لوله فولادی با فشار بالا

High pressure steel pipe

 

لوله فولادی با فشار بالا چیست؟

لوله فولادی با فشار بالا یک نوع لوله فلزی است که به طور اصطلاحی برای انتقال مایعات یا گازها با فشار بالا به کار می‌رود. این لوله‌ها معمولاً از جنس فولاد ساخته می‌شوند و قابلیت تحمل فشارهای بالا را دارند. استفاده از لوله‌های فولادی با فشار بالا در صنعت‌های مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و صنایع شیمیایی رایج است.

 

تاریخچه

تاریخچه لوله‌های فولادی با فشار بالا به عنوان یک قسمت اساسی از زیرساخت‌های صنعتی به خصوص در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، و انتقال انرژی به دهه‌ها پیش می‌رود. در زیر، به چند نکته کلی از تاریخچه این لوله‌ها اشاره می‌شود :

 

ابتدا :

استفاده از لوله‌های فلزی برای انتقال مایعات و گازها به طور کلی از قرون گذشته آغاز شد. در ابتدا، لوله‌های چوبی، سربی، یا فلزی ساده برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گرفت.

 

رشد صنعت نفت و گاز :

با رشد صنعت نفت و گاز در قرن ۱۹ و افزایش نیاز به انتقال مواد در فشار بالا، نیاز به لوله‌های با قابلیت تحمل فشارهای بالا و شرایط دمایی مختلف احساس شد.

 

استفاده از فولاد :

با پیدایش تکنولوژی تولید فولاد و فرآوری آن در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰، لوله‌های فولادی با فشار بالا شروع به توسعه یافتند. استفاده از فولاد به عنوان جنس اصلی ساخت لوله‌ها به دلیل مقاومت بالا، تحمل فشارهای بالا، و مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافت.

 

توسعه استانداردها :

با افزایش استفاده از لوله‌های فولادی با فشار بالا، استانداردهای ملی و بین‌المللی برای تولید و استفاده از این لوله‌ها ایجاد شدند. استانداردهایی مانند API 5L و ASTM A106 برای لوله‌های فولادی در صنعت نفت و گاز ایجاد شد.

 

پیشرفت‌های فنی :

توسعه تکنولوژی جوشکاری، تست و بازرسی غیرمخرب، و تحقیقات در زمینه آلیاژها و پوشش‌ها، به بهبود عملکرد و مقاومت لوله‌های فولادی با فشار بالا کمک کرده است.

لوله‌های فولادی با فشار بالا امروزه در صنایع مختلف به عنوان یک راه حل موثر و اقتصادی برای انتقال مایعات و گازها در فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

لوله‌های فولادی با فشار بالا ویژگی‌های مهمی دارند که آنها را برای استفاده در شرایط فشار و دمای بالا مناسب می‌سازند.

ویژگی‌های اصلی این لوله‌ها عبارتند از :

 

مقاومت فشاری :

لوله‌های فولادی با فشار بالا برای تحمل فشارهای بالا و پایداری در شرایط فشاری انتخاب می‌شوند.

 

مقاومت در برابر دما :

قابلیت مقاومت در برابر دماهای بالا یا پایین، که معمولاً در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی با تغییرات دمایی گسترده روبرو هستند.

 

مقاومت شیمیایی :

مقاومت در برابر تاثیرات مواد شیمیایی مختلف که ممکن است در مایع یا گازهای منتقل شده وجود داشته باشد.

 

دقت در تولید :

تولید لوله‌ها با دقت و استانداردهای بالا برای اطمینان از کیفیت و عملکرد بهینه.

 

اتصالات مکانیکی :

امکان اتصال به سیستم‌های لوله‌کشی مختلف به وسیله جوشکاری یا اتصالات مکانیکی.

 

مقاومت در برابر خوردگی :

مقاومت در برابر خوردگی به وسیله پوشش‌های محافظ یا انتخاب آلیاژهای مقاوم به خوردگی.

 

قابلیت اتصال به لوله‌های دیگر :

قابلیت اتصال به لوله‌های دیگر با ابعاد و استانداردهای مشابه.

 

مطابقت با استانداردها :

تولید لوله‌ها با مطابقت با استانداردهای ملی و بین‌المللی مرتبط.

 

تست و بازرسی کیفیت :

اجرای آزمون‌ها و بازرسی‌های کیفیت برای اطمینان از استاندارد بودن لوله‌ها.

این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که لوله‌های فولادی با فشار بالا در صنایعی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و صنایع شیمیایی به عنوان یک راه حل مطمئن برای انتقال مایعات یا گازها با فشار بالا مورد استفاده قرار گیرند.

 

لوله‌های فولادی با فشار بالا در صنایع مختلف برای انتقال مایعات یا گازها به فشار بالا استفاده می‌شوند.

کاربردهای اصلی این لوله‌ها عبارتند از :

 

صنعت نفت و گاز :

انتقال نفت خام از مخازن به واحدهای پالایش نفت.

انتقال گازهای طبیعی از میادین گاز به واحدهای پردازش.

 

پتروشیمی :

انتقال مواد اولیه و محصولات پتروشیمی از یک واحد به دیگری.

 

نیروگاه‌ها :

انتقال آب به فشار بالا برای تأمین انرژی هیدرولیک.

 

صنایع شیمیایی :

انتقال مواد شیمیایی و حلال‌ها به فشار بالا.

 

صنایع آب و فاضلاب :

انتقال آب به فشار بالا برای تأمین آب به مناطق مختلف.

 

ساخت و ساز :

استفاده در پروژه‌های ساخت و ساز برای انتقال آب یا مواد ساختمانی.

 

تولید انرژی :

انتقال آب در سیستم‌های تولید انرژی هیدرولیک.

 

صنایع معدن :

انتقال مواد معدنی به فشار بالا.

توجه داشته باشید که انتخاب لوله‌های فولادی با فشار بالا بستگی به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مایع یا گاز منتقلی، شرایط محیطی، و استانداردهای مختلف دارد.

 

استفاده از لوله‌های فولادی با فشار بالا باید با استانداردهای صنعتی مشخص و معتبر صورت گیرد تا اطمینان از کیفیت و ایمنی آنها حاصل شود. در این زمینه، چند استاندارد بین‌المللی و ملی وجود دارد که توسط صنایع مختلف به عنوان راهنمایی برای تولید و استفاده از لوله‌های فولادی با فشار بالا در نظر گرفته می‌شوند.

برخی از این استانداردها عبارتند از :

 

API 5L :

استاندارد API (American Petroleum Institute) برای لوله‌های فولادی مورد استفاده در صنعت نفت و گاز.

 

ASTM A106 :

استاندارد ASTM (American Society for Testing and Materials) برای لوله‌های فولادی زغال‌سنگی با دیواره نازک که برای انتقال گازها و مایعات با فشار و دما بالا مناسب است.

 

ASTM A53 :

استاندارد دیگری از ASTM برای لوله‌های فولادی با دیواره ضخیم و نازک که برای انتقال گازها و مایعات استفاده می‌شود.

 

ASME B31.3 :

کد ASME برای لوله‌کشی فولادی در صنایع شیمیایی و پتروشیمی.

 

EN 10216 :

استاندارد اروپایی برای لوله‌های فولادی با دیواره حرارتی که برای انتقال گازها و مایعات در دماهای بالا مناسب است.

 

ISO 3183 :

استاندارد بین‌المللی ISO برای لوله‌های فولادی با دیواره ضخیم که برای انتقال نفت و گاز مناسب است.

 

DIN 17175 :

استاندارد آلمانی برای لوله‌های فولادی حرارتی که برای انتقال گازها و مایعات در دماهای بالا استفاده می‌شود.

هنگام انتخاب یک استاندارد، مهم است که با توجه به نیازهای خاص و شرایط محیطی، استاندارد مناسبی را انتخاب کنید. همچنین، تأییدیه‌ها و تست‌های کیفیت لوله‌ها نیز بسیار مهم هستند.

 

 

خصوصیات مکانیکی و ترکیبات شیمیایی لوله‌های فولادی با فشار بالا ممکن است بسته به استاندارد و نوع لوله متغیر باشند.

اما به طور کلی، در زیر چند ویژگی مهم مکانیکی و ترکیب شیمیایی برای لوله‌های فولادی با فشار بالا آورده شده است :

 

ویژگی‌های مکانیکی :

 

تحمل فشار :

تحمل فشار بالا برای مطابقت با شرایط فشاری مورد نیاز.

 

تحمل دما :

تحمل دماهای مختلف با توجه به شرایط کاری.

 

مقاومت به خوردگی :

مقاومت مناسب به خوردگی به ویژه در محیط‌های خاص مانند صنایع نفت و گاز.

 

تقویت :

تقویت مناسب با فشارها و دماهای مختلف.

 

ویژگی‌های شیمیایی :

 

مقدار کربن :

درصد کربن ممکن است متغیر باشد و بر اساس نیازهای خصوصیات مکانیکی و جوشکاری تعیین شود.

 

مقادیر دیگر :

مقادیر دیگر عناصر شیمیایی مانند منگنز، فسفر، گوگرد، سیلیسیم و نیکل نیز بسته به نیازهای خصوصیات مکانیکی و شیمیایی تعیین می‌شوند.

 

آلیاژها :

استفاده از آلیاژها مانند کروم، مولیبدن، و وانادیم برای افزایش خصوصیات مقاومتی و مکانیکی.

 

پوشش‌ها :

ممکن است پوشش‌های مختلف مانند آهن‌زنگ، آلومینیوم، یا زینک بر روی لوله‌ها اعمال شود.

برای اطلاعات دقیقتر، به استانداردها و مشخصات فنی مرتبط با هر نوع لوله و استفاده مورد نظر مراجعه شود. همچنین، تأییدیه‌ها و تست‌های کیفیت نیز از اهمیت بسیاری برخوردارند.

 

 

لوله‌های فولادی با فشار بالا در بسیاری از صنایع به دلیل ویژگی‌های مثبت خود از جمله مقاومت و پایداری، محبوب هستند.

اما همچنین معایبی نیز دارند که باید در نظر گرفته شوند :

 

وزن و حجم :

لوله‌های فولادی با فشار بالا به دلیل جنس فولاد، وزن بالا و حجم زیادی دارند. این ممکن است در حمل و نقل و نصب آنها مشکلاتی ایجاد کند.

 

استهلاک انرژی :

تولید و حمل و نقل لوله‌های فولادی نیاز به انرژی زیادی دارد که باعث افزایش هزینه‌های محیطی می‌شود.

 

خوردگی :

در برخی موارد، لوله‌های فولادی ممکن است به خوردگی بیایند، به ویژه در مواد خاص یا شرایط محیطی خاص.

 

نیاز به حفاظت ضدخوردگی :

برخی از لوله‌های فولادی نیاز به پوشش‌ها یا حفاظت‌های خاصی برای جلوگیری از خوردگی دارند، که می‌تواند هزینه و زمان افزوده کند.

 

سرعت کاهش زمانی :

در مقایسه با لوله‌های پلاستیکی، سرعت کاهش زمانی لوله‌های فولادی به دلیل آبشارهای جریان نسبت به لوله‌های داخلی صافتر کاهش می‌یابد.

 

نقاط ضعف جوشکاری :

نقاط جوش در لوله‌های فولادی ممکن است نقاط ضعف باشند که در شرایط خاص ممکن است مشکلاتی ایجاد کنند.

 

حساسیت به شکست :

لوله‌های فولادی ممکن است در مقابل ضربه و فشار شکسته شوند و به عنوان نقطه ضعف در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر ضربه دارند، محسوب شوند.

هر یک از این معایب باید با مزایا و نیازهای خاص پروژه مقایسه شود تا تصمیمات بهینه‌تری اتخاذ شود.

گروه آلیاژی اینکونل و اینکولوی

Inconel and Incoloy alloy group

 

سوپرآلیاژهای اینکونل و اینکولوی، به یک خانواده از آلیاژهای سوپرآلیاژ تعلق دارند که علاوه بر اشتراک ویژگی‌های مشترک، هرکدام دارای خصوصیات منحصر به فردی نیز هستند. به طور کلی، سوپرآلیاژها به آلیاژهایی اطلاق می‌شود که علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کنند.

 

تفاوت اساسی بین دو گروه آلیاژ اینکونل و اینکولوی، در ترکیب شیمیایی آنها است که تأثیر زیادی بر کاربردهای آنها دارد. اینکونل به طور اصلی از آلیاژ نیکل-کروم تشکیل شده است که بیش از ۵۰٪ نیکل در ترکیب آن حضور دارد، در حالی که اینکولوی از آلیاژ نیکل-آهن-کروم تشکیل شده است و درصد نیکل در آن کمتر از ۵۰٪ است.

 

ویژگی‌های منحصر به فرد آلیاژهای اینکونل، که این گروه آلیاژ را به گزینه‌ای مناسب در کاربردهایی با حساسیت بالا تبدیل کرده‌اند، عبارتند از:

 

مقاومت خوردگی بالا :

مقاومت فوق العاده در برابر اسیدهای مختلف از جمله فسفریک اسید، سولفوریک اسید، نیتریک اسید و هیدروکلریک اسید.

مقاومت در برابر خوردگی تنشی که این آلیاژها را برای محیط‌هایی با شرایط حاوی تنش، گزینه‌ی مناسب می‌سازد.

 

خواص مکانیکی بالا :

خواص مکانیکی بسیار برجسته در دماهای بسیار پایین و بسیار بالا که نشان از استحکام و انعطاف پذیری در شرایط دمایی حاد دارند.

 

مقاومت بالا در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی :

مقاومت بی‌نظیر در برابر خوردگی حفره‌ای، خوردگی شکافی و خوردگی بین دانه‌ای که این آلیاژها را برای مواجهه با شرایط محیطی متنوع و پیچیده ترکیبی ایده‌آل می‌سازد.

 

مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا :

مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا که این آلیاژها را به گزینه‌ی مناسب برای کاربردهایی در شرایط دمایی بسیار بالا تبدیل کرده است.

 

 

آلیاژهای اینکونل به عنوان یک گروه متمایز از سوپرآلیاژها، در موارد زیر به عنوان مصالح اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند :

 

پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها :

به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی اسیدها و شرایط تنش مکانیکی، آلیاژهای اینکونل به عنوان مصالح اصلی در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی به کار می‌روند.

 

قطعات متحمل به تنش مکانیکی شدید و کاربردهای دریایی :

در ساخت قطعاتی که در معرض تنش‌های مکانیکی شدید قرار دارند و همچنین در قطعاتی که در محیط دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از آلیاژهای اینکونل استفاده می‌شود.

 

سکوهای نفتی :

به علت مقاومت بالا در برابر شرایط خوردگی حفره‌ای و مکانیکی، آلیاژهای اینکونل در ساخت و ساز سکوهای نفتی به کار می‌روند.

 

صنایع هوافضا، صنایع شیمیایی و نظامی :

با توجه به استحکام بالا و مقاومت در برابر شرایط دمایی و مکانیکی حاد، این آلیاژها در صنایع هوافضا، صنایع شیمیایی و نظامی به عنوان مواد ساختاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

تجهیزات و دستگاه‌های کنترل آلودگی :

در تولید تجهیزات و دستگاه‌های کنترل آلودگی، که نیازمند مقاومت در برابر شرایط خاص محیطی هستند، از آلیاژهای اینکونل استفاده می‌شود.

 

توربین‌های گازی :

در ساخت قطعات توربین‌های گازی که با شرایط دمایی بسیار بالا و تنش‌های مکانیکی مواجه هستند، از آلیاژهای اینکونل به عنوان مصالح کلیدی استفاده می‌شود.

 

زمانی که آلیاژهای اینکونل به عملیات حرارتی تحت پوشش قرار می‌گیرند، یک لایه اکسیدی نسبتاً ضخیم و پایدار بر روی سطح آلیاژ تشکیل می‌شود که از آن به عنوان یک حافظه محافظ در برابر خوردگی بهره می‌برد. این خصوصیت سبب شده تا آلیاژهای اینکونل به عنوان گزینه‌ای مناسب برای کار در دماهای بالا و تحت فشارهای نسبتاً زیاد، جایی که فولادها و آلیاژهای آلومینیوم به خزش می‌پیوندند، شناخته شوند. آلیاژ اینکونل در گریدهای متفاوتی تولید می‌شود، که تفاوت‌های آنها از جهت ترکیب شیمیایی بیان می‌شود. این تفاوت در ترکیب شیمیایی به تغییرات قابل توجهی در خواص آلیاژ منجر شده است.

 

نام تجاری “اینکونل” به آلیاژ آستنیتی نیکل-کروم اشاره دارد که برای عملکرد در شرایط بسیار سخت و بحرانی طراحی شده است و تحت نظر شرکت Special Metal قرار دارد.

 

گریدهای مختلف در گروه آلیاژ اینکونل عبارتند از :

Inconel 600 : استحکام بخشی شده با مکانیزم محلول جامد.

Inconel 601 : آلیاژ نیکل-کروم-آهن با مقاومت بسیار زیاد در برابر اکسیداسیون دما بالا و مقاومت خوب در محیط‌های آبی.

Inconel 625 : مقاومت در برابر محیط‌های اسیدی، قابلیت جوشکاری مناسب، مناسب برای هوافضا، صنایع شیمیایی.

Inconel 718 : استحکام بخشی شده با رسوبات ثانویه گاما پرایم، قابلیت جوشکاری مناسب، استفاده در مخازن ذخیره کریاژنیک، توربین‌های گازی.

Inconel X-750 : آلیاژ نیکل-کروم استحکام بخشی شده بدلیل تشکیل رسوبات در زمینه/ کاربرد بسیار در توربین‌های گازی، پره، آب بند و روتور.

Inconel 751 : افزایش مقدار آلومینیوم جهت بهبود استحکام گسیختگی در دمای 1600 F.

Inconel 792 : افزایش مقدار آلومینیوم برای مقاومت خوردگی بالاتر، به خصوص در توربین‌های گازی.

Inconel 939 : استحکام بخشی شده با فاز گاما پرایم جهت افزایش قابلیت جوشکاری.

Inconel 690 : حاوی مقدار کم کبالت برای کاربرد هسته‌ای.

Inconel C-713 : آلیاژ ریختگی پایه نیکل-کروم رسوب سخت شونده.

Inconel 230 : آلیاژ نیکل-کروم-تنگستن-مولیبدن استحکام بخشی شده با کاربید.

Inconel 706 : آلیاژ رسوب سخت شونده با استحکام بسیار بالا و قابلیت ماشینکاری مناسب.

Inconel 617 : آلیاژ نیکل-کروم-کبالت مولیبدن، استحکام بخشی شده با مکانیزم محلول جامد.

 

 

ویژگی‌های منحصر به فرد آلیاژهای اینکولوی، با توجه به ترکیب شیمیایی آنها و همچنین قیمت نسبتاً کمتر نسبت به آلیاژهای اینکونل، این آلیاژ را به یک گزینه مناسب برای کار در دماهای بالا با حساسیت کاری کمتر تبدیل کرده است. در واقع، در شرایط کاری بحرانی، استفاده از اینکولوی امکان‌پذیر نیست. یک ویژگی دیگر بارز اینکولوی، سهولت تولید آن است به طوری که ماشین‌آلات و تجهیزات مورد استفاده در تولید فولادها می‌توانند به راحتی برای تولید این آلیاژها نیز به کار روند.

 

اینکولوی در گریدهای متنوعی تولید می‌شود که همگی برخوردار از مقاومت خوردگی بالا به خصوص در محیط‌های آبی هستند. هرچند که اینکولوی به طور عمومی و گسترده در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد، افزودن عناصر آلیاژی دیگر مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی، از جمله خوردگی حفره‌ای و ترک‌خوردن را افزایش می‌دهد.

مقاومت بسیار عالی در برابر آب دریا و محیط‌های حاوی کلرید زیاد، اینکولوی را به یک گزینه مناسب جهت استفاده در صنایع نفت و گاز تبدیل کرده است. آلیاژ اینکولوی به طور گسترده در محیط‌های شیمیایی بسیار خورنده و همچنین در اغلب محیط‌های اسیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

آلیاژ اینکولوی به عنوان یک ماده متعدد الزا ترکیبی از نیکل، کروم، و آهن در محیط‌ها و شرایط مختلف، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این استفاده‌ها عبارتند از :

 

پایپینگ، مبدل‌های حرارتی، تجهیزات کربن دهی :

اینکولوی به علت مقاومت خود در برابر خوردگی و خصوصیات مکانیکی برجسته‌اش، در ساخت و ساز پایپینگ، مبدل‌های حرارتی، و تجهیزات کربن دهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

فرآیندهای شیمیایی و کاربردهای پتروشیمی :

در صنایع شیمیایی و کاربردهای پتروشیمی به دلیل مقاومت به تأثیرات شیمیایی و دما، آلیاژ اینکولوی برای انجام فرآیندهای شیمیایی و پتروشیمی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

 

نیروگاه‌های برق، کوره‌های صنعتی، تجهیزات عملیات حرارتی :

در نیروگاه‌های برق، کوره‌های صنعتی، و تجهیزات مرتبط با عملیات حرارتی، استفاده از آلیاژ اینکولوی به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی آن بسیار رایج است.

 

صنعت نفت و گاز :

در صنعت نفت و گاز، آلیاژ اینکولوی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی در محیط‌های نفتی و گازی و همچنین مقاومت در برابر شرایط فشار و دمای بالا به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

گریدهای متنوع گروه آلیاژی اینکولوی به شرح زیر هستند :

Incoloy 020 : برخورداری از مقاومت به خوردگی بسیار بالا در محیط‌های شیمیایی که شامل سولفوریک اسید، فسفریک اسید، و یون کلرید می‌شوند.

Incoloy 330 : ایجاد مکانیزم استحکام بخشی تشکیل محلول جامد با داشتن استحکام بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و کربوریزاسیون.

Incoloy 800, 800H, 800HT

Incoloy 825 : داشتن مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی.

Incoloy 925 : آلیاژ پیرسخت شونده با استحکام بالا.

Incoloy 945

Incoloy 909

Incoloy 907

 

آلیاژ هستلوی

Hastelloy alloy

 

آلیاژ هستلوی یک نوع سوپرآلیاژ است که در دمای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند. این آلیاژ مقاوم در برابر خزش، اکسیداسیون، خوردگی و شکست در شرایط کاری دما بالا است. آلیاژ مذکور از نظر نیکل تشکیل شده است و در آن عناصر دیگر مانند کروم و مولبیدن هم به ترتیب قرار دارند. این آلیاژ در صنایع شخصی و صنعت شیمیایی کاربردهای گسترده‌ای دارد.

آلیاژ هستلوی چیست؟

آلیاژ هستلوی یک نوع سوپرآلیاژ است که در دمای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند. این آلیاژ از نیکل به عنوان عنصر اصلی تشکیل شده است و عناصر دیگری مانند کروم و مولیبدن نیز در آن وجود دارند. این آلیاژ مقاوم در برابر خزش، اکسیداسیون، خوردگی و شکست در شرایط کاری دما بالا است.

آلیاژ هستلوی دارای ساختار داخلی مشابه آلیاژ اینکونل است که یکی از معروف‌ترین سوپرآلیاژها است. این آلیاژها دارای مقاومت فوق‌العاده در برابر محیطهای اکسنده قوی و کاهنده هستند. همچنین با استفاده از مقدار کمی کربن در ترکیب آنها، خوردگی مرز دانهای کاهش یافته است.

هستلوی x

آلیاژ هستلوی یک سوپرآلیاژ است که از نیکل به همراه کروم، مولیبدن و آهن ساخته شده است. این آلیاژ در دمای بالا و در محیطهای اکسید کننده مقاومت بالایی نشان می‌دهد. این آلیاژ در صنایع متنوع، مخصوصا در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

آلیاژ هستلوی X یکی از انواع این آلیاژ است که تا دمای ۲۰۰۰ فارنهایت (حدود ۱۰۹۳ درجه سانتیگراد) در برابر اکسیداسیون مقاوم است. این آلیاژ همچنین دارای مقاومت به ترک خوردگی تنشی است که یکی از خواص مطلوب آن است.

آلیاژ هستلوی X در قسمتهای مختلف موتور توربین گاز که در آنها احتراق رخ می‌دهد، مانند مجاری انتقال، قوطیهای احتراق و نگهدارندههای شعله استفاده می‌شود. این آلیاژ به دلیل مقاومت خوبش در برابر اتمسفرهای اکسنده، کاهنده و خنثی نیز در کورههای صنعتی کاربرد دارد.

هستلوی c276

آلیاژ هستلوی c276 یک سوپرآلیاژ است که از نیکل به همراه کروم و مولیبدن ساخته شده است. این آلیاژ در محیطهای خورنده و در کاربردهای رایج مقاوم در برابر خوردگی است و معروف‌ترین گرید هستلوی است.

این آلیاژ با کم کردن میزان کربن و سیلیکون در ساختار خود، مشکلات جوشکاری را کمتر می‌کند. این آلیاژ یک نسخه بهبود یافته از هستلوی c است.

هستلوی C4

آلیاژ هستلوی C4 یک سوپرآلیاژ است که از نیکل، کروم و مولیبدن تشکیل شده است. این آلیاژ در دمای بالا مقاومت بالایی نشان می‌دهد و رسوبات مرز دانهای در زمان جوشکاری ایجاد نمی‌شود. این آلیاژ همچنین مقاوم در برابر ترک خوردگی تنشی است که یکی از خواص مطلوب آن است.

آلیاژ هستلوی C4 در صنایع شیمیایی کاربرد دارد. این آلیاژ در محدوده دمایی 1200−1900 درجه فارنهایت (حدود 649−1038درجه سانتیگراد) پایدار است و شکلپذیری و مقاومت به خوردگی خوبی دارد. این آلیاژ مشابه آلیاژ C276 است.

هستلوی B3

آلیاژ هستلوی B3 یک سوپرآلیاژ است که از نیکل و مولیبدن به عنوان عناصر اصلی تشکیل شده است. این آلیاژ مقاومت بسیار زیادی در برابر اسید کلریدریک دارد و در محیطهای خورنده عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهد.

این آلیاژ دارای پایداری ساختاری بالاتری نسبت به گریدهای دیگر هستلوی است. این ویژگی باعث می‌شود که جوشکاری آن راحت‌تر باشد.

 

آلیاژ هستلوی G

آلیاژ هستلوی G یک سوپرآلیاژ است که از نیکل به همراه کروم، آهن و مولیبدن ساخته شده است. این آلیاژ در هر دو نوع محیط اکسایشی و کاهشی مقاوم در برابر خوردگی است.

آلیاژ هستلوی G مقاومت خوبی در برابر سولفوریک اسید و فسفریک اسید از خود نشان می‌دهد. این آلیاژ در تجهیزات کنترل آلودگی، سیستمهای گوگردزدایی گاز دودکش و صنعت کاغذسازی کاربرد دار.

 

کاربرد انواع آلیاژ هستلوی

آلیاژ هستلوی یک سوپرآلیاژ است که از نیکل و عناصر دیگری مانند کروم، مولیبدن و آهن تشکیل شده است. این آلیاژ در قالبهای مختلفی مانند ورق، شفت، حلقه و … ساخته شده و در صنایع مختلفی کاربرد دارد. شفت هستلوی و سایر اشکال آن، هر کدام دارای کاربردهای خاص خود هستند.

 

آلیاژ هستلوی دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی در صنایع شیمیایی است. این آلیاژ همچنین مقاوم در برابر ترک خوردگی تنشی است و جوشکاری و ساخت آن راحت است.

کاربردهای این آلیاژ عبارتند از :

• مبدلهای حرارتی
• کندانسورها
• راکتورها
• مخازن تحت فشار
• پتروشیمی
• صنعت نفت و گاز
• کاربردهای دریایی
• سیستمهای لوله کشی

آلیاژ هاستلوی یک سوپرآلیاژ است که از نیکل و عناصر دیگری مانند کروم، مولیبدن و آهن تشکیل شده است. این آلیاژ در بیش از ۱۰۰ محیط مختلف مقاوم در برابر خوردگی است. برخی از این محیط‌ها عبارتند از اسیدهای چرب، یدید پتاسیم، نیترات پتاسیم، استات آلومینیوم، محیط‌های کلریدی و هیدروکسیدی.

آلیاژ هاستلوی با ورق استنلس استیل نیز قابل مقایسه است. اما بسته به نوع کاربرد، گرید مخصوصی از این آلیاژ انتخاب می‌شود.

آلیاژ مونل

Monel alloy

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.¹
این آلیاژها به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی شیمیایی، آب نمک، اسیدها و محلول‌های قلیایی، در صنایع نفت، دریایی و شیمیایی کاربرد دارند. برخلاف نظرات عام، آلیاژ مونل خطرناک نبوده و با رعایت اصول ساخت و جوشکاری مناسب، محصولات با کارایی بالا و قابل حمل را تولید می‌کند.

 

انواع تجاری مونل عبارتند از :

مونل ۴۰۰ : این آلیاژ حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد نیکل و ۲۰ تا ۲۹ درصد مس دارد. این آلیاژ در کاربردهای دریایی، شیمیایی و فراوری هیدروکربنها استفاده می‌شود.

مونل ۴۰۱ : این آلیاژ برای استفاده در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی تخصصی طراحی شده‌است. این آلیاژ به راحتی توسط جوشکاری تنگستن گاز خنثی جوش داده می‌شود. همچنین این آلیاژ برای لحیمکاری نیز مناسب است.

مونل ۴۰۴ : این آلیاژ در درجه اول در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی تخصصی استفاده می‌شود. ترکیب و نسبت عناصر داخل این آلیاژ با دقت بالایی تعیین شده تا دمای نقطه کوری پایین، نفوذپذیری کم و ویژگی لحیمکاری مناسبی را فراهم کند.

مونل ۴۰۵ : این آلیاژ یک نوع مونل ۴۰۰ است که برای ساخت دریچه‌ها و پمپ‌هایی که در محیط‌های خورنده کار می‌کنند، مناسب است. این آلیاژ دارای مقدار بیشتری گوگرد است که باعث می‌شود ماشینکاری آن آسان‌تر باشد.

مونل K-500 : این آلیاژ یک نوع مونل ۴۰۰ است که با افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به آن، مقاومت و سختی آن افزایش می‌یابد. این آلیاژ در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و سایش دارند، مانند ساخت توربین‌ها، پیچ‌ها، مهره‌ها و چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌شود.

 

توضیحات تکمیلی :

 

مونل 400

مونل ۴۰۰ یک نوع سوپرآلیاژ است که از نیکل و مس تشکیل شده است. این آلیاژ دارای خواص فوق‌العاده در برابر خوردگی، شکلپذیری و هدایت حرارت است. مونل ۴۰۰ در صنایع دریایی، صنایع شیمیایی و فراوری هیدروکربنها کاربرد دارد. بخش عمده از آلیاژ ۴۰۰ در واحدهای آلکلاسین استفاده می‌شود. این آلیاژ در قسمت‌های دورافتاده از هیدروفلورین‌های اسید هستند به کار میرود.آلیاژ مونل 400 یکی از آلیاژهایی است که مقاومت بالایی در برابر اسید هیدروفلوریک و فلورین دارد. این خاصیت برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی دارند، مهم است.

آلیاژ مونل 400 همچنین دارای مقاومت به خوردگی تنشی کلرایدی (Chloride Stress Corrosion Cracking) بسیار مناسبی دارد که ناشی از درصد بالای نیکل در ترکیب آن است. این خاصیت برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر آب دریا و نمک‌های بازی دارند، مناسب است.

آلیاژ مونل 400 حفظ مقاومت مکانیکی خود را در گستره وسیع دمایی از فوق سرد (کرایوژنیک) تا 550 درجه سانتی گراد می‌کند. این خاصیت برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا در دماهای مختلف دارند، مفید است.

مونل 401

آلیاژ مونل ۴۰۱ یک نوع سوپرآلیاژ است که از نیکل و مس تشکیل شده است. این آلیاژ دارای خواص فوق‌العاده در برابر خوردگی، شکلپذیری و هدایت حرارت است. مونل ۴۰۱ در صنایع الکترونیک و الکترونیک تخصصی کاربرد دارد. بخش عمده از آلیاژ ۴۰۱ در واحدهای آلکلاسین استفاده می‌شود. این آلیاژ در قسمت‌های دورافتاده از هیدروفولورین‌های اسید هستند به کار میرود. این آلیاژ به راحتی توسط جوشکاری تنگستن گاز خنثی جوش داده می‌شود. همچنین این آلیاژ برای لحیمکاری نیز مناسب است.

آلیاژ مونل 401 تحت پوشش استاندارد UNS N04401 قرار دارد. این استاندارد توسط سازمان استاندارد سازی آمریکا (ASTM) تعریف شده‌است. این استاندارد شامل مشخصات شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی آلیاژ مونل 401 است.

همانطور که در بالا گفتیم آلیاژ مونل 401 دارای خواص فوق‌العاده در برابر خوردگی، شکلپذیری و هدایت حرارت است. این آلیاژ در صنایع الکترونیک و الکترونیک تخصصی کاربرد دارد.

برخی از کاربردهای آلیاژ مونل 401 عبارتند از :

 

• ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها، دیودها، مقاومت‌ها و خازن‌ها
• ساخت سیم‌ها و نوارهای الکتریکی برای اتصال قطعات الکترونیکی
• ساخت سنسورها و ترموکوپل‌ها برای اندازه‌گیری دما و جریان الکتریکی
• ساخت الکترودها و الکترولیت‌ها برای باتری‌ها و خلاءهای الکتریکی
• ساخت آنتن‌ها و موجبرها برای ارتباطات رادیویی و ماهواره‌ای

 

مونل 404

مونل 404 یک سوپرآلیاژ با ترکیب نیکل و مس است که برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی مناسب است. این سوپرآلیاژ دارای خواص مکانیکی بالا در دمای های پایین و بالا است و مقاوم به خوردگی در تماس با آب، اسید هیدرو فلوئوریک و نمک های قلیایی است. این سوپرآلیاژ نوع توسعه 400 مونل است که پس از عمل حرارت پیرسخت تا حد قابل ملاحظه افزایش مقاومت به خوردگي دارد.

آلیاژ ۴۰۴ یکی از آلیاژهایی است که ترکیب شیمیایی آن به گونه‌ای تنظیم شده است که دمای نقطه کوری آن پایین باشد. نقطه کوری یک ماده، دمایی است که در آن ماده از حالت مغناطیسی به حالت غیرمغناطیسی تبدیل می‌شود. این خاصیت برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی مهم است، زیرا مواد غیرمغناطیسی از اختلالات مغناطیسی جلوگیری می‌کنند

آلیاژ ۴۰۴ همچنین دارای نفوذپذیری کم و ویژگی‌های لحیم کاری خوبی است. نفوذپذیری یک ماده، میزانی است که ماده می‌تواند میدان مغناطیسی را در خود ایجاد کند. مواد با نفوذپذیری کم، میدان مغناطیسی را کمتر تغییر می‌دهند و برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، مناسب هستند. ویژگی‌های لحیم کاری خوب یک ماده، شامل قابلیت اتصال با مواد دیگر، مقاومت در برابر خوردگی و تغییر شکل، و توزیع یکنواخت حرارت هستند. این خاصیت‌ها برای ایجاد اتصالات محکم و مطمئن در قطعات الکترونیکی ضروری هستند.

 

مونل 405

آلیاژ مونل 405 یک نوع مونل 400 است که برای ساخت دریچه‌ها و پمپ‌هایی که در محیط‌های خورنده کار می‌کنند، مناسب است. این آلیاژ دارای مقدار بیشتری گوگرد است که باعث می‌شود ماشینکاری آن آسان‌تر باشد.

آلیاژ مونل 405 تحت پوشش استاندارد UNS N04405 قرار دارد و توسط استانداردهای ASME SB-164 و ASTM B-164 پوشش داده شده است. این آلیاژ حدود ۶۶ درصد نیکل، ۳۱ درصد مس، ۲ درصد آهن، ۱.۵ درصد منگنز، ۰.۳ درصد کربن، ۰.۲ درصد سیلیکون و ۰.۰۳۵ درصد گوگرد دارد.

آلیاژ مونل 405 دارای خواص فیزیکی و مکانیکی مشابه با مونل 400 است، اما با این تفاوت که مقاومت به خوردگی آن در برابر اسیدهای آلی و محلول‌های قلیایی کمتر است. این آلیاژ در دمای اتاق دارای مقاومت کششی ۵۵۰ مگاپاسکال، مقاومت فشاری ۷۵۰ مگاپاسکال، مقاومت خمشی ۵۰۰ مگاپاسکال، کشسانی ۲۰۰ گیگاپاسکال و ضریب انبساط حرارتی ۱۳.۹ میکرومتر بر متر درجه سانتی‌گراد است.

آلیاژ مونل 405 را می‌توان با روش‌های مختلفی مانند جوشکاری تنگستن گاز خنثی، جوشکاری الکترود مصرفی، جوشکاری مقاومتی و لحیم‌کاری جوش داد. برای جوشکاری این آلیاژ، می‌توان از الکترودهای مونل ۴۰۰ یا ۶۰ یا فیلرهای مونل ۶۱ استفاده کرد. برای لحیم‌کاری این آلیاژ، می‌توان از لحیم‌های نقره‌ای یا مسی با جریان الکتریکی یا شعله گازی استفاده کرد.

مونل K-500

مونل K-500 یک سوپرآلیاژ با ترکیب نیکل و مس است که برای کاربردهای مختلف در صنایع دریایی، شفت پروانه، کشتی، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، تجهیزات چاه ها، شیمیایی و دارویی استفاده می شود. این سوپرآلیاژ دارای خواص مکانیکی بالا در دمای های گسترده از سرد تا 480 درجه سلسیوس است و مقاوم به خوردگی در تماس با آب دریا، اسید هیدرو فلوئوریک و نمک های قلیایی است. این سوپرآلیاژ نوع توسعه 400 مونل است که پس از عمل حرارت پیرسخت تا حد قابل ملاحظه افزایش مقاومت به خوردگي دارد.