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 اینکونل 600

به آلیاژ اینکولوی 600 یک آلیاژ چندکاره که از نیکل، کروم و آهن به عنوان عناصر اصلی تشکیل شده است.
این آلیاژ با شماره معرفی UNS N06600 شناخته می‌شود و می‌تواند در دماهای مختلف، از دمای سرمازدگی تا 2000 درجه فارنهایت (1093 درجه سلسیوس)، مقاومت عالی ارائه دهد.
حاوی مقادیر قابل توجهی نیکل، این آلیاژ از خوردگی ناشی از تنش کلریدی، مواد آلی و غیرآلی دفاع می‌کند. از طرف دیگر، کروم حاضر در ترکیب، این آلیاژ را در برابر محیط‌های اکسیدانی و حتی محیط‌های دارای گوگرد نیز مقاوم کرده و عملکرد عالی ارائه می‌دهد، حتی در دماهای بالا.

Inconel 600 علاوه بر اینکه در محیط‌های با دماهای حداکثر 2000 درجه فارنهایت مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و تشکیل پوسته دارد، بیشتر در قطعاتی که در تماس با مواد گوگردی و مواد کربن‌دهنده قرار دارند، استفاده می‌شود.

اینکولوی 600 یک آلیاژ غیرمغناطیسی است و نیازی به سخت‌کاری حرارتی ندارد. برای سخت‌کاری آلیاژ اینکولوی 600، از فرآیند کار سرد استفاده می‌شود. همچنین، می‌توانید این آلیاژ را با استفاده از روش‌های جوشکاری استاندارد و معمولی جوشکاری کنید.

اینکونل 601

به آلیاژ Inconel 601 یک آلیاژ نیکل-کروم-آهن با مقاومت بسیار بالا در دماهای بالا تا 1250 درجه سلسیوس حتی در شرایط دمایی متناوب. این آلیاژ توانایی مقاومت در برابر اکسیداسیون را دارد و به لایه اکسیدی چسبنده‌ای که در برابر ورقه‌ورقه شدن مقاومت دارد، نسبت داده می‌شود. همچنین، اینکونل 601 مقاومت خوبی در برابر کربونیزه شدن دارد.

اینکونل 625

در مورد آلیاژ اینکونل 625، این آلیاژ یکی از پرکاربردترین آلیاژهای اینکونل در صنایع مختلف است. Inconel 625 علاوه بر مقاومت بالا در برابر خوردگی، دارای مقاومت مکانیکی بالایی است و در دماهای بالا نیز استحکام و خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند. ورق اینکونل 625 یکی از رایج‌ترین فولادها در محیط‌های حاوی کلراید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آلیاژ اینکولوی 825

آلیاژ اینکولوی 825 نیز یک آلیاژ آستنیتی است که با شماره UNS N08825 شناخته می‌شود. این آلیاژ دارای عناصری از جمله نیکل، آهن، کروم، مولیبدن، مس و تیتانیوم است که باعث می‌شود تا در مقابل محیط‌های خورنده، اکسیداسیون و کاهنده مقاومت عالی داشته باشد. Incoloy 825 در انواع میلگرد، لوله و ورق تولید می‌شود و در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد.

آلیاژ اینکولوی 825 یک آلیاژ با اهمیت ویژه‌ای در علوم مهندسی و صنعتی است که بر اساس نیکل ساخته شده و خواص فوق‌العاده‌ای در مقاومت در برابر ترک‌خوردگی و محیط‌های خورنده ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های مهم این آلیاژ عبارتند از :

1. مقاومت به ترک‌خوردگی : حضور نیکل در ترکیب اینکولوی 825 باعث می‌شود که این آلیاژ در مقابل ترک‌خوردگی ناشی از تنش کلریدی و محیط‌های خورنده مقاومت عالی داشته باشد. این ویژگی آن را به یک جایگزین عالی برای فولادهای ضدزنگ تبدیل می‌کند.

2. مقاومت در برابر محیط‌های خورنده : عناصر مولیبدن و کروم به اینکولوی 825 افزوده شده‌اند که باعث می‌شود این آلیاژ در برابر تشکیل حفره‌های کلریدی واکنش نشان دهد. همچنین، این آلیاژ قابل استفاده در محیط‌های اکسید کننده نیز می‌باشد.

3. مقاومت در برابر خوردگی‌های مرزدانه ای : حضور تیتانیوم در ترکیب آلیاژ اینکولوی 825 باعث پایدارسازی آن می‌شود و مقاومت آلیاژ در برابر خوردگی‌های مرزدانه ای را افزایش می‌دهد. این ویژگی موجب افزایش کاربردهای آلیاژ در صنایع مختلف می‌شود.

4. مقاومت در محیط‌های خورنده : اینکولوی 825 در اکثر محیط‌های خورنده مقاومت دارد، از جمله محیط‌های حاوی اسید سولفوریک، گوگرد، فسفر، نیتریک، اسیدهای فلئوریدریک، اسیدهای قوی، مواد قلیایی نظیر سدیم و پتاسیم، هیدروکسید، و اسید کلریدریک.

5.قابلیت تشکیل و جوشکاری : اینکولوی 825 از نظر فرآیند تشکیل و جوشکاری از طریق روش‌های معمولی و استاندارد پذیرفته می‌شود، که این امکان را به مهندسان و تولیدکنندگان می‌دهد تا به راحتی از آن استفاده کنند.