التقدم البحثي لسبائك مقاومة للتآكل القائم على النيكل

التقدم البحثي لسبائك مقاومة للتآكل القائم على النيكل

لا تحتوي السبائك المستندة إلى النيكل على مقاومة تآكل فريدة من نوعها وحتى مقاومة التآكل ذات درجة الحرارة العالية في العديد من بيئات التآكل الصناعية ، ولكن لها أيضًا قوة عالية ، ولدونة جيدة ومتانة ، ويمكن أن يتم صهرها وتلقيها والبرد والساخنة المشوهة والمعالجة واللحام. يتم استخدامها على نطاق واسع في البتروكيماويات والطاقة والبحرية والفضاء وغيرها من الحقول.

1 تكوين وتصنيف

النيكل مستقر تمامًا في المحاليل القلوية ولديه مقاومة تآكل ممتازة للغازات النشطة (مثل الفلور والكلور والبروم والهيدريدات) ، والهيدروكسيدات (مثل هيدروكسيد الصوديوم ، KOH) ، وبعض المواد العضوية. .

أظهرت الدراسات أن تأثير عناصر صناعة السبائك على تحسين مقاومة التآكل للسبائك يأتي من استقرار فيلم التخميل الذي تشكل على سطح سبائك النيكل. يتجاوز محتوى النيكل في السبائك المستندة إلى النيكل 30 ٪ ، ويسمى W (Ni+Fe) أكبر من أو تساوي 50 ٪ من سبائك مقاومة للتآكل القائمة على الحديد ، و W (Ni) أكبر من أو تساوي 50 ٪ من سبائك مقاومة للتآكل القائمة على النيكل. في الاستخدام الفعلي ، يمكن اعتبارها جميعًا سبائك مقاومة للتآكل القائمة على النيكل.

2 الأداء والتطبيق

2.1 نظام Ni-Cu

يمكن خلط Ni و Cu في أي نسبة لتشكيل سبيكة حل صلبة ، تسمى سبيكة مونيل. Ni-Cu لديه مقاومة جيدة لـ HF ومياه البحر وتآكل الشق. Monel Alloy Ni70CU30 هي أقرب سبيكة مقاومة للتآكل القائمة على النيكل. لديها كل من القوة العالية والصلابة ، ومقاومة ممتازة للتآكل عن طريق تقليل الأحماض والوسائط القلوية القوية ومياه البحر. عادة ما يتم استخدامه لتصنيع المعدات لنقل حمض الهيدروفلوريك (HF) ، محلول ملحي ، وسائط محايدة ، أملاح قلوية وتقليل الوسائط الحمضية.

تنقسم سبائك مونيل إلى فئتين: السبائك المصبوبة والسبائك المشوهة (المنتجات المدلفنة). سبائك مونيل الأكثر استخدامًا هي مونيل 400 و Monel K500

تستخدم سبائك مونيل على نطاق واسع في الصمامات المقاومة للتآكل ، والسفن البحرية ، وما إلى ذلك في الخارج. على سبيل المثال ، فإن البراغي والمكسرات المستخدمة في خط أنابيب زيت غواصة بحر الشمال وجسر التايمز في المملكة المتحدة مصنوعون من Monel 400 و Monel K500 ؛ إن الأعمدة الرئيسية وأجزاء ضخ من مراوح سفن الفئة البريطانية الأولى مصنوعة من سبيكة مونيل ؛ العديد من المعدات والأنظمة الفرنسية من حاملة الطائرات الفرنسية "تشارلز ديغول" مصنوعة من مواد مونيل. حتى بعض أسطح المباني في الولايات المتحدة تستخدم سبيكة مونيل ، مثل محطة بنسلفانيا ، متحف بروكلين للفنون والعلوم ، المعرض الوطني للفنون ، البنتاغون ، إلخ.

2.2 NI-CR ، NI-FE-CR
في نظام NI-CR-FE ، فإن السبائك مع محتوى FE المنخفض هي سبيكة Inconel ، والسبائك مع ارتفاع محتوى FE هي سبيكة incoloy. سبيكة Incoloy هي في الواقع سبيكة Fe-Ni-Cr في سبيكة مقرها النيكل بسبب ارتفاع محتوى FE بنسبة 45 ٪. سبيكة الصب من سبيكة Inconel هي Cy240 ، والصف المدلفن هو INEONEL 600. الصف المدلفن من سبيكة ineoloy هو incoloy 800 سبيكة. من بين السبائك الحالية المقاومة للتآكل القائمة على النيكل ، يكون تطبيقها في إنتاج الصمامات في المرتبة الثانية بعد سبيكة مونيل.

تتضمن السبائك المقاومة للتآكل النموذجي NI-CR Distinel 6 0 0 (الصف المحلي 0Cr -15 ni75fe). إنه مقاوم لدرجات الحرارة المرتفعة والتآكل. قام Disternel 690 (0CR30NI60FE) بتحسين تآكل الإجهاد ومقاومة التآكل بين الحبيبية ويستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية.

2.3 سلسلة من سبائك عالي التآكل مقاومة للتآكل

وتسمى سلسلة NI-CR-MO الكربونية منخفضة منخفضة مع CR و MO كعناصر السبائك الرئيسية أيضًا سبيكة Hastelloy Series (Hastelloy). Hastelloy هي علامة تجارية لـ Haynes International ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وتتألف من HA في Haynes ، و Stell in Stei.Lite ، و OY في السبائك. بصفتها سبيكة متقدمة تستند إلى النيكل ، تتمتع Hastelloy بمقاومة تآكل ممتازة لمجموعة متنوعة من البيئات القاسية المسببة للتآكل ، مثل الأكسجين الرطب ، وحمض الكبريتيك ، ووسائط الملح المؤكسدة القوية.

كما هو موضح في الجدول 5 ، تتضمن سبائك Hastelloy بشكل أساسي سلسلة A و B و C و D و F و G و N و W و X. تشمل الشركات الدولية الكبرى التي تنتج سبائك Hastelloy Inc. International Inc. من الولايات المتحدة ، وخاصة المعادن (Super Alloy Group) و Thyssenkrupp من ألمانيا.

سبائك Hastelloy المستخدمة في النباتات الكيميائية هي بشكل أساسي B و C و G. يتم عرض الخصائص الميكانيكية لهذه الأنواع الثلاثة من سبائك Hastelloy في الجدول 6.

(1) هاستلوي ب

تتضمن سلسلة B B و 132 و B3. يوضح الجدول 7 مقاومة التآكل لهذا النوع من سبيكة هاستلوي في ظل الظروف النموذجية. تقليل محتوى الكربون لسبائك Hastelloy B إلى 0. 0 2 ٪ وسيؤدي محتوى Si إلى 0.1 ٪ إلى سبيكة Hastelloy B -2. يمكن استخدامه في وسائط حمض الهيدروكلوريك من أي تركيز في درجة حرارة الغليان ، ويحسن مقاومة التآكل بين الحبيبية في الحالة الحساسية والحالة بعد اليرداد.

في التسعينيات ، غيّر اختراع Hastelloy B -3 عيب B -2 الذي يسهل ترسبه مرحلة هطول الأمطار Ni-MO عند المرور عبر درجة الحرارة المتوسطة ، وتحسين أداء المعالجة. ومع ذلك ، فإن سبائك Hastelloy B و Hastelloy B -2 تحتوي على CR منخفضة للغاية ولا يمكن استخدامها في بيئات المؤكسدة.

(2) هاستلوي ج

Hastelloy C هو نظام NI-CR-MO وهو مادة مقاومة للتآكل للأغراض العامة يمكن أن تتكيف مع البيئات المختلفة. سلسلة C لديها درجة عالية من السبائك. يلعب عنصر CR وعنصر MO دور مقاومة التآكل في وسائل الإعلام المؤكسدة وتقليل الوسائط على التوالي ، وللعب دور مقاومة التآكل المحلي (تأسيج التآكل وتآكل الشقوق).

تتضمن سلسلة C C ، C -276 ، C -4 ، C -22 ، و C -2000. تم إنتاج أول سبيكة من سلسلة C ، Hastelloy C ، في ثلاثينيات القرن العشرين. في الستينيات ، كان هناك C -276 ؛ في السبعينيات ، كان هناك C -4 ؛ في الثمانينات ، كان هناك C -22 ؛ في التسعينيات ، كانت هناك سبائك 59 و 686 و C -2000.

تم استخدام الطرق الكهروكيميائية في الخارج لدراسة التآكل بين الخلايا ، والتآكل الموضعي ، وتآكل الإجهاد ، وسلوك التخميل لسبائك NI-CR-MO. أظهر بحث S Ghosh أنه في 95 درجة حلول NaCl و H3PO4 ، كان C -276 مقاومة تآكل أفضل من سبائك UNS N08367 و UNS N08028.

(3) هاستلوي ز

Hastelloy G هو نظام NI-CR-CU-MO. إن Ni _ cr _ m 0- cu سبيكة أكثر مقاومة للتآكل بواسطة حمض الكبريتيك ، حمض الفوسفوريك ، وغيرها من الوسائط من سبيكة Ni-cr-mo. تحتوي سبائك Ni-Cr-Mo-Cu ذات المحتوى العالي على مقاومة جيدة للتآكل في الوسائط مثل حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك وحمض الكبريتيك الذي يحتوي على F- و CL- وحمض الفوسفوريك وحمض الفوسفوريك الرطب. يمكن أن تؤدي إضافة سبائك Si و B إلى سبائك Ni-Cr-Mo-Cu مقاومة تآكل حمض الكبريتيك المركز الساخن ولديهما خصائص صلابة عالية ومقاومة جيدة للارتداء.

تتضمن سلسلة G ، G -3 ، g -30 ، g -50 ، إلخ. تظهر مقاومة التآكل من سبائك g في البيئات النموذجية في الجدول 9. إن Hastelloy G -35 الجديد هو سبيكة NI-CR-MO مع تكوين قريب من سبيكة سلسلة C.

نظرًا لأن اختراعه لا يزال مصممًا لبيئات الأحماض المؤكسدة والمختلطة القوية ، فإن العلامة التجارية التجارية لا تزال مصنفة على أنها سلسلة G.