Hastelloy B
مقدمة عن هاستيلوي B
هاستيلوي B هو سبيكة نيكل-مولبدينوم مقاومة للتآكل طُوِّرت خصيصًا للاستخدام في البيئات المُختزِلة القوية، خصوصًا حمض الهيدروكلوريك. وبفضل مقاومتها الاستثنائية لكلوريد الهيدروجين وأحماض الكبريتيك والخليك والفوسفوريك—even تحت ظروف قاسية—تُعد هاستيلوي B مادة مفضلة لمكوّنات CNC المُشغَّلة المستخدمة في المفاعلات الكيميائية، والمبادلات الحرارية، وأنظمة استرجاع الأحماض.
تحافظ هاستيلوي B على ليونة ممتازة وخواص ميكانيكية مستقرة عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، وغالبًا ما تُشغَّل على CNC في حالة التخمير (Annealed). كما أن مقاومتها لتشققات التآكل الإجهادي والتنقّر تجعلها مثالية للتطبيقات التي تتضمن أوساطًا عدوانية ومعالجة عالية النقاوة.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لهاستيلوي B
هاستيلوي B (UNS N10001 / ASTM B333 / B335) هي سبيكة مشغولة (Wrought) مقوّاة بالمحلول الصلب (Solid-Solution-Strengthened). تتوفر على هيئة قضبان مدرفلة على الساخن، أو مسحوبة على البارد، وفي حالة التخمير ضمن أشكال القضبان والصفائح والألواح. وتشتهر هذه المادة بمقاومتها الشديدة لحمض الهيدروكلوريك والأوساط غير المؤكسدة.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (بالوزن %) | الدور الأساسي |
|---|---|---|
النيكل (Ni) | الباقي (≥65.0) | العنصر الأساسي؛ مقاومة التآكل في الأوساط المختزلة |
المولبدينوم (Mo) | 26.0–30.0 | عنصر السبيكة الرئيسي؛ يعزز مقاومة التنقّر والتآكل الشقي |
الحديد (Fe) | 2.0–4.0 | يوازن القوة الميكانيكية |
الكربون (C) | ≤0.02 | مُتحكَّم به لتقليل ترسّب الكربيدات أثناء اللحام |
المنغنيز (Mn) | ≤1.0 | يحسن قابلية التشكيل/التشغيل على الساخن |
السيليكون (Si) | ≤0.10 | يبقى منخفضًا لتفادي القابلية للهجوم بين الحبيبات |
الكروم (Cr) | ≤1.0 | انخفاضه يقلل السلوك المعرض للأكسدة |
الكوبالت (Co) | ≤1.0 | شوائب محدودة لضمان ثبات الخواص |
الكبريت (S) | ≤0.03 | يُخفض لتقليل التشقق الساخن أثناء التشغيل واللحام |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 9.22 g/cm³ | ASTM B311 |
مدى الانصهار | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 10.2 W/m·K عند 100°C | ASTM E1225 |
المقاومة الكهربائية النوعية | 1.23 µΩ·m عند 20°C | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 12.3 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 390 J/kg·K عند 20°C | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 200 GPa عند 20°C | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة التخمير)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
إجهاد الخضوع (0.2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥40% (طول قياس 25mm) | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 180–220 HB | ASTM E10 |
متانة الصدم | ممتازة عند الظروف المبردة والبيئية | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية لهاستيلوي B
مقاومة تآكل قصوى: تُظهر معدلات تآكل <0.02 مم/سنة في حمض HCl تركيز 20% عند الغليان و<0.05 مم/سنة في حمض الخليك تركيز 50% عند 80°C (ASTM G31).
صياغة منخفضة الكربون: تقلل ترسّب الكربيدات أثناء اللحام أو الدورات الحرارية، وتحافظ على مقاومة التآكل في مناطق التأثر بالحرارة.
مقاومة لتشققات الإجهاد: تقاوم تشققات التآكل الإجهادي في بيئات أيونات الكلوريد والفلوريد الشائعة في المفاعلات الكيميائية.
توافق تصنيعي: تحافظ على الاستقرار البُعدي أثناء تشغيل CNC والتشكيل والمعالجات الحرارية.
تحديات وحلول تشغيل هاستيلوي B باستخدام CNC
تحديات التشغيل
التصلّب الانفعالي
تتصلّب السبيكة بسرعة تحت تماس الأداة، ما يزيد تآكل الأداة إذا استُخدمت تغذيات غير مناسبة.
التحكم الحراري
انخفاض التوصيل الحراري يؤدي إلى تراكم الحرارة عند حافة القطع، ما يرفع احتمال فشل الأداة عند التشغيل الجاف.
تكوّن الرايش
تنتج رايشًا مستمرًا ومتينا ضعيف الانكسار، ما يتطلب هندسات تكسير رايش أكثر هجومية.
استراتيجيات تشغيل مُحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي بـPVD (K20–K40) أو إدخالات سيراميكية | يحافظ على حافة القطع عند درجات حرارة مرتفعة |
الطلاء | TiAlN أو AlCrN (بسماكة 3–4 µm) | يقلل تآكل جانب الأداة والحافة المتراكمة (BUE) |
الهندسة | زاوية ميل موجبة 10–15°، حافة مُصقولة (~0.02 mm نصف قطر) | يقلل قوى القطع ويؤخر تصلّب السطح |
معلمات القطع (ISO 3685)
العملية | السرعة (m/min) | التغذية (mm/rev) | عمق القطع (DOC) (mm) | ضغط سائل التبريد (bar) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن (Roughing) | 10–20 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
تشغيل نهائي (Finishing) | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجات السطحية لأجزاء هاستيلوي B المُشغَّلة
الكبس المتساوي الضغط على الساخن (HIP)
HIP يكثّف الأجزاء المسبوكة أو المُصنَّعة بالإضافة (AM) لتعزيز مقاومة الكلال وإزالة المسامية الداخلية.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تشمل التخمير عند 1150°C ±15°C يتبعها تبريد سريع (Quenching) لتجنب التحسّس والحفاظ على مقاومة التآكل.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة يتطلب لحام GTAW منخفض الإدخال الحراري باستخدام سلك حشو ERNiMo-7 لتقليل تآكل منطقة التأثر بالحرارة.
طلاء الحاجز الحراري (TBC)
طلاء TBC قد يُطبّق للحماية غير المباشرة من أبخرة الأحماض أو للعزل الحراري ضمن تجميعات المفاعلات.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM يدعم إنشاء هندسات دقيقة دون إجهاد ميكانيكي أو تشوه ناتج عن مناطق تأثر حراري.
الثقب العميق
الثقب العميق يتيح تشكيل قنوات تبريد أو مسارات تدفق للأحماض حتى نسب L/D تصل إلى 30:1.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تشمل اختبارات الغمر للتآكل (ASTM G31)، واختبارات التحسّس (ASTM A262)، ورسم خرائط الصلادة والتحقق منها (ASTM E18).
التطبيقات الصناعية لمكوّنات هاستيلوي B
المعالجة الكيميائية
أجسام مضخات الأحماض، وأنابيب المبادلات الحرارية، وأوعية التفاعل.
تحافظ على الأداء في تراكيز HCl أكبر من 40% عند 100°C.
معدات الصناعات الدوائية
بطانات المفاعلات، والخلاطات، والأختام لبيئات أحماض عالية النقاوة.
لا تُلوّث ومقاومة للتآكل حتى بوجود هاليدات أثرية.
تخليل المعادن والاسترجاع
فوهات، ووصلات أنابيب، وحواجز مبادلات حرارية في وحدات استرجاع أحماض النيتريك والكبريتيك.
تقاوم الهجوم الموضعي أثناء دوران الأحماض.
اللبّ والورق
أوعية الهضم وأنابيب مبخرات السائل الأسود المعرضة لعوامل تبييض حمضية.
استكشف المدونات ذات الصلة
