العربية

Inconel 690

سبيكة نيكل عالية المحتوى من الكروم، مصممة خصيصًا لمقاومة الأكسدة والتحكم في التآكل ضمن الأنظمة النووية والكيميائية وذات درجات الحرارة العالية.

مقدمة عن إنكونيل 690

إنكونيل 690 هو سبيكة نيكل عالية الكروم مصممة خصيصًا لتوفير مقاومة فائقة للتآكل في البيئات المائية الشديدة والبيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، خصوصًا تلك التي تتضمن غازات محتوية على الكبريت أو عوامل أكسدة قوية. وهو معروف على نطاق واسع بأدائه في المبادلات الحرارية ومولدات البخار وأنابيب المفاعلات النووية، بفضل مقاومته الممتازة لتشقق التآكل الإجهادي والأكسدة.

وبتركيب كيميائي يرتكز على النيكل (≥58%) والكروم (27–31%) والحديد (7–11%)، يوفر إنكونيل 690 ثباتًا معدنيًا ممتازًا وقوة ميكانيكية عند درجات الحرارة العالية. لذلك يُعد خيارًا مفضلاً لصناعات مثل الطاقة النووية والمعالجة البتروكيميائية وأنظمة السخانات الفائقة (Superheaters).

الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 690

إنكونيل 690 (UNS N06690 / W.Nr. 2.4642) يفي بمتطلبات ASTM B167 وASTM B564، وهو ملائم بشكل خاص للبيئات الأكّالة والمؤكسِدة عند درجات الحرارة المرتفعة.

التركيب الكيميائي (ASTM B167)

العنصر	نطاق التركيب (wt.%)	الدور الرئيسي
النيكل (Ni)	58.0 حد أدنى	العنصر الأساسي؛ يوفر مقاومة للأكسدة والتآكل
الكروم (Cr)	27.0–31.0	أساسي لمقاومة الأوساط المؤكسِدة عند درجات حرارة عالية
الحديد (Fe)	7.0–11.0	يوازن بين القوة والثبات البنيوي
السيليكون (Si)	≤0.50	يعزز مقاومة الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.50	يحسن قابلية التشغيل بالتشكيل الساخن
الكربون (C)	≤0.05	يُضبط لتحسين قابلية اللحام والثبات
النحاس (Cu)	≤0.50	يُحافظ عليه منخفضًا لتجنب التآكل الموضعي
الكبريت (S)	≤0.015	يقلل القابلية للتشقق الساخن

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	المعيار/الشرط
الكثافة	8.19 g/cm³	ASTM B311
نطاق الانصهار	1343–1377°C	ASTM E1268 (DTA)
الموصلية الحرارية	14.0 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومية الكهربائية	1.01 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.3 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	456 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	205 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخصائص الميكانيكية (حالة مُلدّنة Annealed – ASTM B167)

الخاصية	القيمة	معيار الاختبار
مقاومة الشد	580–730 MPa	ASTM E8/E8M
مقاومة الخضوع (0.2%)	250–340 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥30% (50mm gauge)	ASTM E8/E8M
الصلادة	160–200 HB	ASTM E10

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 690

مقاومة الأكسدة: أداء متفوق في الأجواء المؤكسدة حتى 1000°C، مع تكوّن طبقة أكسيد كروم متماسكة تقلل التقشر (Scaling) والانفصال (Spalling) أثناء دورات التسخين والتبريد.
مقاومة تشقق التآكل الإجهادي (SCC): مقاوم بشكل خاص للهجوم بين الحبيبات (Intergranular) وتشقق SCC المحفَّز بالكلوريد، ما يجعله مناسبًا لأنابيب مولدات البخار النووية والاستخدام في مصانع الكيميائيات.
أداء التآكل المائي: معدل تآكل أقل من 0.02 mm/year في حمض النيتريك 10% المغلي، ومقاومة ممتازة للمحاليل القلوية (NaOH 50%) والمياه عالية النقاء.
الثبات الحراري: ثبات حدود الحبيبات خلال التعرض الحراري طويل الأمد، بما يقلل ترسيب الكربيدات وتشكّل الأطوار البينية (Intermetallics).

تحديات تشغيل CNC والحلول لإنكونيل 690

تحديات التشغيل

تدهور الأداة

المحتوى المرتفع من الكروم والنيكل يعزز التصلد أثناء التشغيل (Work Hardening) ويزيد وجود شوائب أكسيدية كاشطة، مما يقلل عمر الأداة بشكل ملحوظ.

توليد الحرارة

الموصلية الحرارية المتوسطة تؤدي إلى تمركز الحرارة عند حافة القطع، مما يسبب تقشرًا دقيقًا (Microchipping) وتدهور جودة السطح.

تكوّن الحافة المتراكمة (Built-Up Edge - BUE)

الطبيعة اللدنة وحساسية معدل الانفعال قد تسبب التصاقًا وتمدّدًا/لطخًا عند السرعات المنخفضة، ما يؤثر على التفاوتات والتشطيب.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعلمة	التوصية	مبرر الاختيار
مادة الأداة	كربيد دقيق الحبيبات مع طلاء AlTiN أو CrN	مقاوم للصدمة الحرارية والتآكل
الطلاء	PVD بسماكة 3–5 µm	يخفض الاحتكاك ويحسن عمر الأداة
الهندسة	ميل موجب (8°–12°) مع حافة قطع مُهذّبة (Honed)	يقلل ضغط القطع ويحد من BUE

معلمات القطع (ISO 3685)

العملية	السرعة (m/min)	التغذية (mm/rev)	DOC (mm)	ضغط سائل التبريد (bar)
الخشونة (Roughing)	20–30	0.15–0.25	2.0–3.0	80–120
التشطيب (Finishing)	35–50	0.05–0.10	0.5–1.0	100–150

المعالجة السطحية لأجزاء إنكونيل 690 بعد التشغيل

الكبس المتساوي الساخن (HIP)

HIP يقوم بتكثيف الفجوات المجهرية وإزالة المسامية الداخلية تحت ضغط غاز 100–200 MPa عند 1100–1200°C، مما يعزز بشكل كبير مقاومة الزحف وعمر التعب في المكونات ذات الدرجة النووية.

المعالجة الحرارية

Heat Treatment تعمل على تثبيت البنية المجهرية بعد التشغيل. كما أن التخمير بالمحلول (Solution Annealing) عند 1065–1095°C متبوعًا بتبريد سريع يحسن الليونة ويجهز المادة للعمل عند درجات حرارة خدمة أعلى من 900°C.

لحام السبائك الفائقة

Superalloy Welding باستخدام معدن حشو مطابق يضمن قوة شد للوصلة ≥95% من معدن الأساس. ويساعد التحكم الدقيق بالقوس على تقليل تدهور منطقة التأثير الحراري (HAZ).

طلاء الحاجز الحراري (TBC)

TBC Coating يطبق طبقات خزفية بسماكة 100–300 µm عبر الرش بالبلازما لخفض درجة حرارة السطح حتى 200°C، مما يطيل عمر الخدمة في بيئات التوربينات والغلايات.

التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

EDM يحقق تفاوتًا ±0.01 mm وتشطيبًا أقل من Ra 0.4 µm في مكونات إنكونيل 690 بعد المعالجة الحرارية، مع إجهاد ميكانيكي منخفض جدًا.

الثقب العميق

Deep Hole Drilling يتيح تنفيذ نسب طول إلى قطر (L/D) حتى 50:1، وهو أمر أساسي لأنابيب مولدات البخار ومشعبات المبادلات الحرارية.

اختبارات وتحليل المواد

Material Testing تشمل الفحوصات بالموجات فوق الصوتية والأشعة السينية وتقييم البنية المجهرية وفق معايير ASTM E112 وE292، لضمان السلامة الداخلية وموثوقية الأداء.

التطبيقات الصناعية لمكونات إنكونيل 690

توليد الطاقة النووية

أنابيب مولدات البخار، وألواح الحواجز (Baffle plates)، والمبادلات الحرارية.
يعمل في مياه عالية النقاء وتحت التعرض للإشعاع دون حدوث تقصف (Embrittlement).

المعالجة الكيميائية

مصلحات حفزية (Catalytic reformers)، ومعدات التخليل (Pickling equipment)، ومبادلات إعادة الغلي (Reboilers).
يتعامل مع عوامل أكسدة قوية وأحماض النيتريك/الهيدروكلوريك ووسائط متعددة الأطوار.