أنبوب Inconel 718 (UNS N07718): تصلب الترسيب، AMS 5663 ومغلف الخدمة

إنكونيل 718 هو سبيكة النيكل النادرة التي لا توجد قوتها إلا بعد أن يقوم المعالج الحراري بإنشائها. في حالة التلدين تكون مادة متواضعة بقوة 1000 ميجا باسكال-؛ بعد معالجة الترسيب على مرحلتين، تصل إلى 1270 ميجا باسكال كحد أدنى لشد مع إنتاجية أعلى من 1030 ميجا باسكال، وهذا الاختلاف هو السبب الكامل وراء تحديد السبيكة في الآلات الدوارة ومعدات الضغط.

ما هو إنكونيل 718

إنكونيل 718 (UNS N07718، EN 2.4668)عبارة عن سبيكة حديد -نيكل - كروميوم - قابلة للتصلب معززة بمرحلتين بين المعادن: أولي جاما مزدوج - (g″, Ni3Nb) كمرحلة تصلب أولية وغاما أولي (g′, Ni3(Al,Ti)) كمرحلة ثانوية.

تعتبر هذه السبيكة غير عادية بين سبائك النيكل الفائقة حيث أن عمرها-استجابة التصلب بطيئة، وهو بالضبط ما يجعلها قابلة للحام دون التشقق الذي يصيب السبائك سريعة التقادم-مثل X-750. إنه يحافظ على قوة عالية من درجات الحرارة المبردة حتى حوالي 650 درجة (1200 درجة فهرنهايت)، وهو غلاف العمل الذي تقتبسه معظم أوراق البيانات للخدمة طويلة المدى.

التركيب الكيميائي

التركيبة أدناه هي غلاف القبول القياسي الذي تستخدمه AMS 5662 / AMS 5663 وASTM B637 للقضبان والمطروقات. النيوبيوم هو العنصر المحدد: فهو يشكل راسبًا أوليًا مزدوجًا من Ni3Nb جاما أثناء الشيخوخة، ويتم التحكم في نطاقه بإحكام لأن القليل جدًا من النيوبيوم يقلل من استجابة التصلب بينما يعزز الكثير منه عملية الفصل والطور. الحديد ليس شوائب هنا ولكنه عنصر توازن متعمد يبطئ الاستجابة للشيخوخة ويحسن قابلية التصنيع.

آلية الهطول: لماذا تخلق المعالجة الحرارية القوة

في الحالة الملدنة، يكون Inconel 718 عبارة عن سبيكة محلول -صلبة ذات قوة متوسطة، وقوة شد لا تقل عن 1030 ميجا باسكال تقريبًا في حالة AMS 5662.

تأخذ المعالجة الحرارية بالترسيب السبيكة إلى الحد الأدنى من الشد بمقدار 185 كيلو باسكال (1276 ميجا باسكال) لأنها تجبر شيئين على الحدوث في البنية المجهرية: ذرات النيوبيوم والتيتانيوم والألمنيوم، التي تذوب في المصفوفة بعد معالجة المحلول، تخرج من المحلول على شكل جزيئات نانومترية - Ni3Nb وNi3(Al,Ti)؛ وهذه الجسيمات تثبت حركة الخلع التي من شأنها أن تسمح بتشوه البلاستيك.

توجد دورة التعمير المكونة من خطوتين- لأن المرحلتين تستجيبان عند درجات حرارة مختلفة: الخطوة الأولى عند 1325 درجة فهرنهايت تؤدي إلى نواة الطور g″، والثانية عند 1150 درجة فهرنهايت تسمح لها بالنمو إلى الحجم الذي يمنح القوة المثلى-توازن الصلابة. يؤدي تخطي أي من الخطوتين أو تقصيرها إلى جعل السبيكة أكثر صلابة-، وهذا هو سبب أهمية سجلات المعالجة الحرارية-لـ 718 أكثر من أي سبيكة نيكل أخرى تقريبًا.

شروط التسليم: AMS 5662، AMS 5663 و AMS 5664

تهيمن ثلاثة شروط AMS على شراء قضبان Inconel 718 والمطروقات والأنابيب. هم نفس الكيمياء. ويكمن الاختلاف تمامًا في حالة المعالجة الحرارية-، ولكل منها وظيفة مختلفة في سلسلة التوريد.

بالنسبة للأنابيب ومعدات الضغط، يكون منطق الشراء هو: طلب AMS 5662 عندما يجب تشكيل الجزء أو ثنيه أولاً وتصلبه لاحقًا، وطلب AMS 5663 عندما يتم تسليم الجزء في حالته النهائية.

أحد الأخطاء الشائعة في تحديد المصادر هو طلب أنبوب AMS 5663 ثم تصنيعه آليًا أو -ثنيه على البارد في-المنزل، الأمر الذي يؤدي إلى تصلب-الجزء الذي كان بكامل قوته بالفعل وقد يشوهه؛ المسار الصحيح للأجزاء الخام المصنعة -من-هو AMS 5662 متبوعًا بدورة تقادم متحكم فيها.

طريق المعالجة الحرارية

إن دورة تصلب الترسيب القياسية وفقًا لمعيار AMS 5663 عبارة عن معالجة من خطوتين-. تعمل معالجة المحلول قبل التعتيق على إذابة العناصر المتصلبة وتحديد حجم الحبوب؛ تتنوى خطوات الشيخوخة وتنمو الرواسب.

المسار 1325/1150 درجة فهرنهايت هو معيار AMS. ملاحظة للمصنعين: تُظهر السبيكة انكماشًا يبلغ حوالي 0.0008 بوصة/بوصة بعد تصلب الترسيب، لذا يجب ضبط الأبعاد الدقيقة للتشكيل الآلي - قبل التقادم أو مراعاة الانكماش في السماح بالتصنيع الآلي.

البيانات الفيزيائية والميكانيكية

يجمع الجدول أدناه الثوابت الفيزيائية مع السلوك الميكانيكي التمثيلي عند درجة الحرارة. تعتبر درجات الحرارة الدنيا-للغرفة تعاقدية، أما درجات الحرارة المرتفعة-فهي قيم نموذجية لتوجيهات التصميم.

-درجة الحرارة المرتفعة والسلوك المبرد

نفس هيكل الترسيب الذي يمنح 718 قوة درجة حرارة غرفته-مستقر عند 650 درجة تقريبًا، ولهذا السبب تتمتع السبيكة بقوة شد وزحف قابلة للاستخدام في نطاق التوربين وأسفل البئر. لا تزال الخصائص القديمة النموذجية عند 650 درجة تظهر حوالي 1100 ميجاباسكال من الشد، وأداء التمزق الناتج عن الإجهاد- هو السبب في أن 718 هي سبيكة الأجهزة الدوارة القياسية.

في الطرف الآخر من الغلاف، لا تحتوي المصفوفة الأوستنيتيية على انتقال - إلى -مطاط وهش، لذلك يتم استخدام السبيكة على نطاق واسع في الخزانات والصمامات المبردة وصولاً إلى درجات حرارة الهيدروجين السائل-. هذا المزيج من القوة العالية عند درجات الحرارة القصوى مع قابلية اللحام بينهما، هو السبب في عدم مطابقة أي سبيكة نيكل أخرى لعدد مواصفاتها في مجال الطيران والنفط-والغاز-.

اللحام والتصنيع

إنكونيل 718ملحوم بحشوة قاعدة -من النيكل المتطابقة في فئة ERNiFeCr-2 (AWS A5.14)، وهي عائلة الحشو Inconel 718 المألوفة. يمكن لحام السبائك إما في الحالة الصلبة أو القديمة. وتعني الاستجابة البطيئة للتقادم أن المنطقة المتأثرة بالحرارة-لا تتشقق بعد اللحام كما يحدث في السبائك سريعة التقادم.

عند لحامه في حالة التلدين ثم تعتيقه، يكتسب معدن اللحام حصة كبيرة من قوة المعدن الأساسي-، ولهذا السبب يتم تصميم عمليات اللحام عادةً كمادة AMS 5662 بالإضافة إلى-دورة تقادم ما بعد اللحام. يكون التشكيل على البارد واضحًا ومباشرًا في الحالة الملدنة؛ تكون المادة القديمة قوية بما يكفي بحيث يتم تشكيلها قبل تصلبها بالترسيب. تعكس ملاحظات التصنيع سبائك النيكل الأخرى: الإعداد الصلب، والتغذية الإيجابية، والأدوات الحادة لتجنب تصلب العمل.

المعايير ونماذج المنتجات

التطبيقات

• الفضاء الجوي: أقراص التوربينات، وشفرات الضاغط، وأعمدة المحرك، والأغلفة والمثبتات
• المحركات الصاروخية: المضخات التوربينية، والمبيتات، ومكونات الدفع
• النفط والغاز: أدوات قاع البئر، ومبيتات MWD/LWD، وأعمدة المضخات، وصمامات الأمان، ومكونات رأس البئر لكل NACE MR0175 / API 6A CRA
• المبردة: خزانات الغاز الطبيعي المسال والهيدروجين، والصمامات، وأنابيب النقل
• النووية: الأجزاء الداخلية للمفاعل ومكونات قضبان التحكم-.
• صناعي: -زنبركات ومثبتات وقوالب وأدوات ذات درجة حرارة عالية

أخطاء الشراء الشائعة

• طلب أنبوب AMS 5663 وتصنيعه في المنزل-، مما يؤدي إلى فقدان الحالة القديمة على السطح المُشكَّل
• بافتراض أن جميع الشهادات البالغ عددها 718 هي نفسها: يجب ذكر الحالة (المُلدنة مقابل القديمة) في أمر الشراء
• تخطي خطوة التعتيق الثانية عند 1150 درجة فهرنهايت، مما يترك السبيكة أقل من-.
• تجاهل 0.0008 بوصة/في انكماش الشيخوخة في الأبعاد الدقيقة
• استخدام حشو من فئة 625 على 718، والذي يغير كيمياء معدن اللحام ويقلل من قوة التقادم

التعليمات

س: ما هو الفرق بين AMS 5662 و AMS 5663 Inconel 718؟
AMS 5662 هو الحل-لحالة التلدين بحد أدنى للشد يبلغ 1034 ميجا باسكال تقريبًا؛ AMS 5663 هو نفس مادة الترسيب-المتصلبة إلى حد أدنى من الشد يبلغ 1276 ميجا باسكال. طلب 5662 للتصنيع والتشكيل، ثم العمر؛ اطلب 5663 للخدمة-الأجزاء الجاهزة.

س: كيف يتم تصلب Inconel 718؟
بواسطة خطوتين-لعمر: 8 ساعات عند 718 درجة (1325 درجة فهرنهايت)، ثم تبريد الفرن إلى 621 درجة (1150 درجة فهرنهايت) لمدة تعتيق إجمالية تبلغ 18 ساعة، ثم التبريد بالهواء. ترسب المعالجة مراحل Ni3Nb (g″) وNi3(Al,Ti) (g′) التي تثبت الاضطرابات.

س: ما هي درجة الحرارة التي يمكن أن يتحملها Inconel 718؟
خدمة طويلة الأمد-تصل إلى حوالي 650 درجة (1200 درجة فهرنهايت)، مع أداء تبريد جيد يصل إلى -250 درجة. أعلى من 650 درجة، تزيد الطور g وتنخفض القوة.

س: هل إنكونيل 718 قابل للحام؟
نعم، وهذا غير معتاد بالنسبة لسبائك النيكل المتصلبة-بسبب هطول الأمطار، لأن استجابتها للشيخوخة تكون بطيئة. استخدم حشو ERNiFeCr-2؛ اللحام في حالة التلدين والعمر بعد ذلك للحصول على قوة لحام قريبة من -المعادن الأساسية.

س: ما هي المعايير التي تغطي Inconel 718؟
ASTM B637 (القضبان والمطروقات)، ASTM B670 (لوحة)، AMS 5662/5663/5664 (ظروف الفضاء الجوي)، بالإضافة إلى متغيرات NACE MR0175/ISO 15156 وAPI 6A CRA للنفط والغاز.

س: هل يمكن استخدام Inconel 718 في الخدمة الحامضة؟
نعم، 718 هي واحدة من السبائك-القليلة عالية القوة المدرجة في NACE MR0175/ISO 15156 للبيئات الحامضة، مع حدود الصلابة التي يجب التحقق منها في الشهادة