آلیاژ مونل گرید K500 چیست؟

Monel Grade K500 Alloy

اول باید بگوییم که آلیاژ مونل چیست؟

مونل‌ها (به انگلیسی: Monel) گروهی از آلیاژهای نیکل‌اند که از دو فلز نیکل و مس تشکیل شده‌اند همچنین مقادیر کمی از آهن، منگنز، کربن و سیلیسیم نیز در آنها یافت می‌شود.

این آلیاژها از نیکل خالص سخت‌تراند و در برابر خوردگی توسط بسیاری عوامل از جمله جریان سریع آب دریا مقاومت نشان می‌دهند. مونل‌ها را می‌توان به راحتی به کمک‌کار سرد، کار گرم، ماشین‌کاری و جوشکاری به شکل مورد نظر درآورد.^[۲]

آلیاژ مونل گرید K500 یکی از انواع آلیاژهای مبتنی بر مس و نیکل است که در قالب‌های مختلفی مانند ورق، لوله و میلگرد تولید می‌شود. این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است که ناشی از عملیات سخت کاری رسوبی است. این عملیات باعث افزایش استحکام و سختی آلیاژ مونل گرید K500 نسبت به آلیاژ مونل گرید 400 می‌شود. برای مثال، استحکام تسلیم آلیاژ K500 سه برابر و میزان کشش آن دو برابر آلیاژ 400 است. عامل دیگری که در افزایش استحکام و سختی آلیاژ K500 نقش دارد، افزودن عناصر آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژ 400 است.

آلیاژ مونل گرید K500 در دمای 1200 درجه سانتی گراد همچنان استحکام خود را حفظ می‌کند، اما با کاهش دما تا 400 درجه سانتی گراد، انعطاف پذیری آن کم می‌شود. این آلیاژ در دمای منفی 200 درجه فارنهایت نیز مقاوم در برابر جرقه و ضد مغناطیس است. از طرف دیگر، آلیاژ K500 در محدوده دمایی 2400 تا 2460 درجه فارنهایت ذوب می‌شود. لازم به ذکر است که در طول گرما دهی، آلومینیوم و مس موجود در این آلیاژ اکسید شده و یک لایه غنی از نیکل را بر روی سطح آلیاژ ایجاد می‌کنند.

برخی از کاربردهای آلیاژ مونل گرید K500 عبارتند از:

تجهیزات و ابزار چاه نفت : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی مانند سوپاپ‌ها، بست‌ها، فنرها و غیره که در چاه‌های نفتی با گاز ترش و آب دریا مواجه می‌شوند، استفاده می‌شود.

زنجیرها و کابل‌ها : این آلیاژ برای ساخت زنجیرها و کابل‌هایی که برای جابه‌جایی و اتصال تجهیزات دریایی و نفتی به کار می‌روند، مناسب است.

شفت‌ها و پمپ‌ها : این آلیاژ برای ساخت شفت‌ها و پمپ‌هایی که در صنعت دریایی برای انتقال مایعات و گازها به کار می‌روند، کاربرد دارد.

این آلیاژ در محیط‌های شیمیایی و دریایی با خوردگی‌های مختلفی روبرو می‌شود، اما مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد.

برخی از عوامل خورنده که این آلیاژ با آن‌ها مقابله می‌کند عبارتند از :

آب دریا : این آلیاژ در برابر آب شور و تغییرات دمایی که در محیط دریایی وجود دارد، مقاوم است.

اسیدها : این آلیاژ در برابر اسیدهای معدنی و آلی مانند اسید سولفوریک، اسید نیتریک، اسید استیک و غیره، مقاوم است.

مواد آلی : این آلیاژ در برابر مواد آلی مانند الکل‌ها، کتون‌ها، استرها و غیره، مقاوم است.

نمک‌ها : این آلیاژ در برابر نمک‌های محلول و جامد مانند کلریدها، سولفات‌ها، کربنات‌ها و غیره، مقاوم است.

مواد قلیایی : این آلیاژ در برابر مواد قلیایی مانند هیدروکسیدها، کربنات‌ها، بیکربنات‌ها و غیره، مقاوم است.

علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، آلیاژ مونل گرید K500 دارای خواص مکانیکی عالی است که در دماهای مختلف حفظ می‌شوند این خواص شامل :

• استحکام تسلیم
• میزان کشش
• انعطاف پذیری
• سختی و ضربه پذیری

مقاومت در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ مونل گرید K500 به طور کلی با آلیاژ مونل گرید 400 مشابه است. این آلیاژ در برابر خوردگی‌های مختلفی مانند خوردگی تنشی، خوردگی آب دریا، خوردگی نمک‌ها و خوردگی اسیدها مقاوم است. اما در برخی از شرایط، این آلیاژ ممکن است به ترک خوردگی مستعد باشد. برای جلوگیری از این مشکل، باید از عملیات حرارتی مناسب و کنترل کیفیت دقیق استفاده کرد. این آلیاژ در محیط‌های دریایی با سرعت پیمایش پایین یا راکد نیز مقاوم است و برای ساخت تجهیزات دریانوردی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما اگر آلیاژ دارای نواقص باشد، ممکن است خوردگی پیتینگ یا خوردگی تخریبی بوجود بیاید.

ساخت و تولید آلیاژ مونل گرید K500 با استفاده از روش‌های استاندارد ساخت و تولید شکل می‌گیرد.

این روش‌ها شامل موارد زیر هستند :

• جوشکاری : این آلیاژ باید در حالت آنیل شده جوشکاری شود. روش مناسب برای جوشکاری این آلیاژ، جوشکاری قوس تنگستن است.
• ماشینکاری : این آلیاژ در حالت آنیل شده به راحتی ماشینکاری می‌شود. اگر آلیاژ آنیل نشده باشد، ماشینکاری آن سخت و دشوار خواهد بود. ماشینکاری این آلیاژ شبیه ماشینکاری فولاد ضد زنگ گرید 300 است.
• شکل‌پذیری : این آلیاژ دارای شکل‌پذیری خوبی است. اگر آلیاژ آنیل شده باشد، شکل‌پذیری آن بهتر خواهد بود.
• عملیات حرارتی : این آلیاژ می‌تواند پس از سخت‌کاری، آنیل شود. همچنین می‌توان از عملیات حرارتی پیرسازی برای سخت‌کاری رسوبی این آلیاژ استفاده کرد.
• فورجینگ : این آلیاژ باید در بازه دمایی 1900 تا 2100 درجه فارنهایت فورج شود. سپس باید به سرعت با آب خنک شود.
• کار گرم : این آلیاژ در بازه دمایی 1600 تا 2100 درجه فارنهایت کار گرم می‌شود. پس از آن، باید با آب کوئنچ شود.
• کار سرد : این آلیاژ دارای داکتیلیته خوبی است و با روش‌های استاندارد، کار سرد می‌شود.
• آنیل‌کاری : این آلیاژ باید در دمای 1900 درجه فارنهایت آنیل شود. سپس باید به سرعت با آب کوئنچ شود.

پیرسازی

پیرسازی یک عملیات حرارتی است که برای افزایش سختی و مقاومت آلیاژ مونل گرید K500 این عملیات بسته به نوع فلز و عملیات قبلی که بر روی آن انجام شده است، می‌تواند در دما و زمان‌های مختلف انجام شود. برای مثال:

اگر فلز آنیل شده یا سرد کاری ساده شده باشد، پیرسازی باید در دمای 125 درجه فارنهایت و به مدت 16 ساعت انجام شود. سپس فلز باید با نرخ خنک شدن 15 تا 25 درجه فارنهایت در ساعت خنک شود. این عملیات باید ادامه یابد تا زمانی که دمای فلز به 900 درجه فارنهایت برسد.

اگر فلز سرد کاری شدید شده باشد، پیرسازی باید در دمای 1000 درجه فارنهایت و به مدت حداقل 6 ساعت انجام شود. سپس فلز باید با نرخ خنک شدن 15 تا 25 درجه فارنهایت در ساعت خنک شود.

پیرسازی باعث می‌شود که رسوبات آلومینیوم و تیتانیوم در داخل فلز تشکیل شوند و سختی و مقاومت آلیاژ را افزایش دهند. این عملیات همچنین باعث می‌شود که فلز از خواص ضد مغناطیسی خود نگه دارد.

سوپر آلیاژ هستلوی C 276 چیست؟

Hastelloy Superalloy c276

هستلوی C 276  نام یک سوپرآلیاژ است که از ترکیب عناصر نیکل، کروم و مولیبدن به همراه مقادیر کمی آهن و تنگستن ساخته شده است. این سوپرآلیاژ به دلیل داشتن کروم (Cr) و مولیبدن (Mo) دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و تشکیل حفره است.

معرفی آلیاژ هستلوی C-276

هستلوی C-276 یک سوپرآلیاژ است که از ترکیب نیکل، کروم، مولیبدن و مقادیر کمی تنگستن ساخته شده است. این عناصر باعث افزایش مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی و ترک خوردگی می‌شوند. این آلیاژ قادر است در محیط های اکسیدانی تا دمای 1900∘F(1038∘C) کار کند. اما به دلیل کم بودن کروم در این آلیاژ، در محیطهای با غلظت اسید بالا عملکرد ضعیفی دارد.

هستلوی C-276 یک سوپرآلیاژ کم کربن است. این آلیاژ را می‌توان در حالت جوشکاری شده نیز به کار برد. اما این آلیاژ قابل سخت شدن با عملیات حرارتی نیست و برای این منظور باید از کار سرد استفاده کرد.

هستلوی C-276 را می‌توان با روشهای معمول ساخت و تولید و با فولادها و فلزهای دیگر بر پایه نیکل جوش داد و پردازش کرد.

مشخصات فیزیکی آلیاژ C-276

این آلیاژ  دارای خواص فیزیکی زیر است :

چگالی : 0.321in3lb​(8.89cm3kg​) در دمای اتاق

مدول الاستیسیته : 29.8×106psi(205GPa)

محدوده دمای ذوب :  2415∘F تا 2500∘F (1325∘C تا 1370∘C)

گرمای ویژه : 0.102lb⋅∘FBTU​ (427kg⋅∘CJ​) در دمای 70∘F (20∘C)

رسانایی گرمایی : 67.9in⋅ft2⋅h⋅∘FBTU​ (9.8m⋅KW​) در دمای 212∘F (100∘C)

مقاومت الکتریکی ویژه : 51×10−6Ω⋅in(1.30×10−6Ω⋅cm) در دمای 75∘F (24∘C)

ضریب انبساط حرارتی میانگین : 6.8×10−6in⋅∘Fin​

مقاومت آلیاژ C-276 به خوردگی

هستلوی دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است. این آلیاژ از رسوب کاربید جلوگیری می‌کند و می‌توان آن را در حالت جوشکاری شده نیز به کار برد.

این آلیاژ در صنایع شیمیایی، در برابر انواع اسیدها مانند سولفوریک، هیدروکلریک، فسفریک، نیتریک و استیک مقاوم است. همچنین در محیطهایی که دارای اسید کلریدها، حلالها و انیدرید استیک هستند، عملکرد خوبی دارد. این آلیاژ از کمترین آلیاژهایی است که می‌توانند در برابر رطوبت کلر، هیپوکلریت و دیاکسید کلر مقاوم باشند.

هستلوی در برابر محلولهای نمکی اکسیدانی با غلظت بالا (مثل آهن و کلرید مس) مقاوم است و عملکرد خوبی دارد. این آلیاژ در مقایسه با آلیاژهای دیگر مانند فولاد ضدزنگ، آلیاژ 400 و آلیاژ 625، در آب دریا از خوردگی جلوگیری می‌کند و می‌توان از آن در اعماق دریا و اقیانوس نیز استفاده کرد.

این آلیاژ همچنین در صنایع بازیافت و پردازش گاز طبیعی ترش که حاوی هیدروژن سولفید، دیاکسیدکربن و کلرید هستند، کاربرد دارد.

هستلوی C-276 در مقایسه با فولادها و فلزهای دیگر، تحمل بیشتری به شرایط سخت دارد. این آلیاژ از شکست ناشی از ترک خوردگی تنشی سولفیدی یا ترک خوردگی تنشی که در محیطهای حاوی گاز طبیعی ترش رخ می‌دهد، جلوگیری می‌کند. این آلیاژ همچنین می‌تواند در برابر این گاز دمای بالا را نیز تحمل کند.

نحوه شکلدهی داغ

برای شکلدهی داغ به دمای 1600∘F تا 2250∘F(870∘Cتا 1230∘C) نیاز دارد. پس از گرم کاری (قالبزنی)، باید آلیاژ را سریعاً با آب خنک کنید. برای افزایش مقاومت آلیاژ، توصیه می‌شود که عملیات حرارتی را بعد از گرم کاری انجام دهید.

نحوه شکلدهی سرد آلیاژ  C-276

برای شکل دهی سرد باید حتماً آنیل شود. اگر آلیاژ در کار سرد 15% تغییر طول دهد، باید آنیل محلولی را انجام دهید.

جوشکاری

این آلیاژ را می‌توان با روشهای متفاوتی مانند GTAW، پلاسما، GMAW و SMAW جوشکاری کرد. عملیات حرارتی پس از جوشکاری لازم نیست. برای حذف رنگهای حرارتی و ایجاد سطحی بدون نیاز به اسیدشویی، باید آلیاژ را با برسهای استیل مالش دهید یا مسواک بزنید.

ماشینکاری

این آلیاژ سریعاً سخت می‌شود و نیاز به دورهای برش کم و تماس مداوم ابزار برش با قطعه کار دارد. همچنین باید مراقب عمق برش باشید تا ابزار برش به قسمتهای سختکاری شده قبلی آسیب نرساند.

این آلیاژ در صنایع مختلفی کاربرد دارد، مانند :

کاهش آلودگی هوا : در سیستم های گوگرد زدایی دودکش کارخانجات و صنایع

پردازش شیمیایی مواد : در مبدل های حرارتی، مخازن تحت فشار، لوله ها، پمپ ها و …

تولید دارو : در راکتورها، لوله کشی و اتصالات، پمپ ها و شیرها

خمیر و کاغذ : در سفید کننده و هضم کننده کاغذ

تصفیه زباله : در ازبین برنده زباله های صنعتی و شهری

همچنین میتوانید با مطالعه مقالات زیر درباره دیگر آلیاژ های هستلوی اطلاعات کسب کنید :

هستلوی B2

آلیاژ هستلوی C276

آلیاژ هستلوی C22

هستلوی B2

Hastelloy B2 

هستلوی B2 یک آلیاژ نیکل و مولیبدن است و مقاومت منحصر به فردی در برابر خوردگی در محیط‌های کاهنده، به ویژه در برابر گاز کلرید هیدروژن و اسید هیدروکلریک دارد. این آلیاژ قابل استفاده در اکثر محیط‌های اسیدی کاهنده مانند اسید سولفوریک خالص، اسید فسفریک، اسید استیک و غیره می‌باشد.

کنترل میزان کربن در ترکیب هستلوی B2 (کمتر از 0.3%) از خوردگی این آلیاژ در معرض گاز کلرید هیدروژن تا دمای 500 درجه سلسیوس جلوگیری می‌کند. درصد پایین کربن بهبود مشخصات جوش‌پذیری هستلوی B-2 و مقاومت مکانیکی و مقاومت مناسب در ناحیه جوش را ارتقاء می‌دهد.

حضور درصد بالای مولیبدن (بین 26 تا 30 درصد) در ترکیب هستلوی B2 باعث افزایش مقاومت به خوردگی تنشی کلرایدی (Chloride Stress Corrosion Cracking) می‌شود.”

“آلیاژ هستلوی B-2 برای محیط‌های اکسید کننده مانند اسید نیتریک و نیترات، و یا در شرایطی که عوامل اکساینده با درصد کم به همراه اسیدهای کاهنده حضور دارند، مناسب نمی‌باشد. در چنین محیط‌هایی، هستلوی B-2 تمایل به خوردگی دارد و در نهایت به شکست زودهنگام منجر می‌شود.

این آلیاژ با استانداردهای ASTM B333 و شماره مواد W. Nr. 2.4617 مطابقت دارد. خصوصیات اصلی این آلیاژ عبارتند از مقاومت بسیار بالا به خوردگی و اکسیداسیون، مقاومت بسیار بالا به حرارت، مقاومت بسیار بالا در برابر اسید هیدروکلریک و سولفوریک، و تنش‌پذیری بسیار عالی.

هستلوی B-2 در صنایع نفت، گاز، و پتروشیمی، راکتورها، مخازن تحت فشار، شیرآلات، و پمپ‌های صنایع شیمیایی، و همچنین در صنایع فرآیند‌های شیمیایی مانند تولید فسفر، گوگرد، اسید هیدروکلریک، اسید استیک و … کاربرد دارد. همچنین، این آلیاژ در تجهیزات کنترل محیط‌های شیمایی نیز به کار می‌رود.”پ

شما همچنین میتوانید از طریق کلیک بر روی مقالات زیر که در ارتباط با آلیاژ هستلوی نوشته شده اند اطلاعات بیشتری در این زمینه کسب کنید :

آلیاژ هستلوی C-276

آلیاژ هستلوی C22