فولاد سوپر آلیاژ هستلوی C276

Hastelloy C276 super alloy steel

 

فولاد سوپر آلیاژ Hastelloy C276 با استاندارد UNS N10276 یک ماده با ویژگی‌های استثنایی در دنیای صنعتی به حساب می‌آید.

 

تاريخچه هستلوي C276

فولاد سوپر آلیاژ هستلوي C276 توسط شرکت Haynes International در دهه 1960 تا 1970 توسعه یافته است. آغاز این توسعه با هدف ایجاد یک مواد مقاوم در برابر خوردگی در محیط‌های شیمیایی و حرارت بالا بود. این توسعه جواب به نیازهای صنایعی بود که در شرایط خاصی نظیر صنایع نفت، شیمیایی، پتروشیمی، و فرآوری غذا نیاز به موادی با مقاومت ویژه داشتند.

در ابتدا، آلیاژ Hastelloy B توسط شرکت Haynes International معرفی شد. اما به دلیل مشکلاتی که در مواجهه با خوردگی تنشی کلرایدی برخوردهایم، نسل بعدی Hastelloy C ساخته شد. Hastelloy C276، که ابتدا با نام Hastelloy C-4 معرفی شد و سپس به C276 تغییر یافت، تاکنون یکی از پرکاربردترین و پرطرفدارترین فولادهای سوپر آلیاژ در جهان محسوب می‌شود.

توسعه Hastelloy C276 به افزون بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی برجسته، به خوبی نشان داد که این آلیاژ می‌تواند در مواجهه با محیط‌هایی با خوردگی شدید و دماهای بالا به خوبی عمل کند. به عنوان یک فولاد سوپر آلیاژ، این مواد به دلیل این ویژگی‌ها به عنوان یک انتخاب محبوب در صنایع حساس به شرایط محیطی شده و مورد استفاده قرار گرفته است.

 

خصوصیات :

این فولاد به دلیل مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی در محیط‌های شیمیایی، مقاومت به حرارت بسیار بالا، مقاومت در برابر خوردگی و تنش در محیط‌های کلرایدی (chloride stress corrosion cracking)، و مقاومت بسیار عالی در برابر محیط‌های آلوده به مواد آلی و معدنی با دماهای بالا شناخته می‌شود.

فولاد سوپر آلیاژ هستلوی C276 دارای ویژگی‌های خاص و منحصر به فردی است که آن را به یکی از محبوب‌ترین فولاد‌های سوپر آلیاژی در صنایع خاص و شرایط محیطی خاص می‌سازد.

در زیر، ویژگی‌های اصلی Hastelloy C276 آورده شده است :

 

مقاومت به خوردگی  :

مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی در محیط‌های شیمیایی از جمله اسیدها، بازها و محلول‌های نمکی.

 

مقاومت به حرارت :

مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت، به ویژه در دماهای بالا تا حدود 1000 درجه سانتیگراد.

 

مقاومت در برابر خوردگی و تنش در محیط‌های کلرایدی :

مقاومت عالی در برابر تنش و خوردگی در محیط‌های حاوی یون‌های کلرایدی (chloride stress corrosion cracking).

 

مقاومت در برابر آلودگی به مواد آلی و معدنی با دمای بالا :

عملکرد بسیار خوب در محیط‌های آلوده به مواد آلی و معدنی با دماهای بالا.

 

کاربرد گسترده در صنایع مختلف :

استفاده در صنایع شیمیایی، نفت و گاز، پتروشیمی، کاغذ و سلولوز، صنایع غذایی و دارویی.

 

استحکام مکانیکی مناسب : 

مقاومت به کشش و حد الاستیسیته مناسب با طولانی‌ترین مقاطع و تثلیث زدایی بالا.

 

جوش‌پذیری مناسب :

قابلیت جوشکاری با استفاده از روش‌های مناسب، مانند ASME-SFA-5.14 ERNiCrMo-4.

 

تنوع در کاربرد :

کاربرد در ساخت انواع تجهیزات و قطعات متنوع از جمله پمپ‌ها، شیرها، راکتورها، مبدل‌های حرارتی، و تجهیزات فرآوری مواد.

این ویژگی‌ها به کمک هم به آلیاژ هستلوی C276 امکان ارائه راه‌حل‌هایی مطمئن و کارآمد در مواجهه با شرایط سخت و متنوع در صنایع مختلف فراهم کرده است.

 

 علاوه بر ویژگی‌های خاص و کلی که پیشتر بیان شد، هستلوی C276 دارای مزایای دیگری نیز است که ممکن است برای شناخت بهتر مورد توجه قرار گیرد :

 

مقاومت در برابر اکسیداسیون :

مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا، که این ویژگی برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در محیط‌های با دماهای متغیر دارند، حیاتی است.

 

پردازش قابلیت بهبود یافته : 

هستلوی C276 قابلیت پردازش و تشکیل دهی بهبود یافته‌ای دارد که این ویژگی می‌تواند در تولید و ساخت قطعات پیچیده و خاص مورد استفاده قرار گیرد.

 

مقاومت به خوردگی در مقابل مواد مذاب :

مقاومت بالا در برابر خوردگی در مقابل مواد مذاب مانند محلول‌های کلریدی و اسیدها.

 

استفاده در محیط‌های خورنده :

مناسب برای محیط‌هایی که با ترکیبات خورنده و اسیدی مواجه هستند.

 

استفاده در شرایط شورابه :

مناسب برای کاربردهای دریایی و صنعت نفت و گاز در شرایط شورابه.

 

قابلیت مقاومت در برابر تغییرات حرارتی سریع :

Hastelloy C276 دارای قابلیت مقاومت در برابر تغییرات حرارتی سریع است که این ویژگی در صنایعی که تحت دماهای متغیر عمل می‌کنند مهم است.

 

استفاده در تجهیزات بدون درز :

می‌توان از هستلوی C276 برای تولید تجهیزات بدون درز بهره برد، که این موضوع در کاهش خطر نشتی مهم است.

 

مقاومت در برابر خستگی :

مقاومت به خستگی و استحکام بالا در محدوده دماهای معمولی.

با این ویژگی‌ها، هستلوی C276 یک فولاد سوپر آلیاژ کامل و بسیار چند منظوره است که در صنایع مختلف به عنوان یک ماده مقاوم و قابل اعتماد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردها :

این نوع فولاد به دلیل ویژگی‌های فراوانش در ساخت پمپ‌ها و شیرهای فرآیندهای شیمیایی (مانند کلریدهای معدنی، اسید فرمیک، انیدرید استیک)، راکتورهای شیمیایی، میراگرها و اسکرابرها، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، اجزاء در معرض گازهای ترش، صنایع ساخت کاغذ و سلولوزی (تولید خمیر کاغذ)، مبدل‌های حرارتی، تجهیزات دارویی و فرآوری مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

فولاد سوپر آلیاژ هستلوی C276 به دلیل ویژگی‌های خاص و عالی که دارد، در انواع صنایع و بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

برخی از کاربردهای اصلی این فولاد عبارتند از :

 

صنایع شیمیایی :

• ساخت پمپ‌ها و شیرهای مورد استفاده در فرآیندهای شیمیایی.
• استفاده در مواد مقاوم در برابر اسیدها مانند اسید فرمیک.
• کاربرد در تولید و فرآوری مواد شیمیایی مختلف.

 

صنایع نفت، گاز و پتروشیمی :

• استفاده در ساخت تجهیزات و قطعات مقاوم در برابر خوردگی و تنش در محیط‌های نفتی و گازی.
• ساخت راکتورهای شیمیایی و دیگ‌ها.

صنایع پالایش :

• استفاده در مبدل‌های حرارتی.
• تجهیزات مقاوم در برابر شرایط خاص پالایشگاه‌ها.

 

صنایع کاغذ و سلولوزی :

• ساخت ماشین‌های کاغذ سازی و تولید خمیر کاغذ.
• استفاده در تجهیزات مقاوم در برابر شرایط خاص این صنعت.

 

صنایع غذایی و دارویی :

• استفاده در تجهیزات فرآوری مواد غذایی.
• تولید تجهیزات مقاوم در برابر شرایط سخت داروسازی.

 

سایر کاربردها :

• استفاده در اجزاء قرار گیرنده گازهای ترش.
• ساخت میراگرها و اسکرابرها برای تصفیه گازها و مواد آلی.

به طور کلی، هستلوی C276 به عنوان یک فولاد سوپر آلیاژی با مقاومت بالا در برابر خوردگی، حرارت، و شرایط محیطی خاص، در صنایعی که با شرایط سخت و محیط‌های خورنده سروکار دارند، به کار می‌رود.

 

نحوه جوشکاری :

برای جوشکاری بهینه این فولاد سوپر آلیاژ، توصیه می‌شود از استاندارد ASME-SFA-5.14 ERNiCrMo-4 استفاده کنید. این استاندارد به عنوان یک روش قابل اعتماد برای دستیابی به جوشکاری با کیفیت بالا و پایداری مناسب شناخته شده است.

 

فولاد سوپر آلیاژ هستلوی C276 دارای ترکیبات شیمیایی خاصی است که به آن خصوصیات مکانیکی برجسته‌ای اعطا می‌کند. در زیر، ترکیبات شیمیایی و خصوصیات مکانیکی این فولاد آورده شده است:

 

ترکیبات شیمیایی :

 

نیکل (Ni) : 55%

کروم (Cr) : 15.5-17.5%

مولیبدن (Mo) : 15-17%

آهن (Fe) : 4-7%

تنگستن (W) : 3-4.5%

منگنز (Mn) : حداکثر 1%

کبالت (Co) : حداکثر 2.5%

وانادیم (V) : حداکثر 0.35%

فسفر (P) : حداکثر 0.04%

گوگرد (S) : حداکثر 0.03%

کربن (C) : حداکثر 0.01%

 

خصوصیات مکانیکی : 

 

مقاومت به کشش (Tensile Strength) : حداقل 690 MPa

حدود الاستیسیته (Yield Strength) : حداقل 283 MPa

طولانی‌ترین مقاطع (Elongation) : حداقل 40%

تثلیث زدایی (Reduction of Area) : حداقل 40%

 

 

هرچند که هستلوی C276 یک فولاد سوپر آلیاژ با خصوصیات بسیار برتر است، اما همچنین معایبی نیز دارد که در برخی شرایط ممکن است مورد توجه قرار گیرند :

 

قیمت بالا :

 – هستلوی C276 یک مواد با ترکیبات شیمیایی پیچیده و خاص است که فرآیند تولید آن هزینه‌بر است. بنابراین، قیمت آن نسبت به فولادهای معمولی بسیار بالاست.

 

جرم مخصوص بالا :

   – Hastelloy C276 جرم مخصوص بالایی دارد که ممکن است در برخی از کاربردها نقصان آور باشد، به ویژه در مواردی که وزن مواد مهم است.

 

پردازش سخت‌تر :

   – به دلیل خصوصیات خود، فرآیند پردازش هستلوی C276 ممکن است نیازمند تجهیزات خاص و دقیق باشد و پردازش آن ممکن است به چالش برانگیز باشد.

 

محدودیت در دمای بالا :

   – در دماهای بالا، خصوصیات معدنی هستلوی C276 ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد و در نتیجه کارایی آن کاهش یابد. این محدودیت برای برخی از کاربردها ممکن است مشکل‌ساز باشد.

 

حساسیت به برخی محیط‌ها :

   – حساسیت به برخی از محیط‌های شیمیایی خاص، مانند آمونیاک مایع در دماهای بالا، می‌تواند باعث کاهش عمر خدمتی هستلوی C276 شود.

 

هرچند که معایب فولاد هستلوی C276 وجود دارد، اما این مواد به دلیل خصوصیات برجسته‌ای که دارد، در بسیاری از صنایع حساس به شرایط محیطی با موفقیت مورد استفاده قرار می‌گیرد. انتخاب این فولاد باید با در نظر گرفتن نیازهای خاص و شرایط کاربری خود صورت گیرد.

سوپر آلیاژ فولاد 718

super alloy steel 718

 

فولاد 718 یک سوپر آلیاژ نیکل-آستنیتی است که با توجه به استحکام فوق‌العاده‌ای که در دماهای بسیار بالا (1400 درجه فارنهایت یا 760 درجه سلسیوس) دارد، کاربردهای متنوعی پیدا کرده است. این آلیاژ علاوه بر استحکام بالا، مقاومت زیادی در برابر اکسیداسیون نیز از خود نشان می‌دهد. این آلیاژ حتی در دمای 1800 درجه فارنهایت (982 درجه سلسیوس) هم می‌تواند خوردگی را مقابله کند و کارایی خود را از دست ندهد.

معرفی آلیاژ اینکونل 718

آلیاژ اینکونل 718 یک سوپر آلیاژ پایه نیکل-کروم-نیوبیم است که با توجه به مقاومت و استحکام فوق‌العاده‌ای که در دماهای سرد و گرم (تا 1325 درجه فارنهایت یا 718 درجه سلسیوس) دارد، کاربردهای متنوعی پیدا کرده است. این آلیاژ با انجام عملیات حرارتی رسوبی، خواص آن بهینه شده و سپس با کوئنچ و نگهداری در دمای 1150 درجه فارنهایت (621 درجه سلسیوس)، استحکام آن افزایش می‌یابد.

ترکیبات شیمیایی فولاد 718

عنصر	کربن	منیزیم	فسفر	سولفور	سیلیسیم	کروم	نیکل	مولیبدن	نیوبیوم	تیتانیوم	آلومینیوم	کبالت	مس	تانتالیوم	آهن
درصد	0.08	0.35	0.015	0.015	0.35	17.00-21.00	50.00-55.00	17.00-21.00	4.75-5.50	0.65-1.15	0.20-0.80	1.00	0.30	0.50	تعادل

 

فولاد 718 بر اساس استانداردهای مختلفی تعریف شده است.

این استانداردها عبارتند از :

• استانداردهای AMS : 5596، 5597، 5583، 5589، 590، 5662، 5663، 5664، 5832
• استانداردهای ASTM : B670، B6S37، B1014
• استانداردهای ASME : SB-637 ، SFA-5.14
• استانداردهای GE : B50TF14 ، B50TF15

دیگر استانداردهای صنعتی که به فولاد 718 مربوط می‌شوند عبارتند از :

UNS N07718 : یک استاندارد بین‌المللی برای تعیین ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فولاد 7181

PAW-LCS : یک استاندارد اروپایی برای تعیین روش جوشکاری لیزری فولاد 7182

DFARS Compliant : یک استاندارد آمریکایی برای تعیین مبدأ کالاهای دفاعی و نظامی

RR SABRe Edition 2 : یک استاندارد بریتانیایی برای تعیین الزامات کیفیت و مدیریت ریسک در صنایع هوافضا

GE-S400/1000 : یک استاندارد آمریکایی برای تعیین الزامات کیفیت و مدیریت ریسک در صنایع هوافضا

EN 2.4668 : یک استاندارد اروپایی برای تعیین شماره مشخصه فولاد 7186

EN 10204 : یک استاندارد اروپایی برای تعیین الزامات مدارک و گواهی‌نامه‌های محصولات فلزی

 

 این آلیاژ در صنایع مختلفی کاربرد دارد، مانند :

• توربین‌های موتور هواپیما : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی که در معرض دماهای بالا و فشارهای زیاد قرار می‌گیرند، مانند بلیدها، دیسک‌ها، شفت‌ها و محفظه‌های احتراق، استفاده می‌شود.
• توربین‌های گازی : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی که در معرض دماهای بالا و گازهای خورنده قرار می‌گیرند، مانند بلیدها، دیفیوزرها، نازل‌ها و شفت‌ها، استفاده می‌شود.
• بست‌ها (اتصال دهنده‌ها) : این آلیاژ برای ساخت بست‌هایی که در معرض دماهای بالا و تنش‌های مکانیکی قرار می‌گیرند، مانند پیچ‌ها، مهره‌ها، واشرها و پین‌ها، استفاده می‌شود.
• اسپیسرها یا فاصله دهنده‌ها : این آلیاژ برای ساخت اسپیسرهایی که در معرض دماهای بالا و لرزش‌های شدید قرار می‌گیرند، مانند اسپیسرهای موتور هواپیما و توربین گازی، استفاده می‌شود .

آلیاژ 718 دارای خواص زیر است :

• مقاومت و استحکام بالا در برابر کشش و ضربه، حتی در دماهای سرد و گرم
• قابلیت جوشکاری و تعمیر آسان، بدون ایجاد ترک پس از جوش

مقاومت آلیاژ 718 در برابر خوردگی

همانطور كه قبلا هم گفتيم آلیاژ 718 یک سوپر آلیاژ پایه نیکل-کروم-نیوبیم است که دارای مقاومت زیادی در برابر خوردگی است. این آلیاژ در شرایطی که دما بسیار بالا است و گازهای خورنده وجود دارند، مانند توربین‌های موتور هواپیما و توربین‌های گازی، نرخ خوردگی کمی دارد.

 

مشخصات فیزیکی آلیاژ 718 به شرح زیر است :

چگالی : 0.296in3lb​ یا 8.19cm3g​

رسانایی حرارتی : 11.2ft2hinFBTU​یا 6.5mKW​ در دمای 0−100C یا 32−212F

مقاومت الکتریکی : 127cmμΩ​ در دمای 68F یا 20C

 

خواص مکانیکی آلیاژ 718 به شرح زیر است :

استحکام تسلیم : 80×103 psi یا 550 MPa برای ورق و نوار ها و 105×103 psi یا 725 MPa برای صفحات. استحکام تسلیم مقداری است که در آن مواد شروع به تغییر شکل دائمی می‌کنند. این خاصیت با استفاده از عملیات حرارتی رسوبی بهبود یافته است.

استحکام کششی نهایی : 140×103 psi یا 965 MPaبرای ورق و نوار ها و 150×103 psiیا 1035 MPa برای صفحات. استحکام کششی نهایی مقداری است که در آن مواد شکسته می‌شوند. این خاصیت نیز با استفاده از عملیات حرارتی رسوبی افزایش یافته است.

افزایش طول نسبی : حداقل 30% در هر 2 in یا 50 mm از مواد. افزایش طول نسبی مقداری است که مواد می‌توانند قبل از شکستن کشیده شوند. این خاصیت نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری مواد است.

از طريق مقالات زير ميتوانيد در رابطه با ديگر آلياژ هاي اينكونل اطلاعات كسب كنيد :

آلیاژ اینکونل 600 

آلیاژ اینکونل 800 

سوپر آلياژ اینکونل X750