Hastelloy C-22HS
مقدمة عن هاستيلوي C-22HS
هاستيلوي C-22HS هو سبيكة فائقة من أساس النيكل عالية المتانة ومقاومة للتآكل، طُوِّرت للتطبيقات الصعبة التي تتطلب أداءً ميكانيكيًا حرجًا ومقاومة كيميائية عالية. وباعتباره نسخة مُقوّاة بالترسيب من هاستيلوي C-22، فإنه يحافظ على مقاومة ممتازة للبيئات المؤكسِدة والمختزِلة مع تحقيق مستويات قوة أعلى بكثير—تصل إلى ما يعادل 2× مقارنةً بـ C-22 في حالة التخمير/التلدين.
هذا المزيج الفريد يجعل هاستيلوي C-22HS مناسبًا بشكل خاص لأجزاء CNC المُشغَّلة المعرضة لظروف خدمة عدوانية في أنظمة الطيران والبحرية ومعالجة المواد الكيميائية. ويُستخدم على نطاق واسع للمكونات التي تتطلب ثباتًا أبعاديًا، ومقاومة للضغط العالي، ومقاومة للتآكل الموضعي في الأوساط القاسية.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لهاستيلوي C-22HS
هاستيلوي C-22HS (UNS N07022 / ASTM B622 / B564 / NACE MR0175) يتم تقويته عبر التقسية بالعمر (Age-Hardening) ويوفر أداءً استثنائيًا في غاز الكبريتيد (Sour Gas) ومياه البحر والبيئات الحمضية، حتى عند ضغوط مرتفعة.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (وزن٪) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
النيكل (Ni) | الباقي (≥58.0) | السبيكة الأساسية لمقاومة التآكل والمتانة |
الكروم (Cr) | 20.0–22.5 | يوفر مقاومة للأوساط المؤكسِدة |
الموليبدينوم (Mo) | 12.5–14.5 | يزيد مقاومة الأحماض المختزِلة |
الحديد (Fe) | 2.0–6.0 | يحسن الخواص الميكانيكية |
التنغستن (W) | 2.5–3.5 | يعزز مقاومة التآكل الموضعي |
الكوبالت (Co) | ≤2.5 | يُتحكم به لضمان ثبات البنية المجهرية |
الكربون (C) | ≤0.01 | يمنع ترسّب الكربيدات في المناطق المتأثرة بالحرارة |
المنغنيز (Mn) | ≤0.5 | يساعد في التشغيل/التشكيل على الساخن |
السيليكون (Si) | ≤0.08 | يحافظ على سلامة الوصلات الملحومة |
الكبريت (S) | ≤0.02 | المستويات المنخفضة تقلل خطر التشقق الساخن |
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.69 g/cm³ | ASTM B311 |
مدى الانصهار | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 9.1 W/m·K عند 100°C | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 1.18 µΩ·m عند 20°C | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 12.3 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 400 J/kg·K عند 20°C | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 205 GPa عند 20°C | ASTM E111 |
الخصائص الميكانيكية (مُخمّر محلوليًا + مُعمَّر)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 1035–1170 MPa | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2%) | 690–830 MPa | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥25% (قياس 25 مم) | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 280–320 HB | ASTM E10 |
متانة الصدم | يحافظ على الليونة عند درجات الحرارة المنخفضة | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية لهاستيلوي C-22HS
قوة عالية + مقاومة للتآكل: يجمع بين PREN >52 ومقاومة خضوع >700 MPa، مناسب لبيئات الغاز الحامضي (Sour Gas) والبيئات البحرية تحت ضغط عالٍ.
قابلية تصنيع ممتازة: سهل التشغيل بتقنية CNC واللحام والتشكيل البارد، خاصة بعد التخمير المحلولي عند 1175°C والتعمير عند 705°C لمدة 8 ساعات.
التوافق مع NACE MR0175: مؤهل لمعدات الآبار العميقة وتحت البحر في بيئات H₂S مع حدود صلادة أقل من 36 HRC.
مقاومة للتآكل الموضعي: معدل تآكل <0.01 مم/سنة في حمض HCl بتركيز 15% عند الغليان، ومقاومة التنقّر مؤكدة في اختبارات كلوريد الحديديك وفق ASTM G48.
تحديات وحلول تشغيل هاستيلوي C-22HS بتقنية CNC
تحديات التشغيل
التقسية بالانفعال (Work Hardening)
تزيد حالة ما بعد التعمير الصلادة إلى >300 HB، مما يؤدي إلى ارتفاع قوى القطع وانخفاض عمر الأداة.
تراكم الحرارة
تحتجز الموصلية الحرارية الضعيفة (<10 W/m·K) الحرارة عند واجهة الأداة-القطعة، ما يسرّع تآكل الحافة.
سلامة السطح
يميل لتكوين حواف متراكمة (BUE) عند ضعف التشحيم، ما يؤثر على تشطيب السطح والدقة البعدية.
استراتيجيات تشغيل مُحسّنة
اختيار الأداة
المعامل | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي PVD (K30–K40)، أو إدخالات سيراميكية أو CBN | يتحمل الصلادة والحرارة أثناء التعمير |
الطلاء | TiAlN، AlCrN (3–5 µm) | يقلل الاحتكاك والتدهور الحراري |
الهندسة | زاوية ميل موجبة عالية (10–15°)، نصف قطر حافة مصقولة 0.03 مم | يحسن تصريف الرايش ويقلل BUE |
معلمات القطع (ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/لفة) | عمق القطع DOC (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 8–14 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 100–120 |
تشغيل تشطيب | 15–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجة السطحية لأجزاء هاستيلوي C-22HS المُشغَّلة
الكبس المتساوي الخواص الساخن (HIP)
HIP يحسن أداء التعب بنسبة ≥25% ويزيل مسامية الانكماش في المسبوكات المعقدة أو المكونات المصنّعة بالتقنيات الإضافية.
المعالجة الحرارية
تشمل المعالجة الحرارية التخمير المحلولي عند 1175°C والتعمير عند 705°C لمدة 8 ساعات لتحسين القوة ومقاومة التآكل.
لحام السبائك الفائقة
يضمن لحام السبائك الفائقة باستخدام سلك حشو ERNiCrMo-10 والتحكم في درجة حرارة التمريرات البينية <100°C سلامة بنيوية ومقاومة لهشاشة منطقة اللحام.
طلاء الحاجز الحراري (TBC)
يحسن طلاء TBC بسماكة تصل إلى 250 µm عمر الخدمة للأجزاء المعرضة لدرجات 850–1000°C ضمن تيارات غاز عدوانية.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
يتيح EDM ميزات ثقوب وشقوق دقيقة بتفاوتات ±0.005 مم وخشونة سطح Ra <0.6 µm على الأجزاء المُصلّدة.
الحفر العميق
يضمن الحفر العميق مع L/D >30:1 الاستقامة وسلامة السطح في هندسات المنافذ عالية الضغط.
اختبارات وتحليل المواد
تشمل اختبارات المواد اختبار الشد (ASTM E8)، والصلادة (ASTM E18)، واختبارات تآكل الغاز الحامضي (NACE TM0177)، والتحقق من البنية المجهرية عبر SEM/EDS.
تطبيقات مكونات هاستيلوي C-22HS في الصناعات
النفط والغاز
صمامات الآبار العميقة، وأدوات الإكمال، وأوعية الضغط المعرضة لـ H₂S وCO₂ والكلوريدات عند ضغط وحرارة مرتفعين.
الهندسة البحرية
المثبتات، والأعمدة، وأنابيب المبادلات الحرارية مقاومة لتنقّر مياه البحر وتآكل الشقوق.
الطيران
حاملات (Brackets) ووصلات (Fittings) ومشاعب/مجمعات (Manifolds) حيث تُعد نسبة القوة إلى الوزن ومقاومة التآكل أمرين أساسيين.
صناعة المعالجة الكيميائية
أغلفة المضخات، وأجسام الصمامات، وأنظمة الفلانشات المعرضة لظروف أحماض مختلطة ومحلول ملحي عدواني.
استكشف المدونات ذات الصلة
