیکل، آلیاژهای نیکل و کاربرد آن ها بیشتر بدانید” توضیحاتی در مورد آلیاژهای نیکل داده شد. اگر بخشی از آن نوشته را به طور خلاصه یادآوری کنیم، نوشته شد که از آلیاژهای مهم و پر کاربرد نیکل می توان به آلیاژهای نیکل-مس (مونل ها)، آلیاژهای نیکل-کروم، نیکل-کروم-آهن و نیکل-کروم-آهن-مولیبدن (اینکونل ها و هستلوی ها)، آلیاژهای آهن-نیکل-کروم (اینکلوی و کارپنتر) و سوپرآلیاژهای پایه نیکل مثل برخی آلیاژهای اینکونل و هستلوی، آلیاژهای نایمونیک، ادیمت، رنه، وسپالوی و سوپر آلیاژهای تک کریستال CMSX و غیره اشاره کرد.

کروم یکی از عناصر مهم آلیاژی برای آلیاژهای پایه نیکل مقاوم به خوردگی و مقاوم در دمای بالا است. کروم در حالت جامد حلالیت زیادی در نیکل (حدود ۳۰% وزنی در دمای اتاق) دارد. همه این آلیاژها در کنار نیکل دارای مقادیر قابل توجهی کروم هستند. در کنار کروم، برخی از این آلیاژها دارای آهن و مولیبدن نیز می باشند. از جمله گریدهای مهم اینکونل ها و هستلوی ها می توان به آلیاژهای زیر اشاره کرد:

اینکونل ۶۰۰ یک آلیاژ سه تایی ۷۵% نیکل، ۱۵٫۵% کروم و ۸% آهن است و کاربرد زیادی در محیط های خیلی خورنده در دمای بالا دارد.

اینکونل ۶۰۱ با ترکیب ۶۰٫۵% نیکل، ۲۳% کروم، ۱۴% آهن و ۱٫۴% آلومینیوم یک آلیاژ مهندسی همه منظوره است که مقاومت به خوردگی بالایی در اغلب محیط ها و مقاومت خوبی به اکسایش در دماهای بالا دارد.

اینکونل ۶۲۵ آلیاژی با حضور ۶۱% نیکل، ۲۱٫۵% کروم، ۲٫۵% آهن، ۹% مولیبدن و ۳٫۶% کلومبیم است که قابلیت رسوب سختی ندارد ولی استحکام بالاتر آن نسبت به آلیاژهای ۶۰۰ و ۶۰۱ را به اثر استحکام بخشی محلول جامد مولیبدن و کلومبیم نسبت می دهند. این آلیاژ مقاومت بسیار بالایی نسبت به خوردگی های حفره ای در آب دریا و حضور یون های کلرید و همچنین خوردگی بین دانه ای دارد.

اینکونل ۷۱۸ آلیاژی با ترکیب ۵۵-۵۰% نیکل، ۲۱-۱۷% کروم، حدود ۳% مولیبدن، حدود ۵% نئوبیوم به همراه ۳-۲ درصد عناصر دیگر و مابقی آهن است.

هستلوی C-276 یا اینکونل C-276 آلیاژی با ترکیب ۱۶٫۵-۱۴٫۵% کروم، ۷-۴% آهن، ۱۷-۱۵% مولیبدن، حدود ۲٫۵% کبالت، ۴٫۵-۳% تنگستن، به همراه عناصر جزئی دیگر و مابقی نیکل است.

هستلوی C-22 یا اینکونل C-22، آلیاژی با ترکیب ۵۱٫۶% نیکل، ۲۱٫۵% کروم، ۵٫۵% آهن، ۱۳٫۵% مولیبدن، حدود ۲٫۵% کبالت و ۴% تنگستن است.

هستلوی B-2 آلیاژی با ترکیب ۳۰-۲۶% مولیبدن، ۱% کروم، ۲% آهن، ۱% کبالت، به همراه عناصر جزئی دیگر و مابقی نیکل است.

هستلوی S یا آلیاژ S آلیاژی با ترکیب ۱۶٫۵-۱۴% مولیبدن، ۱۷-۱۴٫۵% کروم، ۳% آهن، ۲% کبالت، ۱% تنگستن، به همراه عناصر جزئی دیگر و مابقی نیکل است.

قبل از ورود به بحث مشخصات شیمیایی و مکانیکی آلیاژ C-276 و معرفی دیتاشیت شرکت های بزرگ سازنده این آلیاژ، خاطر نشان می شود برای تهیه این نوشته از کتاب های سوپر آلیاژهای پایه نیکل دکتر سجادی و سوپرآلیاژهای دکتر عالی به همراه بخش مربوط به آلیاژهای نیکل از هندبوک ASM جلد ۲ استفاده شده است.

مبدل حرارتی از هستلوی C-276

اینکونل C-276 یا هستلوی C-276

آلیاژ پایه نیکل C-276 در محصولات شرکت های معتبر با نام اینکونل C-276 یا هستلوی C-276 معرفی شده است. در هر حال، C-276 آلیاژ پایه نیکل با حضور مقادیر بالایی کروم، مولیبدن، آهن و مقادیر قابل توجهی تنگستن و کبالت در ترکیب شیمیایی آن است. حضور این عناصر باعث مقاومت به خوردگی بسیار بالای C-267 در محیط های مختلفی حاوی انواع گسترده ای از مواد خورنده شده است.

اینکونل C-276 همانند بیشتر آلیاژهای پایه نیکل، در برابر خوردگی تنشی کلرایدی مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. وجود مقادیر بالایی از کروم و نیکل در ترکیب شیمیایی این آلیاژ، موجب مقاومت به خوردگی آن در برابر ترکیب اسیدهای اکسنده و کاهنده می گردد. این سوپر آلیاژ همچنین در مقابل خوردگی شیاری و خوردگی حفره ای (Pitting) مقاومت خوبی از خود به نمایش می گذارد. لازم به ذکر است که اضافه شدن تنگستن به ترکیب شیمیایی این سوپر آلیاژ مانع از تشکیل حفره در محیط های خورنده می شود. در چاه های استخراجی و پالایشگاه های نفت و گاز که در تماس مستقیم با گاز ترش می باشند، خوردگی تنشی ناشی از سولفید هیدروژن، از اصلی ترین عوامل تخریب گزارش می شود. سوپر آلیاژ اینکونل C-276 به دلیل برخورداری از مقاومت عالی نسبت به سولفید هیدروژن و به تبع آن خوردگی تنشی، گزینه ای مناسب برای استفاده در تجهیزات و وسایل حفاری چاه های نفت و گاز، استخراج و پالایش مواد خروجی خام می باشد. این سوپر آلیاژ همچنین مقاومت بالایی به واکنش های بسیار خورنده کربنی مانند کلرید آهن و کلرید مس و همچنین مواد خورنده ی گاز کلر مایع، هیپوکلریت و دی اکسید کلر دارد.

از جمله کاربردهای هستلوی یا اینکونل C-276 می توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع بازیافت، صنایع سلولوزی و کاغذسازی، صنایع شیمیایی مانند مبدل های حرارتی، اواپراتورها، فیلترها (اسکرابر) و مخلوط کن ها، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: مانند تجهیزات در معرض گاز ترش، رآکتورهای پتروشیمی، سیستم های کنترل خوردگی، سیستم های گوگردزدایی دودکش، تجهیزات فراوری شیمیایی، چاه های گاز اسیدی، تجهیزات تولید خمیر کاغذ و تجهیزات پر کن و مواد غذایی

این آلیاژ به شکل های مختلفی چون تیوب، لوله، سیم مفتول، فلنج، میلگرد، ورق و اتصالات لوله مورد استفاده قرار می گیرد.

مخزن تحت فشار از هستلوی C-276

ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی اینکونل یا هستلوی C-276

ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی اینوکونل یا هستلوی C-276 در جداول زیر نشان داده شده است:

ترکیب شیمیایی سوپر آلیاژ C-276

عنصر	مقدار %	عنصر	مقدار %
نیکل	balance	تنگستن	۳-۴٫۵
کروم	۱۴٫۵-۱۶٫۵	تیتانیم	–
مولیبدن	۱۵-۱۷	نئوبیم	–
آهن	۴-۷	آلومینیوم	–
کربن	max 0.01	منگنز	max 1
کبالت	max 2.5	وانادیم	max 0.35

خواص مکانیکی سوپر آلیاژ C-276

مشخصه	واحد	مقدار
تنش تسلیم	MPa	حداقل ۶۹۰
استحکام کشش نهایی	MPa	حداقل ۲۸۳
ازدیاد طول	%	حداقل ۴۰
سختی	HRB	حداکثر ۱۰۰

دیتاشیت اینکونل یا هستلوی C-276:

شما کاربران و همراهان محترم عصر مواد با کلیک بر روی لینک های زیر می توانید دیتاشیت اینکونل یا هستلوی C-276 از چند سازنده بزرگ آن را از وب سایت عصرمواد دریافت فرمایید.