أيهما أفضل (إنكونيل) أو (هاستيلو) ؟

ليس أي منهما أفضل، وعبارة كلاهما ممتاز هي سبب استمرار طرح السؤال. العائلتان قويتان في اتجاهين متعاكسين، والخدمة التي تناسب إحداهما عادة ما تلحق الضرر بالأخرى. الجواب ليس الترتيب. إنها قراءة للوسط.

تعود القراءة إلى خاصية واحدة للبيئة. إن الوسط المؤكسد، الذي يمكنه توفير الأكسجين أو أخذ الإلكترونات من المعدن، يكافئ الكروم. الوسط المختزل، الذي لا يمكنه ذلك، يكافئ الموليبدينوم. تحتوي عائلة Inconel على كمية أكبر من الكروم وكمية أقل من الموليبدينوم. تحمل عائلة Hastelloy C كمية أكبر من الموليبدينوم وكمية أقل من الكروم. هذا الاختلاف الوحيد يتنبأ بمعظم الإجابات في هذه المقالة.

هناك تصحيحان ينتميان إلى البداية. الأول: أن كلا الاسمين ليسا مادة. كلاهما عبارة عن محفظة ذات علامات تجارية تحتوي على العديد من أنظمة التكوين، وتصف المقارنة على مستوى الاسم كتالوجين. والثاني هو أن القاعدة البسيطة لها استثناءات حقيقية، وهي تقع في الدرجات التي تم تصميمها لكسرها. تعمل هذه المقالة من جانب الفشل، لأنه يتم اختيار المادة من خلال ما ترفض القيام به.

يحدد عنصران من عناصر صناعة السبائك الاتجاه، ويكون الفرق بين العائلتين كبيرًا بما يكفي لرؤيته في جدول التكوين وليس في مخطط التآكل.

اقرأ عمود الكروم مقابل عمود الموليبدينوم وسيكون النمط مرئيًا. يحتوي 625 على أعلى نسبة كروم في المجموعة وحوالي نصف الموليبدينوم الموجود في C276. يحتوي C276 على أقل كمية من الكروم وأعلى كمية من الموليبدينوم. 686 وC-22 يقعان في المنتصف حسب التصميم، وهما الدرجتان اللتان تجعلان القاعدة البسيطة غير موثوقة بطريقة جيدة.

تتبع نتيجة التكلفة نفس العمود. الموليبدينوم هو الإضافة الأكثر تكلفة بين الاثنين، ويضيف إليه التنغستن الموجود في سبيكة من النوع C. يحمل النوع الذي يحتوي على 16% موليبدينوم و4% تنجستن تكلفة تصنيع سبائك أكثر من النوع الذي يحتوي على 9% موليبدينوم ولا يحتوي على تنجستن، وهذا الاختلاف هو أول ما يلاحظه المشتري عند وصول عرضي الأسعار.

أوضاع الفشل هي صور معكوسة، ومعرفة كليهما أكثر فائدة من معرفة أي منهما.

يوضح الصفان الأول والثالث معظم الارتباك الموجود في السوق. ورقة البيانات التي تقول أن المقاومة الممتازة للتآكل تصف اتجاهًا وليس نطاقًا، وتشير العائلتان إلى اتجاهين متعاكسين. حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك كلاهما حمضان قويان ويطلبان سبائك متضادة، لأن أحدهما يختزل والآخر يتأكسد.

الصف الخامس هو الأكثر تكلفة في الممارسة العملية. يقاوم أنبوب 600 في مياه التبريد قليلة الملوحة التشقق الناتج عن إجهاد الكلوريد ولا يزال يحفر في الشق أسفل لوح الأنبوب. وهذا ليس تناقضا. مقاومة التشقق تأتي من النيكل، ومقاومة التنقر تأتي من الموليبدينوم، و600 له الأول دون الثاني.

أقل من 400 درجة مئوية تقريبًا يكون الاختيار سؤالًا كيميائيًا. وفوق ذلك يصبح التنافس بين التآكل والقوة الميكانيكية، ويتغير الترتيب.

تحتفظ عائلة إنكونيل بقوتها عند درجة الحرارة بسبب الرواسب الموصوفة في مكان آخر: جاما برايم مزدوج في 718، جاما برايم في X-750، وتقوية المحلول الصلب في 625. أنواع Hastelloy C هي سبائك محلول صلبة ذات قوة متواضعة، ويتم شراؤها للكيمياء وليس للتحميل. وبالتالي فإن الجزء الذي يجب أن يحمل حمولة في غاز مؤكسد ساخن هو جزء من إنكونيل، وحجة التآكل لا تغير ذلك.

هناك استثناء يلفت انتباه الأشخاص الذين تعلموا القاعدة جيدًا. عائلة Hastelloy ليست مجرد عائلة تآكل. Hastelloy X عبارة عن سبيكة من النيكل والكروم والحديد والموليبدينوم مصممة للخدمة في درجات الحرارة المرتفعة، بينما تهدف Hastelloy S إلى الاستقرار الحراري. إن المشتري الذي يرفض كل درجة من درجات Hastelloy باعتبارها غير مناسبة فوق 700 درجة مئوية قد رفض درجتين تم تصميمهما لهذا النطاق.

الحالة المدمجة هي الأصعب، وهي المكان الذي يحصل فيه 686 وC-22 على سعرهما. إن الوسط الساخن الذي يكون مؤكسدًا وحاملًا للكلوريد، مثل تيار اللب المبيض أو سائل الغسل، يحتاج إلى الكروم للأكسدة والموليبدينوم للكلوريدات، ولا توفر أي عائلة نقية كليهما.

تم اختصار السؤال إلى طاولة عمل، ويحتوي على إجابة قصيرة لكل وسيلة من الوسائط التي تظهر في معظم الاستفسارات.

الجدول هو نقطة البداية وليس الموافقة. كل واحد من هذه الصفوف يمكن أن ينعكس داخل نطاق ضيق من التركيز أو درجة الحرارة، واختبار التآكل في الوسط الفعلي يستحق أكثر من أي جدول. ما يقدمه الجدول هو السبب وراء كل إجابة، وهو ما تحتاجه المناقشة مع مهندس المواد للبدء.

هناك ثلاث حالات تستحق التسمية، لأن القاعدة التي يتم تطبيقها بدونها ستنتج إجابة خاطئة بكل ثقة.

الأول هو 686. وهو يحمل الموليبدينوم والتنغستن من سبيكة من النوع C مع الكروم من إنكونيل، ويطلق عليه اسم إنكونيل. المشتري الذي علم أن Hastelloy مخصص لتقليل الأحماض وأن Inconel مخصص للأكسدة سوف يخطئ في تصنيفه في كلا الاتجاهين.

والثاني هو 625 في خدمة الكلوريد. يحتوي الموليبدينوم على حوالي 9%، وهو ما يكفي لمياه البحر في العديد من التكوينات ولا يكفي لشق ضيق في محلول ملحي ساخن. غالبًا ما يتم وصف الدرجة بأنها مقاومة لمياه البحر، ويكون الوصف صحيحًا بالنسبة للأنبوب وكاذبًا بالنسبة لوجه الحافة المزود بحشية.

والثالث هو تأثير درجة الحرارة على وسط يبدو غير ضار في البيئة المحيطة. حمض الأسيتيك، وحامض الفوسفوريك، وحامض الكبريتيك المخفف، كلها تتغير خصائصها مع ارتفاع درجة الحرارة، ويمكن أن تفشل السبيكة المختارة من مخطط درجة حرارة الغرفة عند 80 درجة مئوية في نفس المحلول. لا تتغير القاعدة المتعلقة بالكروم والموليبدينوم، كما يتغير تصنيف الوسط.

قبل أي اسم للصف، هناك ثلاثة أسئلة تحصر الإجابة على عدد قليل من المرشحين، ويمكن لكل واحد منهم استبعاد عائلة.

السؤال الأول هو الذي يتم الإجابة عليه بشكل خاطئ في أغلب الأحيان، لأن الوسيط يتم تصنيفه حسب كيميائه وليس حسب خدمته. يتأكسد تيار حمض الكبريتيك الذي يتم رشه بالهواء ويتصرف بشكل مختلف تمامًا عن نفس الحمض الموجود في خزان مغلق، وقد يحتاج الاثنان إلى سبائك مختلفة. لم يعد مخلل حمض الهيدروكلوريك الذي يحمل الأكسجين المذاب من التفاعل النهائي بمثابة واجب اختزال خالص.

السؤال الثاني هو الذي يتم الإجابة عليه من الرسم وليس من ورقة البيانات. إن معدل التآكل الموحد الذي يتم قياسه على القسيمة لا يوضح شيئًا عن وجه الحشية، والشفة هي المكان الذي يظهر فيه الفشل.

تظهر ثلاث عبارات في كل مقارنة تقريبًا، وجميعها مضللة.

البيان الثالث هو الذي ينتج أخطاء باهظة الثمن، لأن المخطط هو وثيقة مشروعة ومن السهل التعامل معها كإجابة. إن اختبار القسيمة في السائل الحقيقي، باستخدام عينة شق عند درجة الحرارة الحقيقية، يكلف جزءًا صغيرًا من الوعاء ويحل السؤال الذي لا يستطيع الرسم البياني حله.

تقوم DLX بتزويد العائلتين من تشانغتشو، جيانغسو، بالقضبان والأسلاك والأنابيب والألواح والأشكال المزورة والمصنعة آليًا، مع الدرجة ورقم UNS والحالة المذكورة في الشهادة. إن الاحتفاظ بالعائلتين في عمل واحد هو ما يسمح للإجابة بأن تكون مقارنة وليس توصية بما يحدث في المخزون.

سؤالان يجيبان على معظم الاستفسارات. الأول هو الوسط وما إذا كان مؤكسدًا، لأن تلك الإجابة الواحدة تنقل الاختيار من عائلة إلى أخرى. والثاني هو الشكل والمعيار، لأن اللوحة والأنبوب الملحوم من نفس السبيكة يحملان اختبارات مختلفة وشهادة مختلفة.

ولا بشكل عام. تعتبر أنواع Hastelloy C أكثر مقاومة في تقليل الأحماض وفي شقوق الكلوريد، ودرجات Inconel أكثر مقاومة في الأحماض المؤكسدة وفي الهواء ذي درجة الحرارة المرتفعة. المقارنة بدون وسيط مسمى ليس لها إجابة، والمورد الذي يعطي واحدة دون أن يطلب الوسيط لم يفهم السؤال.

في حمض الهيدروكلوريك وفي شق الكلوريد، نعم، لأنه يحمل حوالي 16% من الموليبدينوم مقابل 9% ويضيف التنغستن. في حمض النيتريك الساخن، وفي ظروف الأكسدة، وفي أي مكان يحمل الجزء حمولة عند درجة الحرارة، فإن 625 هو الخيار الأفضل. وهما ليسا درجتين من مادة واحدة. إنهما إجابتان لوسائط مختلفة.

لأن الطبقة الواقية الموجودة على سبيكة النيكل هي عبارة عن أكسيد الكروم، ولا تتشكل إلا عندما تتمكن البيئة من توفير الأكسجين أو قبول الإلكترونات. يتأكسد حمض النيتريك بقوة ويحافظ على الفيلم في مكانه، لذا فإن الكروم هو العنصر المفيد. يقوم حمض الهيدروكلوريك باختزال الغشاء وإذابته، لذلك يجب أن تعتمد السبيكة على الموليبدينوم، الذي يقاوم هجوم الاختزال نفسه.

جزئيا. تم تصميم 686 وC-22 للقيام بذلك، عن طريق حمل الكروم العالي والموليبدينوم العالي في نفس الوقت، وهما الدرجات التي يجب النظر إليها للحصول على تيار مختلط. ولا توجد إجابة شاملة، فكلاهما يكلف أكثر من الدرجات أحادية الاتجاه، وكلاهما لا يزال بحاجة إلى اختبار التآكل في الوسط الفعلي قبل إطلاق السفينة للتصنيع.

نعم. وفوق درجة الحرارة هذه، تبدأ القوة الميكانيكية للسبيكة في تحديد التصميم، وأنواع Hastelloy C عبارة عن سبائك محلول صلبة ذات قوة متواضعة عند درجة الحرارة. تم تصميم درجات Inconel لهذا النطاق، ويعتبر Hastelloy X هو الاستثناء داخل عائلة Hastelloy التي تم تصميمها أيضًا لذلك.

هذا هو المزيج الأصعب، وهو سبب وجود 686 وC-22. هناك حاجة إلى الكروم للجزء المؤكسد والموليبدينوم للكلوريدات، وعادة ما تكون الدرجة القوية في أحدهما ضعيفة في الآخر. إن الاختبار المعملي للسائل الفعلي، عند درجة الحرارة الفعلية، باستخدام عينة شق، هو الطريقة الوحيدة الموثوقة لتسويته.

من الأفضل طرح السؤال على من ينجو من هذه الوسيلة. يجيب الكروم على النصف المؤكسد ويجيب الموليبدينوم على النصف المختزل، ويتم وزن العائلتين في اتجاهين متعاكسين عن قصد. 625 و600 يقعان على جانب الكروم، C276 يقعان على جانب الموليبدينوم، و686 وC-22 يقعان بينهما بسعر أعلى.

أوضاع الفشل تعكس بعضها البعض. تفشل الدرجة الغنية بالكروم في حمض الهيدروكلوريك وفي شق الكلوريد. تفشل الدرجة الغنية بالموليبدينوم في حمض النيتريك الساخن وفي الأكسدة المستمرة. المشتري الذي يعرف أيًا من هذين الفشلين يمكن أن تنتجه عمليته قد أجاب بالفعل على السؤال، ويتبع اسم الدرجة.

Haynes International، أوراق بيانات سبائك HASTELLOY C-276 وC-22، للتركيب، وبيانات التآكل في وسائط الاختزال والأكسدة، والشقوق الحرجة ودرجات حرارة الحفر.

شركة Special Metals Corporation، نشرة فنية لسبائك INCONEL 625 وسبائك 686، بخصوص التركيب والقوة عند درجة الحرارة وأداء التآكل بالنسبة للجانب المؤكسد.

شركة Special Metals Corporation، نشرة سبيكة INCONEL 600، لأداء حمض النيتريك وسلوك التآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد من درجة النيكل العالية.

Haynes International، ورقة بيانات سبائك HASTELLOY X، للسبائك ذات درجة الحرارة العالية داخل عائلة Hastelloy.

ASTM G28، الكشف عن القابلية للهجوم بين الحبيبات في السبائك الحاملة للكروم الغنية بالنيكل، للاختبار المستخدم للتأكد من أن المعالجة الحرارية لم تترك بنية حساسة.

ASTM G48، مقاومة التآكل والشقوق في محاليل كلوريد الحديديك، لتصنيف هذه الدرجات في خدمة الكلوريد.

NACE MR0175 وISO 15156، لمتطلبات الخدمة الحامضية حيث تنطبق بيئة كبريتيد الهيدروجين الرطبة.

جميع بيانات التآكل هنا موجهة وتصف سلوك العائلات في الوسائط المذكورة، عند التركيزات ودرجات الحرارة ضمن النطاقات المنشورة المعتادة. وهي ليست معدلات تآكل، ويعتمد المعدل في النبات الحقيقي على التركيز ودرجة الحرارة والتهوية والتدفق وهندسة الشق. تعتبر الدرجة المسماة للوسيط نقطة بداية لاختبار التآكل وليست موافقة على السفينة. نطاقات التركيب هي حدود قياسية وشهادة المطحنة تشير إلى التحليل الفعلي. يتم وصف درجات الاستثناء المسماة، 686، وC-22، وHastelloy X، من خلال تصميمها وليس من خلال ضمان في أي خدمة محددة. تتم مراجعة المعايير، ويحكم الإصدار المذكور في الأمر. لا شيء هنا يمكن أن يكون بديلاً عن الإصدار الهندسي أو مراجعة المواد والتآكل في العملية الفعلية.