إذا كنت بحاجة إلى مادة صفيحة تجمع بين المقاومة الممتازة للتآكل والتآكل من المعدن إلى المعدن مع أداء فائق في التجويف ومياه البحر - مع الاحتفاظ بسهولة تصنيع مادة الأوستنيتي غير القابل للصدأ - صفيحة نيترونيك 60 (UNS S21800) هو المرشح الأول. وعادةً ما يوفر ضعف قوة الخضوع تقريبًا لدرجات السلسلة 300 الشائعة، ومقاومة أفضل بشكل ملحوظ للالتصاق الذاتي، ومقاومة أفضل للكلوريد/التنقر مقارنةً بالنوع 316 في العديد من ظروف الخدمة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لحواف الصمامات، وحلقات تآكل المضخات، والمثبتات والمكونات البحرية.

ما هو نيترونيك 60؟

النيترونيك هو اسم تجاري لعائلة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ المقوى بالنيتروجين تم تطويره في الأصل بواسطة شركة Armco ويرتبط الآن بالعلامة التجارية Nitronic. نيترونيك 60 (غالبًا ما يتم إدراجها باسم سبيكة 218 أو UNS S21800) هي الدرجة المصممة خصيصًا لمقاومة التآكل والتآكل اللاصق والتآكل التجويفي مع الاحتفاظ بمقاومة جيدة للتآكل والمتانة عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. تعمل إضافة النيتروجين على زيادة قوة الخضوع دون الاعتماد على التصلب العمري وتساعد السبيكة على البقاء أوستنيتيًا بالكامل بعد العمل على البارد.

التركيب الكيميائي

فيما يلي جدول تركيب موجز لمادة النيترونيك 60 كما هو مذكور في أوراق بيانات المنتج الشائعة ومنشورات الشركة المصنعة. وتوجد اختلافات طفيفة بين الموردين والمتغيرات المعالجة "عالية القوة"؛ تأكد دائماً من شهادة تحليل المادة الموردة.

(تم تلخيص هذه القيم النموذجية من بيانات الموردين ونشرات المنتجات).

ملاحظة على نيترونيك 60 "عالي القوة": بعض المنتجين يقدمون نسخة "HS" مشغولة على البارد يتم الحصول عليها من خلال معالجة خاصة بالمطحنة؛ التركيب متشابه ولكن تزداد قوتها عن طريق التشوه البلاستيكي بدلاً من المعالجة الحرارية.

الخواص الميكانيكية

تختلف الخواص الميكانيكية باختلاف الشكل والمعالجة. يقدم الجدول أدناه أرقامًا تمثيلية لدرجات حرارة الغرفة التي يستخدمها المصممون؛ تحقق من شهادات المطاحن للصفائح التي تشتريها.

تشير الشركات المصنعة عادةً إلى أن نيترونيك 60 يوفر ما يقرب من ضعف قوة الخضوع من النوع 304/316 في حالة التلدين، وهو بيان يستند إلى بيانات الاختبار المقارنة ونشرات المنتج.

لماذا يقاوم النيترونيك 60 التآكل والتآكل والتجويف

ثلاث ميزات سبائك تمنح نيترونيك 60 سلوك التآكل الخاص:

• ارتفاع السيليكون والمنجنيز إنشاء مصفوفة تقلل من التفاعل اللاصق عند التلامس الانزلاقي وتمنع تكوين أغشية النقل التي تؤدي إلى التآكل.

• النيتروجين يزيد من ثبات الأوستينيت ويقوّي المصفوفة بالمحلول، مما يزيد من قوة الخضوع والقص - وهو أمر بالغ الأهمية لمنع اللحام البارد الموضعي تحت التلامس الضاغط.

• بنية مجهرية أوستنيتية موحدة (يتم الاحتفاظ بها بعد العمل على البارد) بالإضافة إلى تكوين غشاء سلبي مستقر يساعد على مقاومة التنقر الدقيق الذي يمكن أن يؤدي إلى تآكل التجويف.

ويتمثل التأثير المشترك في سبيكة ذات أداء مماثل لبعض السبائك ذات القاعدة الكوبالتية لمقاومة التجويف وتتفوق بشكل كبير على السبائك القياسية غير القابل للصدأ من السلسلة 300 في اختبارات التآكل الذاتي، بينما تظل أقل تكلفة وأسهل في التشغيل الآلي من سبائك الكوبالت. ولهذا السبب يوصى باستخدام النيترونيك 60 على نطاق واسع لحلقات تآكل المضخات ومقاعد الصمامات والمثبتات حيثما يكون التآكل أو التجويف خطرًا.

سلوك التآكل

تقع المقاومة العامة للتآكل في نيترونيك 60 عادةً بين النوع 304 والنوع 316 للعديد من الوسائط المائية. ومع ذلك, غالبًا ما يكون أداء التآكل الإجهادي الناجم عن الحفر والشقوق والكلوريد أفضل من 316 لأن السيليكون والنيتروجين يساعدان على استقرار الطبقة السلبية ويزيدان من المقاومة المحلية لبدء الحفر. تُظهر حالات التعرض لمياه البحر الخاضعة للرقابة التي تم الإبلاغ عنها في أدبيات المنتج أن نيترونيك 60 يُظهر مقاومة للشقوق مساوية أو أفضل قليلاً من 316 في اختبارات مياه البحر الهادئة التي تستمر لأشهر. لا يزال يتعين على المصممين تقييم ظروف الخدمة الحقيقية (مياه البحر المتدفقة، والحشف الحيوي، والأكسجين، ودرجة الحرارة والملوثات).

قائمة التحقق الرئيسية لاستخدام التآكل:

• بالنسبة لبيئات الكلوريد شديدة الكلورة أو الراكدة أو بيئات الكلوريد عالية الحرارة، تحقق من مقاومة التنقر (PREN) في ظروف الخدمة؛ لا يعتبر النيترونيك 60 بديلاً مباشرًا للأوستنيتي الفائق أو المزدوج في الخدمة شديدة العدوانية للكلوريد.

• في الخدمة المختلطة للتآكل + التآكل (على سبيل المثال، دفاعات المضخات التي تتعامل مع مياه البحر)، غالبًا ما تؤخر مقاومة التآكل/التجلط الفائقة أوضاع الفشل التي عادةً ما تسرع التآكل - مما يجعل Nitronic 60 الخيار العملي.

التصنيع: ملاحظات القطع والتشكيل واللحام والتشطيب السطحي

القطع والتشغيل الآلي: يتم تصنيع النيترونيك 60 في ماكينات على شكل صفائح مثل أنواع الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الأخرى، ولكن قوته العالية يمكن أن تسرّع من تآكل الأدوات. استخدم أدوات الكربيد المناسبة، والتغذية المعتدلة والتركيبات الصلبة. التشحيم والتحكم في البُرادة مهمان.

التشكيل: تتشكل الصفيحة الملدنة بسهولة. تتصلب السبيكة في العمل - لذا تتشكل السبيكة في ثنيات صغيرة متعددة بدلاً من ثنيات واحدة شديدة عندما يكون ذلك ممكنًا؛ للختم المعقد، ضع في اعتبارك دورات التلدين بين العمليات.

اللحام: لحامات النيترونيك 60 بالعمليات التقليدية (GTAW/TIG، GMAW/MIG). اللحامات ذاتية المنشأ GTA سليمة وتستخدم المواد الاستهلاكية للحام المصنفة لنيترونيك 60 أو الحشو الأوستنيتي غير القابل للصدأ (مثل ER218 أو AWS ER218) للحصول على أفضل خصائص تآكل لمعدن اللحام. لا تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام مطلوبة بشكل عام إلا إذا كانت مقاومة التآكل تفرض ذلك (تخفيف إجهاد المقطع الثقيل). يميل تآكل معدن اللحام إلى أن يكون أقل قليلاً من المعدن الأساسي، لذلك قد تتطلب أسطح التآكل الحرجة لحام الترسيب مع حشو مطابق أو تراكبات ما بعد اللحام.

تشطيب السطح: بالنسبة للأجزاء القابلة للتآكل، فإن تشطيب السطح النهائي ومعدن سطح التزاوج مهمان للغاية. تقلل التشطيبات المصقولة أو الأرضية من الاحتكاك وتقلل من مواقع بدء التآكل. عندما يتم تزاوج سطحين من النيترونيك 60، يكون الأداء ممتازًا حتى في التشطيبات الخشنة نسبيًا، ولكن غالبًا ما يأتي أفضل عمر خدمة من التخطيط الدقيق للسطح واعتبارات مواد التشحيم.

المواصفات القياسية ومعادلات المواد القياسية

المراجع الشائعة المرتبطة بالنيترونيك 60

• تسمية UNS: S21800 (تُستخدم عادةً في شهادات المواد).

• نشرات AMS/المصنعين: توجد AMS 5848 وصحائف بيانات المنتج AMS 5848 لمتغيرات نيترونيك 60 المستخدمة في مكونات الفضاء الجوي أو المكونات عالية التكامل.

• مالك/بيانات الاسم التجاري: تحتفظ شركة أرمكو/مؤسسة AK للصلب/كليفلاند-كليفز بنشرات فنية عن عائلة سبائك النيترونيك.

المعادلات: لا توجد سبيكة قياسية مثالية واحدة مقابل واحدة مسماة بشكل متطابق في جميع قوائم المواصفات - فالنيترونيك 60 مملوكة/مسجلة كاسم تجاري للعائلة. تستخدم بعض الشركات المصنعة الواصف "سبيكة 218" أو تدرج UNS S21800. إذا كانت هناك حاجة إلى معيار صارم في مستند المشتريات، قم بإدراج UNS S21800 والمصنع المنتج أو المصنع المرخص له لتجنب الغموض.

تطبيقات الألواح النموذجية وأمثلة الصناعة

يتم اختيار صفيحة نيترونيك 60 حيثما اجتمعت التلامسات المنزلقة أو التآكل أو التجويف أو التآكل اللاصق مع التعرض للتآكل أو حيثما يكون الفشل بسبب التآكل غير مقبول. الاستخدامات التمثيلية:

• تقليم الصمامات (السيقان، المقاعد، الموجهات) - مقاومة المرارة تحافظ على التحمل وتقلل من مخاطر النوبات.

• مكونات المضخة (حلقات التآكل، الدفاعات، الأعمدة) - تطيل مقاومة التجويف ومقاومة التآكل من عمر الخدمة في مضخات الطاقة الكهرومائية والبتروكيماويات.

• السحابات والصواميل في بيئات المياه المالحة/المياه المالحة حيث يكون التآكل هو أحد أنماط الفشل المعروفة.

• الطاقة الكهرومائية والأجهزة البحرية - دبابيس الجسر، والمحامل، والبطانات حيث يوجد تآكل/ تآكل مختلط.

• أعمدة التزاوج والموجهات المنزلقة في المصانع الغذائية والصيدلانية والكيميائية حيث قد يتسبب التآكل في توقف كارثي.

ملاحظة حالة قصيرة: عادةً ما تحدد الشركات المصنعة للتوربينات الكهرومائية ومصنعي المعدات الأصلية للمضخات عادةً نيترونيك 60 لحلقات التآكل ومكونات الصمامات لأن الاختبارات الميدانية الحقيقية تجمع بين التآكل الميكانيكي والتعرض لمياه البحر حيث يتفوق نيترونيك 60 على الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع.

اعتبارات التصميم والهندسة

بعض القواعد العملية للمصممين الذين يستخدمون ورقة نيترونيك 60:

• مواد التزاوج: في حين أن أداء نيترونيك 60 جيد جدًا حتى عند التزاوج الذاتي، في الأزواج المنزلقة شديدة التحميل ضع في اعتبارك اقترانًا غير متماثل (على سبيل المثال، نيترونيك 60 مقابل كربيد أكثر صلابة أو سطح مطلي) لتقليل انتقال المادة اللاصقة. تجنب الاقتران مع الأجزاء اللينة غير القابلة للصدأ من السلسلة 300 التي قد تتآكل أو تتآكل قبل الأوان.

• التشحيم: حيثما أمكن، قم بتوفير مواد تشحيم حدية أو مواد تشحيم غشائية مناسبة. يجعل النيترونيك 60 التزييت أكثر تسامحًا ولكنه لا يلغي فوائد التزييت المناسب.

• السُمك والصلابة: تتميز صفيحة النيترونيك 60 بإنتاجية أعلى، لذلك قد تحقق المقاطع الأقل سمكًا نفس صلابة الصفيحة 316 السميكة - ولكن تحقق من سلوك الكلال والالتواء، خاصةً في حالات التحميل الدوري.

• اختيار السحابة: بالنسبة للمسامير والصواميل، حدد مثبتات نيترونيك 60 حيثما يحدث التجميع/التفكيك المتكرر في الخدمة المسببة للتآكل؛ حيث تقلل مقاومة السبيكة للتآكل من مخاطر نقر اللولب.

• تصلب السطح: يمكن استخدام تراكبات الكربيد أو تراكبات اللحام إذا كان من المتوقع حدوث تآكل شديد الكشط؛ ومع ذلك، فإن هذا يرفع التكلفة ويعقد عملية التصنيع.

المشتريات وتفاوتات التحمل والسماكات ودوافع التكلفة

النماذج المتاحة: الصفائح والألواح والشرائح واللفائف والقضبان والمثبتات. يعتمد توافر سماكة الصفيحة على المصنع - تتشابه نطاقات سماكة الصفيحة/الصفيحة الشائعة مع الدرجات الأخرى غير القابلة للصدأ ولكن تحقق من المنتجين بالنسبة للمخزون الرقيق (أقل من 1 مم) أو الصفيحة الثقيلة (أكثر من 25 مم).

التفاوتات المسموح بها: استخدم التفاوتات المسموح بها للموردين فيما يتعلق بالسمك والتسطيح وتشطيب السطح في طلبات الشراء. بالنسبة للأجزاء الحرجة القابلة للتآكل، اطلب شهادات اختبار توضح الكيمياء والشد والصلابة وأي نسبة مئوية للأعمال الباردة.

دوافع التكلفة: عادةً ما تكون نيترونيك 60 أغلى من 304/316 القياسية بسبب إضافات السبائك (سيليكون، ومنغنيز، ونيوتن) وأحجام السوق الأصغر، ولكنها أقل تكلفة بكثير وأسهل في التشغيل الآلي من سبائك التآكل القائمة على الكوبالت. وغالبًا ما تكون التكلفة الإجمالية للتركيب في صالح نيترونيك 60 حيثما يتطلب الأمر وقت تعطل أو استبدال أو طلاءات خاصة. السبائك المدرفلة

البيئة والفحص وأنماط الفشل

أوضاع الفشل الشائعة التي يجب مراقبتها:

• في حالة حدوث التآكل، فإنه عادةً ما يسبق التآكل الكاشطة القابلة للقياس ثم يسرع التآكل. التصميم لمنع بدء التآكل (تشطيب السطح، مادة التزاوج، التزييت).

• في بيئات الكلوريد الشديدة العدوانية في درجات الحرارة المرتفعة، قد يحدث تنقر شديد وتآكل شقوق؛ كوبونات اختبار للخدمات الشديدة.

• الشغل على البارد يزيد من القوة ولكنه قد يقلل من مقاومة التآكل؛ إذا تم تحديد مادة HS (مشغولة على البارد)، تحقق من صحة أداء التآكل للخدمة.

الفحص: بالنسبة للأجزاء المتآكلة الحرجة، استخدم الفحوصات الدورية للأبعاد، ومراقبة تشطيب السطح والتقييم غير المدمر عند الاقتضاء (السماكة بالموجات فوق الصوتية للمكونات الجدارية، والجسيمات البصرية والمغناطيسية للحامات في حالة وجود شوائب مغناطيسية حديدية).

التوصيات العملية والملخص

• استخدم صفيحة نيترونيك 60 عندما يكون التآكل، أو تآكل المادة اللاصقة أو تآكل التجويف هي المخاطر الرئيسية وحيث يتعطل 316/304 مبكرًا بسبب النوبات أو التآكل السريع.

• تأكيد بيانات الموردين: اطلب شهادات اختبار الطاحونة، وعند استخدام متغيرات HS (المشغولة على البارد)، تأكد من الخواص الميكانيكية والتآكل لشكل المنتج الدقيق.

• اللحام والربط: تنطبق الممارسات الأوستنيتي القياسية؛ للحصول على أفضل عمر تآكل، قم بتقييم معدن اللحام وفكر في التراكب إذا كانت منطقة اللحام ستشهد تآكلًا عاليًا من معدن إلى معدن.

صفيحة نيترونيك 60 عبارة عن صفيحة متخصصة غير قابلة للصدأ من الأوستنيتي تمنح المهندسين جسرًا فعالاً من حيث التكلفة بين سبائك الكوبالت/النيكل القياسية غير القابل للصدأ وسبائك الكوبالت/النيكل باهظة الثمن، خاصةً في التطبيقات البحرية والمضخات والصمامات.

التركيب والخصائص المرجعية السريعة

التركيب (نموذجي)

المصدر: نشرات منتجات الشركة المصنعة وكشوف البيانات الفنية.

الخواص الميكانيكية التمثيلية (الصفيحة الملدنة)

الأسئلة الشائعة

1. فيما تُستخدم صفيحة نيترونيك 60؟
   في المقام الأول للمكونات المعرضة للتآكل - حواف الصمامات وحلقات تآكل المضخات والمثبتات والأجزاء المنزلقة في الأنظمة البحرية والهيدروليكية حيث تكون التآكل والتجويف من الأمور المثيرة للقلق.

2. هل نيترونيك 60 مغناطيسي؟
   يكون النيترونيك 60 غير مغناطيسي بشكل أساسي في حالة الأوستنيتي الملدنة؛ يمكن أن يؤدي الشغل على البارد إلى استجابة مغناطيسية طفيفة ولكنها تظل منخفضة للغاية.

3. هل يمكن لحام النيترونيك 60؟
   نعم، يتم لحامها بإجراءات تقليدية غير قابلة للصدأ الأوستنيتي. ينتج عن اللحامات ذاتية المنشأ GTAW ومعادن الحشو المطابقة لحامات سليمة؛ التآكل في معدن اللحام أقل قليلاً من المعدن الأساسي.

4. كيف تقارن نيترونيك 60 مع 316 المقاوم للصدأ؟
   عادةً ما يكون للنيترونيك 60 قوة خضوع أعلى (ضعفها تقريبًا)، ومقاومة فائقة للتآكل والتجويف ومقاومة مساوية أو أفضل للتشقق/التأكل في العديد من اختبارات مياه البحر؛ ومع ذلك، قد يظل 316 مفضلًا في التآكل الشديد العدوانية للكلوريد عندما تهيمن عوامل أخرى.

5. هل نيترونيك 60 هو نفسه نيترونيك 50؟
   لا، فهما سبيكتان مختلفتان في عائلة النيترونيك - يركز نيترونيك 50 على القوة البحرية ومقاومة التآكل، بينما تم تطوير نيترونيك 60 خصيصًا لمقاومة التآكل والتآكل.

6. ما هي سماكات الألواح الشائعة المتوفرة؟
   يختلف التوفر حسب المصنع. يتم إنتاج نيترونيك 60 في صفائح وألواح مماثلة للدرجات الأخرى غير القابلة للصدأ؛ تأكد من الموردين للحصول على مقاس رقيق (أقل من 1 مم) أو أحجام ألواح ثقيلة.

7. هل يتطلب نيترونيك 60 معالجة حرارية خاصة؟
   لا يلزم التقسية أو التقسية العمرية للدرجة القياسية. يتم تحقيق شروط "القوة العالية" عن طريق الشغل على البارد؛ ويستعيد التلدين الليونة إذا لزم الأمر.

8. هل يمكن استخدام نيترونيك 60 في مياه البحر؟
   نعم - تُظهر اختبارات المنتج مقاومة جيدة للتشقق/التنقر في مياه البحر الهادئة، وغالبًا ما تتفوق على 316 في اختبارات مماثلة - ولكن قم بتقييم بيئة الخدمة الكاملة (السرعة، والتلوث، ودرجة الحرارة) قبل الاختيار النهائي.

9. ما هو رقم UNS للنيترونيك 60؟
   UNS S21800 (غالبًا ما يشار إليها أيضًا باسم سبيكة 218 في الأدبيات القديمة).

10. هل يستحق نيترونيك 60 التكلفة الإضافية؟
    عندما يقلل التآكل أو الاستيلاء أو التجويف من متوسط الوقت بين عمليات الإصلاح، فإن نيترونيك 60 كثيرًا ما يقلل من تكلفة دورة الحياة من خلال تمديد فترات الخدمة وتجنب فترات التوقف غير المخطط لها - وبالتالي فإنه غالبًا ما يسدد قسط التأمين. فكر في حساب بسيط لتكلفة دورة الحياة للأجزاء الحرجة.

مراجع موثوقة

• النيترونيك (ويكيبيديا) - نظرة عامة على عائلة النيترونيك وتسميات UNS
• ARMCO / AK Steel - نشرة بيانات المنتج Nitronic® 60 (الأداء الفني وملخصات اختبار مياه البحر)
• السبائك عالية الأداء - كتيب نيترونيك 60 وأوراق بيانات الاختبار (بيانات التآكل والتجويف)
• إمدادات الصلب الكهربائي/الفولاذ المتخصص - النشرة الفنية نيترونيك 60 (اللحام، إرشادات الاستخدام)

قائمة المراجعة العملية النهائية

• حدد UNS S21800 والمصنع المنتج أو المصنع المرخص له لتجنب غموض الاستبدال.

• طلب تقارير اختبار المطحنة (الكيمياء والشد والصلابة) وتاريخ المعالجة ذات الصلة (صلب أو مشغول على البارد HS).

• بالنسبة للحامات ذات التآكل الحرج، اطلب مؤهلات إجراءات اللحام واختبارات تراكب العينات، وفكر في تحديد تفاوتات ما بعد التصنيع والتفاوتات النهائية.

• في حالة وجود تدفق مياه البحر أو التجويف، اطلب إجراء اختبارات القسيمة أو الرجوع إلى بيانات التجويف/التجويف الخاصة بالشركة المصنعة.