كثافة سبيكة Hastelloy C-276 بالرطل لكل بوصة مكعبة

Hastelloy® C-276 (UNS N10276) كثافته في درجة حرارة الغرفة *الشائعة هي 8.89 جم/سم مكعبوهو ما يساوي ≈ 0.321 رطل/بوصة³ (رطل لكل بوصة مكعبة). هذه القيمة هي الرقم العملي الذي يستخدمه المهندسون لحسابات الوزن والكتلة للقضبان والألواح والفلنجات وأجزاء الضغط المصنوعة من C-276.

ما هو Hastelloy C-276؟

إن Hastelloy® C-276 عبارة عن سبيكة فائقة من النيكل والموليبدينوم والكروم (مشغولة) مع التنجستن ومحتوى منخفض من الكربون، مصممة لمقاومة التآكل المتميزة في كل من الوسائط المؤكسدة والمختزلة. يتم تداولها على نطاق واسع تحت العلامة التجارية hastelloy® c-276 وموحَّدة على النحو التالي UNS N10276 (Werkstoff رقم 2.4819 في بعض الأنظمة). وتتركز تركيبته الكيميائية عادةً على نسبة عالية من النيكل (التوازن)، و15-171 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت مو، و14.5-16.51 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت كروم، و3-4.51 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت، و4-71 تيرابايت 3 تيرابايت 4 تيرابايت 3 تيرابايت في (تختلف النطاقات حسب المنتج). وتمنحه هذه الخصائص التركيبية كلاً من مقاومة التآكل والجاذبية النوعية العالية نسبياً (الكثافة) التي يعتمد عليها المهندسون.

قيم الكثافة المتعارف عليها وتحويلات الوحدات

تدرج صحائف الخصائص الفيزيائية المبلغ عنها والمدعومة من الشركة المصنعة كثافة Hastelloy C-276 عند 8.89 جم/سم مكعب (متري) في درجة حرارة الغرفة. عند تحويلها إلى الوحدات الإمبراطورية التي يستخدمها المصممون والمصنعون الميكانيكيون عادةً في الولايات المتحدة، فإن هذا يساوي ≈ 0.321 رطل/بوصة³. تستخدم مصادر بيانات المواد المتعددة وأوراق بيانات الشركة المصنعة نفس الكثافة الاسمية.

لماذا كلا الرقمين مفيد

• جم/سم مكعب شائع في أدبيات علم المواد والمواصفات الدولية.

• رطل/في³ مناسب للحسابات السريعة لأرضية الورشة وحسابات الوزن (أوزان الشحن، أو قوى التركيبات، أو تقدير أحمال الجاذبية في التجميعات الميكانيكية).

مرجع التحويل (كيفية ارتباط الاثنين)

• 1 غم/سم مكعب = 0.036127292 رطل/بوصة مكعبة (معامل التحويل الدقيق المستخدم في الحساب).

• ومن ثم: 8.89 جم/سم مكعب × 0.036127292 رطل/سم مكعب لكل جم/سم مكعب ≈ 0.321 رطل/سم مكعب.

جدول الكثافة

(الأرقام الواردة أعلاه هي قيم تمثيلية من أوراق بيانات العديد من الشركات المصنعة وقواعد بيانات المواد القياسية).

أمثلة على العمليات الحسابية

مثالان عمليان يطلبهما المهندسون في كثير من الأحيان

A. وزن قضيب قطره 1 بوصة، طوله 1 قدم (صلب C-276).
الخطوات:

1. حجم الاسطوانة = π × r² × h. بالنسبة للقطر 1.00 بوصة ← r = 0.5 بوصة؛ h = 12 بوصة. إذن الحجم = π × (0.5²) × 12 ≈ 9.42478 بوصة³.

2. الضرب في الكثافة 0.321 رطل/بوصة ≈ 9.42478 × 0.321 ≈ 3.03 رطل (مقربة).

B. الوزن لكل بوصة من صفيحة مستطيلة سمكها 0.250 بوصة ومساحتها 2 بوصة × 12 بوصة (مع مراعاة طول بوصة واحدة).

1. الحجم لكل بوصة طول = 2 بوصة × 0.25 بوصة × 1 بوصة = 0.5 بوصة³.

2. الكتلة = 0.5 بوصة³ × 0.321 رطل/بوصة³ 0.1605 رطل لكل بوصة.

(هذه الأمثلة العملية تتبع نفس تحويل الوحدة والكثافة المذكورة في أوراق بيانات الشركة المصنعة؛ استخدم الكثافة الاسمية للتخطيط - بالنسبة لكتلة طلب الشراء النهائي، اطلب شهادات من مصنعك).

ما الذي يمكن أن يتسبب في انحراف الكثافة الفعلية عن الكثافة الاسمية؟

على الرغم من أن 8.89 جم/سم مكعب هي القيمة الاسمية المقبولة، فإن محسوبة يمكن أن تختلف كثافة أي جزء مصنّع اختلافًا طفيفًا بسبب:

• المسامية: قد تحتوي الأجزاء المصبوبة أو المعالجة بالمساحيق على فراغات مجهرية؛ أما المنتجات المشغولة فعادةً ما تكون مساميتها ضئيلة إذا تم إنتاجها بشكل صحيح.

• الشوائب أو التباين الطفيف في التركيب: يختلف المنتجون المختلفون اختلافًا طفيفًا في الكيميائيات ضمن نطاقات المواصفات؛ يمكن أن ترفع عناصر السبائك الأثقل (على سبيل المثال، التنجستن الأعلى) الثقل النوعي قليلاً.

• المعالجة الحرارية والبنية المجهرية: تغيرات الطور (النادرة في هذه السبيكة في ظل المعالجة العادية) لها تأثيرات كثافة ضئيلة للغاية مقارنةً بالمسامية.

• الطلاءات أو الكسوة أو تراكبات اللحام:: المواد المرفقة تغير الكتلة الفعالة.

أفضل الممارسات: بالنسبة لأعمال الكتلة والميزان الدقيقة (مثل الدوارات، والأجهزة)، اطلب تقرير اختبار معتمد (شهادة اختبار المطحنة)، وإذا كان الأمر حرجًا، قم بقياس كتلة وحجم الأجزاء التمثيلية لاشتقاق الكثافة التجريبية.

كيفية استخدام الكثافة في القرارات الهندسية

تؤثر الكثافة على القرارات المتعلقة بـ

• موازنة الوزن: أحمال الجاذبية والتوازنات الديناميكية وهياكل الدعم.

• تقدير تكلفة الشحن: تقوم شركات النقل بإعداد الفواتير حسب الوزن/الحجم؛ حيث تسمح الكثافات الدقيقة بالتسعير الصحيح.

• حسابات الطفو في خزانات الخدمة المسببة للتآكل أو الحفارات المغمورة.

• الأدوات والتصنيع الآلي: تغير السبائك الأثقل أحمال التركيبات وقد تؤثر على قوى القطع.

• اعتبارات اللحام والكتلة الحرارية: تمتص الأجزاء ذات الكتلة الأعلى حرارة أكبر أثناء اللحام.

عادةً ما يحتفظ المهندسون بجدول "خواص المواد" في نماذج CAD/CAE ويستخدمون قيمة 0.321 رطل/بوصة³ لـ Hastelloy C-276 ما لم يقترح اختبار خاص بالمشروع خلاف ذلك.

مقارنة: C-276 مقابل بعض المواد المرجعية الشائعة C-276

الوجبات الجاهزة: إن كثافة C-276 أعلى من معظم أنواع الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ والعديد من سبائك النيكل بسبب كثافة سبائكه (Mo، W). عند استبدال المواد بسبب التكلفة أو التوافر، توقع فرقًا غير تافه في الكتلة.

المعايير والمدونات والمراجع التي تعزز البيانات

• UNS N10276 هو التسمية العامة ل C-276 في قوائم المواد.

• توثق العديد من أوراق البيانات وصفحات الموردين الكثافة والخصائص الفيزيائية الأخرى - حيث تدرج منظمة هاينز إنترناشيونال وماتويب ومنتجو السبائك الموثوقون الكثافة الاسمية نفسها.

• بالنسبة لخدمات النفط والغاز والخدمة الحامضة، يظهر C-276 في موافقات المواد ذات الصلة (تحقق من أحدث إصدارات وثائق NACE/ISO وقوائم كود ASME عند تصميم معدات الضغط).

عند إعداد وثائق المشتريات الفنية، اذكر كلاً من الكثافة الاسمية وتطلب من المورد تقديم شهادة اختبار المطحنة (الكيميائية والفيزيائية)، وإذا لزم الأمر، التحقق من الأبعاد/التحقق من الكتلة.

ملاحظات التصنيع والتصنيع الآلي واللحام المتعلقة بالكثافة

• التصنيع الآلي:: تزيد الكتلة الأعلى من طاقة القطع ومشتت الحرارة؛ وتساعد أدوات الكربيد والتغذية المحسّنة.

• اللحام: صُمم C-276 للاحتفاظ بمقاومة التآكل بعد اللحام (كربون منخفض، تركيبة مضبوطة). تؤثر الكتلة الحرارية (المتعلقة بالكثافة) على معدلات التسخين المسبق والتبريد في الأجزاء الكبيرة.

• المناولة:: يجب أن تكون أجهزة الرفع والتركيبات مصنفة بالكتلة الواقعية - استخدم القيمة 0.321 رطل/في³ للتخطيط المتحفظ.

الأسئلة الشائعة

1. س: ما هي كثافة سبيكة Hastelloy C-276 بوحدة رطل/بوصة مربعة؟
   A: ≈ 0.321 رطل/بوصة³ (اسمي في درجة حرارة الغرفة).

2. س: ما الكثافة بوحدة جم/سم مكعب؟
   A: 8.89 جم/سم مكعب (اسمي).

3. س: هل هذه الكثافة ثابتة مع درجة الحرارة؟
   ج: تتغير الكثافة قليلاً مع درجة الحرارة (التمدد الحراري)، ولكن بالنسبة لمعظم أعمال التصميم يتم استخدام القيمة الاسمية في درجة حرارة الغرفة؛ إذا كان نطاق التشغيل لديك متطرفًا، استخدم التمدد الحراري المنشور وأعد الحساب.

4. س: كيف يمكنني حساب الوزن من الكثافة؟
   ج: الوزن = الحجم × الكثافة. استخدم وحدات متناسقة (الحجم بوحدة بوصة³ × الكثافة بوحدة رطل/بوصة³). مثال: قضيب قطره 1 بوصة × 12 بوصة ≈ 3.03 رطل.

5. س: هل تبلغ المطاحن المختلفة عن كثافات مختلفة؟
   ج: تُبلغ الطواحين عن نفس الكثافة الاسمية ولكن يمكن أن تتسبب الاختلافات في التركيب والمسامية في حدوث انحرافات صغيرة. اطلب بيانات اختبار الطاحونة للمكونات الحرجة.

6. س: هل يمكنني استبدال 316L أو Inconel 625 لتقليل الوزن؟
   ج: إن 316L و Inconel 625 أخف وزنًا (حوالي 8.0-8.44 جم/سم مكعب)، ولكن يجب أن يراعي الاستبدال مقاومة التآكل والقوة والتكلفة؛ فالكتلة هي أحد العوامل فقط.

7. س: هل يغير اللحام الكثافة؟
   ج: لا يؤدي اللحام إلى تغيير الثقل النوعي السائب ماديًا ولكن يمكن أن يحدث مسامية موضعية أو انحباس أكسيد - افحص اللحامات للتأكد من سلامتها.

8. س: أين يمكنني العثور على ورقة بيانات موثوقة؟
   ج: توفر أوراق بيانات الشركة المصنعة من Haynes International وMatWeb وZapp وSpecial Metals خواص فيزيائية معتمدة بما في ذلك الكثافة.

9. س: ما مدى دقة 0.321 رطل/بوصة مكعبة للمشتريات (التفاوت المسموح به)؟
   ج: إنه رقم إسمي مناسب للتخطيط؛ إذا كان تطبيقك يتطلب تفاوتات ضيقة في الكتلة، فحدد الانحراف المسموح به في الكتلة واطلب تقارير قياس.

10. س: هل سبيكة Hastelloy C-276 معتمدة للخدمة في حقول النفط/الحامض؟
    ج: تم إدراج C-276 في العديد من موافقات التآكل والتصميم للخدمة الكيميائية وخدمة النفط والغاز - تحقق من قوائم NACE/ISO وASME الحالية لمعرفة حدود الخدمة ودرجة الحرارة بالضبط.