لوحة إنكونيل 718 - الخيار الأفضل لأشرطة التوربينات وخزانات التبريد العميق

إنكونيل 718 هو سبيكة نيكل-كروم فائقة الأداء، معروف بقوته الاستثنائية، مقاومة الأكسدة والتآكل، وكذلك أدائه الممتاز عند درجات الحرارة المرتفعة. تتكون السبيكة بشكل أساسي من النيكل (50-55%)، الكروم (17-21%) والعناصر الرئيسية مثل molibdenum، niobium، والتيتانيوم، والتي تمنح خصائص ملحوظة، مما يجعل إنكونيل 718 المادة المثالية للتطبيقات الحيوية في مجالات الطيران، إنتاج الطاقة، والظروف الباردة.

تُنتج لوحة إنكونيل 718 بسمك متنوع وتُستخدم على نطاق واسع في البيئات ذات الإجهاد العالي والحرارة العالية، حيث يجب أن تحتفظ المواد بسلامتها الميكانيكية تحت ظروف صعبة. بفضل قوتها الشدية العالية، مقاومتها للإرهاق، وقدرتها على مقاومة الزحف الحراري، فإن لوحة إنكونيل 718 مناسبة بشكل خاص لتصنيع شفرات التوربينات وخزانات الباردة المتطرفة، حيث تسود ظروف ضغط ودرجة حرارة وإجهاد ميكانيكي شديد.

تطبيقات لوحة إنكونيل 718

1. شفرات التوربين في محركات النفاث: اللوحة المصنوعة من مادة إينكونيل 718 هي واحدة من المواد الرئيسية المستخدمة في صناعة الفضاء والطيران، خاصةً لشفرات التوربين في محركات النفاث. القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية (حتى 700°C) دون فقدان القوة تجعلها خيارًا ممتازًا لشفرات التوربين، حيث يجب أن تصمد أمام الحرارة الشديدة والضغوط الميكانيكية التي تنتج أثناء الطيران. مقاومة إينكونيل 718 للإجهاد الحراري والتآكل والتسلل تجعلها مثالية لهذه التطبيقات عالية الأداء.

2. خزانات التبريد العميق ومحركات الصواريخ: أحد التطبيقات المهمة الأخرى لصفيحة إنكونيل 718 هو استخدامها في خزانات التبريد العميق المستخدمة في استكشاف الفضاء ومحركات الصواريخ. في هذه الأنظمة، يجب أن تتحمل المادة درجات حرارة منخفضة للغاية، غالبًا أقل من -250°C (-418°F). تم تصميم إنكونيل 718 خصيصًا للعمل تحت ظروف درجات الحرارة العالية والحالات التبريدية، مما يجعلها الخيار المثالي لخزانات التبريد العميق والمكونات المرتبطة بها المستخدمة في تخزين ونقل الغازات المسال مثل الهيدروجين السائل والأكسجين السائل.

3. التوربينات الغازية وتحلية الطاقة: في محطات توليد الكهرباء وأنظمة الطاقة الأخرى، يتم استخدام لوحة إنكونيل 718 في المكونات الحرجة للتوربينات. الأداء الممتاز للمادة في بيئات درجات الحرارة العالية يضمن أن المكونات مثل الشفرات، الدوّارات، والمغزل في التوربينات الغازية يمكنها تحمل الضغوط العالية التي تواجه أثناء إنتاج الطاقة. قدرتها على مقاومة الأكسدة والزحف الحراري عند درجات حرارة تتجاوز 700°C تتيح التشغيل الموثوق لفترات طويلة في هذه التطبيقات الصعبة.

4. معدات معالجة المواد الكيميائية: يستخدم إنكونيل 718 أيضًا في صناعة معالجة المواد الكيميائية في التطبيقات التي تكون فيها مقاومة الحرارة والتآكل أمرًا بالغ الأهمية. غالبًا ما يتم تصنيع الخزانات، المفاعلات، والمكونات عالية الحرارة التي تتعرض للمواد الكيميائية العدوانية من إنكونيل 718، حيث توفر متانة طويلة الأمد في البيئات التآكلية.

5. التطبيقات البحرية والبرية: يتم استخدام لوحة إنكونيل 718 في التوربينات البحرية، وعمليات الحفر العميقة تحت الماء، والمعدات البرية الأخرى حيث تكون المكونات معرضة لكل من الضغط العالي والمياه المالحة التآكلية. تجعلها مقاومتها للتآكل، قوتها العالية، ومقاومتها للإجهاد التعبي مادة مناسبة لمثل هذه التطبيقات عالية الأداء والإجهاد.

الدرجة والمواصفات

تصنع لوحة إنكونيل 718 لتلبية معايير ودرجات صناعية معينة لضمان تحقيق متطلبات دقيقة لتطبيقات مثل شفرات التوربينات ودبابات الظروف الباردة. ومن بين المواصفات الرئيسية ما يلي:

1. UNS N07718: هذا هو التصميم القياسي لإنكونيل 718. يستخدم على نطاق واسع للمكونات التي تحتاج إلى تحمل درجات الحرارة العالية والإجهادات الميكانيكية. تُعرف لوحة UNS N07718 بقوتها الفائقة، ومقاومتها للأكسدة والاستقرار الحراري عند درجات الحرارة العالية، مما يجعلها مثالية لشفرات التوربينات، ودبابات التبريد العميق، والتطبيقات الجوية الفضائية.

2. AMS 5596: هذه المواصفات هي للوحة إنكونيل 718 المستخدمة في التطبيقات الفضائية. يناسب AMS 5596 بشكل خاص شفرات التوربينات ومكونات المحرك الحساسة التي تتعرض لدرجات حرارة متطرفة وإجهادات ميكانيكية أثناء التشغيل.

3. AMS 5590: هذه هي المواصفة الأخرى لصفيحة إنكونيل 718، والتي تُستخدم عادةً لأجزاء الطيران الفضائي. وهي مصممة خصيصًا لتطبيقات تتطلب مقاومة عالية للإجهاد التعب والزحف، مثل شفرات التوربينات ومكونات محركات الصواريخ.

4. DIN 2.4668: المعيار الأوروبي المكافئ لـ UNS N07718، يتم استخدام هذا الدرجة لنفس التطبيقات الحرجة، بما في ذلك شفرات التوربينات ودبابات التبريد العميق والمكونات في بيئات درجات حرارة مرتفعة. تتلاقى التركيبة والخصائص الأداء بشكل وثيق مع المعايير التي تستخدمها ASTM في الولايات المتحدة.

عملية تصنيع لوحة Inconel 718

تتضمن عملية تصنيع لوحة إنكونيل 718 سلسلة من الخطوات لضمان أن المادة تلبي المواصفات المطلوبة للتطبيقات عالية الأداء. يتم تصميم هذه العمليات لتحسين الخصائص الميكانيكية للمادة وضمان اتساق أبعاد اللوحة وجودتها.

1. الذوبان والتسبك: يبدأ إنتاج صفيحة إنكونيل 718 بذوبان نيكل نقي عالي الجودة، والكروم، والموليبدينوم، والنيوبيوم، والتيتانيوم في أفران الإندوكشن الشاغرة أو الأفران الكهربائية القوسية. يضمن التحكم الدقيق في عملية التسبك أن يكون للمادة التركيب الكيميائي والخصائص الصحيحة، بما في ذلك مقاومة الأكسدة الممتازة، والقوة، ومقاومة التعب الحراري.

2. الصب والتشكيل: بعد إذابة السبيكة، يتم صبها إلى بلورات كبيرة أو مسبوكات. ثم يتم تسخين البلورات وتشكيلها بالمطرقة لتحسين المادة وإعطائها الشكل المطلوب. يضمن هذا الخطوة أيضًا التوحيد في بنية الحبوب، وهو أمر حاسم للحفاظ على القوة العالية والمقاومة للزحف تحت الظروف القصوى.

3. التدوير وتشكيل الصفائح: يتم تدوير المسبوكات المكونة ساخنة إلى صفائح كبيرة ذات سمك متفاوت. يحسن عملية التدوير بنية حبوب المادة ويحسن خواصها الميكانيكية، خاصة قوتها ومقاومتها للتآكل. يتم التحكم بدقة في سمك الصفيحة لتلبية المتطلبات الخاصة لمراوح التوربينات، ودبابيس درجات الحرارة المنخفضة،以及其他 التطبيقات.

4. المعالجة الحرارية: تخضع لوحة إنكونيل 718 لعملية معالجة حرارية تتكون من تحلل الحلول تليها التقدم بالعمر. يتم استخدام تحلل الحلول لإزالة التوترات وتجانس البنية الدقيقة، بينما يتم التقدم بالعمر لتعزيز المادة من خلال تصلب الترسيب. هذه العملية المعالجة الحرارية تضمن أن المادة يمكنها الأداء بمستواها الأعلى تحت كل من الظروف ذات درجات الحرارة العالية والظروف المجمدة.

5. الإنهاء والتفتيش: بعد المعالجة الحرارية، تخضع لوحة إنكونيل 718 لعمليات إنهاء للحصول على الإنهاء السطحي والأبعاد المطلوبة. ثم يتم فحص اللوحة لأي عيوب أو عدم انتظام داخلي. تشمل تقنيات الفحص الشائعة الاختبار بالموجات فوق الصوتية، اختبار التيار الكهربائي، وفحص الأشعة السينية. كما يتم أخذ القياسات البعدية لضمان أن اللوحة تتوافق مع المواصفات اللازمة لتطبيقها المقصود.

متطلبات المستخدم

عادةً ما يكون لدى مستخدمي لوحة إنكونيل 718 متطلبات صارمة بسبب طبيعة التطبيقات ذات الأداء العالي. ومن بين أهم متطلبات المستخدمين:

1. المقاومة العالية للقوة والإجهاد التعب: يجب أن تظهر لوحات إنكونيل 718 قوة شد ممتازة ومقاومة للتآكل، خاصة في شفرات التوربينات والمكونات التي تتعرض لإجهادات دورية وأحمال ميكانيكية عالية. يجب أن تحتفظ المادة بسلامتها على مدى فترات طويلة من الاستخدام، حتى في ظروف التشغيل القاسية.

2. مقاومة درجات الحرارة العالية: بالنسبة للتطبيقات في محركات النفاثة والتوربينات وأنظمة درجات الحرارة العالية الأخرى، يجب أن تحتفظ لوحات إنكونيل 718 بقوتها وأدائها عند درجات حرارة تتجاوز 700°C (1290°F). قدرتها على مقاومة الزحف الحراري والتآكل يجعلها المثالية للمكونات التي تعمل في بيئات ذات درجات حرارة متقلبة.

3. الأداء البارد جداً: في التطبيقات الباردة جداً، من المتوقع أن تحتفظ لوحات إنكونيل 718 بخصائصها الميكانيكية عند درجات حرارة منخفضة للغاية، غالبًا أقل من -250°C (-418°F). يجب أن تحتفظ المادة بمرونتها واستقرارها البعدي ومقاومتها للتصلب حتى في هذه الظروف القاسية.

4. مقاومة التآكل والتآكسد: تتطلب المكونات المعرضة للبيئات القاسية، مثل وحدات معالجة الكيميائيات، والتطبيقات البحرية، وتربينات توليد الطاقة، مواد تقاوم التآكسد والتآكل. توفر سبيكة إنكونيل 718 مقاومة ممتازة للتآكل مما يضمن متانتها على المدى الطويل في الظروف العدائية.

5. الدقة الأبعادية: يحتاج المستخدمون في قطاعي الفضاء والطاقة إلى أن تكون لوحات إنكونيل 718 متوافقة مع المواصفات الأبعادية الدقيقة. تعتبر التسامح الضيق ضروريًا لضمان أن اللوحة تناسب التجميعات المعقدة وتؤدي عملها بشكل موثوق تحت ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة.

6. قابلية اللحام وسهولة التصنيع: يجب أن تكون لوحات إنكونيل 718 قابلة للحام بسهولة ومناسبة لتقنيات التصنيع المختلفة. توفر قابلية اللحام الجيدة لهذه السبيكة إمكانية دمجها في النظم المعقدة دون المساس بقوتها أو مقاومتها لدرجات الحرارة العالية.