Hastelloy G-30
مقدمة عن Hastelloy G-30
Hastelloy G-30 هو سبيكة قائمة على النيكل مقاومة للتآكل، تتميز بمقاومة محسّنة للأحماض المؤكسِدة، لا سيما حمض النتريك وحمض الفوسفوريك ومزيج الأحماض القوية مع أملاح مؤكسِدة. تم تطويرها كترقية لسبيكة Hastelloy G مع استقرار حراري أفضل ونطاق أوسع لمقاومة التآكل. تعمل عناصر السبيكة الرئيسية — الكروم والحديد والكوبالت والنحاس — على تحسين أداء المادة في البيئات الكيميائية المعقدة.
تُفضَّل G-30 بشكل خاص للأجزاء المشغَّلة بتقنية CNC المستخدمة في إنتاج الأسمدة وعمليات التخليل وتيارات العمليات التي تتضمن مؤكسدات قوية وأحماضًا معدنية. كما أن قابليتها للتشكيل وقوتها الميكانيكية ومقاومتها للتآكل تجعلها مادة مثالية للمكونات عالية الدقة في ظروف الخدمة القاسية.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لسبيكة Hastelloy G-30
تم تصميم Hastelloy G-30 (UNS N06030 / ASTM B582 / B619 / B622 / B626) لتحقيق أقصى مقاومة للتآكل في البيئات الحمضية المؤكسِدة، مع تقديم تحسينات أداء ملحوظة مقارنةً بـ G وغيرها من السبائك عالية المحتوى من الكروم.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
النيكل (Ni) | الباقي (≥43.0) | القاعدة الأساسية لمقاومة التآكل |
الكروم (Cr) | 28.0–31.5 | يوفّر مقاومة للعوامل المؤكسِدة مثل حمض النتريك والكبريتيك |
الحديد (Fe) | 13.0–17.0 | يعزّز القوة البنيوية |
الكوبالت (Co) | 1.0–5.0 | يحسّن مقاومة التآكل في الأوساط الحمضية المحتوية على كلوريدات |
الموليبدينوم (Mo) | 4.0–6.0 | يقاوم التآكل الموضعي |
النحاس (Cu) | 0.5–2.4 | يزيد المقاومة لأحماض الفوسفوريك والكبريتيك |
التنغستن (W) | ≤1.5 | يساعد على مقاومة التنقّر |
المنغنيز (Mn) | ≤1.5 | يدعم عمليات التشغيل على الساخن |
السيليكون (Si) | ≤0.8 | يقلل من التآكل بين الحبيبات |
الكربون (C) | ≤0.03 | يحدّ من ترسّب الكربيدات أثناء اللحام |
الكبريت (S) | ≤0.02 | يُتحكَّم به لمنع التشقق الساخن أثناء التشغيل |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.22 غ/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1355–1410°م | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 10.0 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 1.18 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 12.0 ميكرومتر/م·°م (20–300°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 400 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 200 غيغاباسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة التخمير)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 655–760 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 275–345 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥35٪ (طول قياس 25 مم) | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 180–220 HB | ASTM E10 |
متانة الصدم | ليونة عالية عند درجات حرارة دون الصفر ودرجات الحرارة المحيطة | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية لسبيكة Hastelloy G-30
مقاومة فائقة للأحماض المؤكسِدة: تتحمل 65٪ حمض النتريك، و75٪ حمض الكبريتيك، وأنظمة الأحماض المختلطة مع أملاح مؤكسِدة مثل كلوريدات الحديديك والنحاسيك.
الاستقرار الحراري والبنيوي المجهري: تقاوم التآكل بين الحبيبات حتى بعد التعرض الحراري المطوّل بين 500–900°م.
قابلية تشكيل ولحام محسّنة: مناسبة لأعمال CNC الدقيقة واللحام والتشكيل مع حد أدنى من تحسّس الكربيدات أو هجوم حدود الحبيبات.
أداء التآكل: معدلات تآكل أقل من 0.015 مم/سنة في 75٪ H₃PO₄ وأقل من 0.02 مم/سنة في تيارات أحماض مختلطة (نتريك + كلوريد) وفق ASTM G31.
تحديات وحلول تشغيل CNC لسبيكة Hastelloy G-30
تحديات التشغيل
التصلّد بالعمل بدرجة متوسطة
على الرغم من كونه أقل حدة من سبائك Hastelloy من الفئة C، إلا أن G-30 لا يزال يُظهر تصلّدًا سطحيًا قد يؤثر على عمر الأداة وجودة السطح.
احتباس الحرارة
التوصيل الحراري المحدود يؤدي إلى تراكم الحرارة في منطقة القطع، مما يسبب تآكلًا متسارعًا للأدوات.
تآكل الحافة والالتصاق (Galling)
يمكن أن يؤدي التصاق الأداة وتلطّخ المادة إلى تقليل الدقة البعدية، خاصة في البيئات الجافة أو ذات ضغط سائل تبريد منخفض.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعلمة | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي بتقنية PVD (K20–K30) أو إدخالات خزفية | مقاومة جيدة للتصلّد بالعمل والأحمال الحرارية |
الطلاء | AlTiN، TiAlCrN (3–5 ميكرومتر) | يعزّز مقاومة الحرارة والتآكل |
الهندسة | زاوية ميل موجبة (10°–12°)، نصف قطر حافة مصقول 0.03 مم | يقلل ضغط القطع والتصاق الرايش |
معلمات القطع (ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/لفة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 15–22 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 90–120 |
تشطيب | 25–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجة السطحية لأجزاء Hastelloy G-30 المشغَّلة
الضغط المتساوي الحرارة الساخن (HIP)
HIP يعزّز عمر التعب ويزيل الفراغات الداخلية في الأجزاء المصبوبة أو المُصنَّعة بالإضافة باستخدام ضغط 100–200 ميغاباسكال عند 1150°م.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تتضمن التخمير بالمحلول عند 1120°م لاستعادة مقاومة التآكل بعد التشغيل واللحام.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة باستخدام سلك حشو ERNiCrMo-3 يحافظ على أداء مقاومة التآكل مع إدخال حراري منخفض وتحكم بدرجات حرارة التمرير.
الطلاء الحاجز للحرارة (TBC)
طلاء TBC مثالي للأجزاء المعرضة لدرجات حرارة 850–1000°م في بيئات كيميائية قائمة على النتريك أو الكبريت.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM يتيح تعريفًا دقيقًا للميزات حتى ±0.005 مم وخشونة سطح Ra <0.6 ميكرومتر في الهندسات الضيقة.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة يضمن محاذاة دقيقة وجودة تشطيب ممتازة في تكوينات نسبة الطول إلى القطر L/D >30:1.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تشمل اختبارات الغمر ASTM G31، واختبارات الشد (E8)، والصلادة (E18)، والفحص المعدني البنيوي.
التطبيقات الصناعية لمكونات Hastelloy G-30
إنتاج الأسمدة
أنابيب وخزانات مقاومة للأحماض تُستخدم في عمليات حمض الفوسفوريك وحمض النتريك.
معدات التخليل
أجزاء مشغَّلة بتقنية CNC لأنظمة تدوير خطوط التخليل وتجديد الأحماض.
التحكم في التلوث
مكونات أجهزة الغسل، والقنوات، ومزيلات الضباب التي تتعامل مع غازات حمضية ساخنة وملاط كيميائي.
الصناعات الدوائية والكيميائية الزراعية
مكونات لأوعية العمليات والمبادلات الحرارية وأنظمة الخلط تتطلب مقاومة تآكل فائقة ونظافة عالية.
استكشف المدونات ذات الصلة
