اینکونل X-750 گزینه ای مناسب برای فنرهای مقاوم به خوردگی و حرارت

سوپرآلیاژ اینکونل x750 با اضافه کردن تیتانیوم و آلومینیوم به ترکیب شیمیایی آلیاژ اینکونل 600 طراحی شده تا با امکان عملیات حرارتی پیر سختی، بتوان ضمن حفظ مقاومت به خوردگی شیمیایی و اکسیداسیون دما بالا مشابه با اینکونل 600، به مقاومت مکانیکی بالا (مقاومت کششی تا 1700 مگاپاسکال، سختی تا 50 راکول) و نرخ خزش پایین تا دمای 700 درجه سلسیوس دست یافت.

به طور خلاصه نقاط قوت آلیاژ اینکونل x750 را می توان بشرح ذیل بیان کرد:

مقاومت به خوردگی شیمیایی درمحیط های گاز ترش

مقاومت به اکسیداسیون دما بالا مشابه اینکونل 600 (تا 950 درجه سانتی گراد)

مقاومت مکانیکی بالا در دمای اتاق پس از پیرسختی (مقاومت کششی 1200 الی 1700 مگاپاسکال)

مقاومت گسیختگی (stress rupture) بالا و نرخ خزش پایین در دمای بالا (تا 700 درجه سلسیوس)

این خواص اینکونل x-750 را تبدیل به گزینه ای مناسب برای ساخت سازه های دما بالای توربین های گازی، قطعات مونور جت، فیکسچرهای عملیات حرارتی، قالب های اکستروژن و پیچ و مهره های صنایع نیروگاهی و نفت و گاز کرده است. ولی آنچه ما در این مقاله به بررسی آن خواهیم پرداخت، اصلی ترین کاربرد آن در ایران یعنی ساخت فنرهای صنایع نیروگاهی و نفت و گاز می باشد.

فنر اینکونل X-750

مشخصه ای که یک آلیاژ را گزینه ای مناسب جهت ساخت فنر می نماید شکل پذیری مناسب آن پیش از عملیات حرارتی و افزایش مقاومت مکانیکی پس از عملیات حرارتی می باشد. از آنجا که اینکونل X750 پس از عملیات حرارتی پیرسختی به تنش تسلیم بین 1000 تا 1400 مگاپاسکال میرسد، گزینه مناسبی برای ساخت فنر به حساب می آید. آنچه قیمت بین 7 تا 10 برابری این آلیاژ پایه نیکل را نسبت به سایر فولادهای فنر توجیه می کند، مقاومت آن به خوردگی شیمیایی در محیط های گاز ترش از یک طرف و حفظ خواص مکانیکی مناسب و نرخ خزش پایین در دماهای بالا تا 700 درجه سلسیوس است. بیش از 80 درصد از کاربردهای کشورمان برای این آلیاژ مربوط به ساخت فنرهای مورد نیاز صنایع نفت و گاز و نیروگاهی می باشد.

کاربرد فنر اینکونل X750 در صنایع نفت و گاز

اینکونل X750 از مقاومت به خوردگی بسیار خوبی در محیط های شامل گاز ترش، نظیر چاه های نفت و سکوهای گازی، برخوردار است. استاندار NACE MR0175 (با موضوع مواد مجاز به کاربری در محیط های حاوی گاز ترش H2S در صنایع نفت و گاز) نیز از اینکونل X-750 به عنوان یک آلیاژ مناسب جهت ساخت تجهیزات تحت بار مکانیکی و فنرهای تحت فشار نام برده است. این موارد موجب شده تا اکثر شیرهای اطمینان سرچاهی تولید داخل و خارج دارای فنر با جنس اینکونل X750 باشد. هم چنین در مواردی که شیرهای اطمینان دارای فنر با جنس اینکونل 600 است، امکان جایگزینی آن با فنر اینکونل X750 وجود خواهد داشت. (بررسی دقیقتر در مورد امکان جایگزینی فنر اینکونل 600 با فنر اینکونل X750 در یکی از مقالات سایت با عنوان مقایسه دو آلیاژ اینکونل X750 و اینکونل 600 قابل دسترسی است)

کاربرد فنر اینکونل X750 در صنایع نیروگاهی

یکی از مهمترین ویژگی های یک فنر تحت فشار در دمای بالا، مقاومت آن به تغییر شکل یا مقاومت به Relaxation می باشد. برای این منظور متریال فنر میبایست تحت بار دینامیکی در دمای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ کرده و نرخ خزش پایینی در دماهای بالا داشته باشد. در صورت عملیات پیرسختی مناسب فنرهای اینکونل X750 پس از کویل شدن، تا دمای 700 درجه سانتیگراد خواص مکانیکی مناسب و نرخ خزش پایین در این فنرها مشاهده خواهد شد. هم چنین مقاومت گسیختگی (rupture strength) بالای اینکول X750 در این محدوده دمایی، موید عمر مفید بالای فنر تا دمای 700 درجه خواهد بود. ضمنا، گرچه اینکونل X750 در دماهای بالاتر از 700 درجه خواص پیرسختی خود را ازدست می دهد، با این وجود تا دمای 980 درجه سانتی گراد همچنان از خواص مکانیکی قابل قبولی (مشابه اینکونل 600) برخوردار خواهد بود. این مشخصه های دما بالا اینکونل X750 را تبدیل به گزینه مناسبی برای ساخت فنرهای به کار رفته در توربین های گازی نموده است. متالیار طی سالهای گذشته پاسخگوی نیاز بسیاری از قطعه سازان صنایع نیروگاهی جهت تامین وایر فنر X750 بوده است.

سیم مفتول فنراینکونل X750

بسیار پیش آمده که برخی سازندگان فنر از ترد بودن و شکسته شدن مفتول حین پیچیدن آن برای ساخت فنر شکایت داشته اند. در برخی موارد نیز این شکایت از طرف کاربران وجود دارد که برغم عملیات پیرسختی فنر اینکونل X750، پس از گذشت زمان اندکی از کارکرد فنر در دمای بالا، فنر دچار تغییر طول دائمی شده است.

در پاسخ به این مشکلات به این نکته باید توجه داشت که اینکونل X-750 در فرمها و شرایط عملیات حرارتی و کار سرد متفاوت توسط کارخانه های تولید کننده در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد. نکته مهم این است که برای ساخت فنر الزاما باید از مفتول فنر اینکونل X750 استفاده کرد. بار دیگر تاکید می شود: مفتول فنر اینکونل X750. این بدان معناست که استفاده از میلگردهای عملیات حرارتی شده و یا مفتولهای آنیل شده برای ساخت فنر اینکونل X750 مناسب نیست.

سیم مفتول فنر اینکونل X750 در دو حالت Temper1 (مطابق با استانداردAMS 5698 ) و Spring Temper (مطابق با استاندارد AMS 5699) تولید و عرضه می گردد. وایر Inconel X750 رایج در کشور اغلب تولید شرکتهای چینی مطابق با AMS 5699 می باشد. مفتول اینکونل X750 عرضه شده توسط متالیار اغلب تولید سازندگان معتبر چینی در حالت spring temper می باشد.

عملیات حرارتی وایراینکونل X750

برای عملیات حرارتی مفتول فنر Inconel X-750 پس از پیچیدن فنر به دو نکته باید توجه داشت:

دمای کاری فنر (دمای محیط تا 300 درجه / دمای تا 500 درجه / دمای تا 700 درجه)

شرایط تولید سیم مفتول فنر (spring temper/ temper No1)

با در نظر گرفتن نکات فوق عملیات حرارتی سیم مفتول Inconel X750 پس از فنر پیچی معمولا در سه حالت انجام می شود طبق جدول شماره 1 انجام می شود:

اطلاعات این جدول را صرفا به عنوان یک راهنمایی می بایست مد نظر قرار بگیرد. انتخاب روش عملیات حرارتی مناسب در اکثر موارد تجربی بوده و برای سیم مفتول های تولید شده توسط شرکتهای مختلف تا حدی متفتوت است. متالیار ضمن پشتیبانی فنی از محصولات ارائه شده، امکان ساخت و عملیات حرارتی فنر متناسب با نیاز مشتری توسط شرکت های سازنده همکار داخلی و خارجی را نیز دارد.

موجودی انبار متالیار برای سیم مفتول فنر X750  و امکان تامین

موجودی انبار متالیار برای مفتول فنر Inconel X750 قطرهای بین 0.5 الی 14 میلی متر می باشد. برای قطرهای بیش از 14 امکان تامین آن به صورت سفارشی با زمان تحویل 3 الی 6 هفته وجود خواهد داشت. هم چنین متالیار با شرکت های مجرب و متخصص داخلی و خارجی در زمینه ساخت و عملیات حرارتی فنرهای اینکونل X750 تفاهم نامه همکاری داشته و پاسخگوی نیاز صنایع داخل جهت تامین فنرهای اینکونل x750 و سایر فنرهای سوپرآلیاژی (نایمونیک 80A، نایمونیک 90، اینکونل 718، اینکونل 600، A286 و … ) می باشد.