ข่าว

ในการสกัดทรัพยากรน้ำมันและก๊าซที่ลึกอย่างมีประสิทธิภาพ ปั๊มและวาล์วเป็นอุปกรณ์หลักที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมการสกัดน้ำมันและก๊าซ อย่างไรก็ตาม ด้วยความต้องการพลังงานทั่วโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การสกัดน้ำมันและก๊าซจึงเคลื่อนเข้าสู่รูปแบบที่ลึกยิ่งขึ้น ขณะเดียวกันก็ต้องรับมือกับสภาพแวดล้อมการทำงานตามธรรมชาติที่รุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งที่น่าสังเกตเป็นพิเศษคือการมีอยู่ของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงจำนวนมาก เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นสูงในแหล่งเก็บน้ำมันและก๊าซที่อยู่ลึก สารเหล่านี้อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรงต่อผนังด้านในของวาล์วและท่อเจาะ เพื่อยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของส่วนประกอบหลัก อุตสาหกรรมมักใช้เทคนิคการซ้อนทับโลหะผสมที่มีนิกเกิลลงบนพื้นผิวของตัววาล์วโลหะผสมต่ำหรือฝาครอบวาล์ว กระบวนการนี้ยังคงรักษาความแข็งแกร่งและความแข็งแรงเชิงกลเดิมของซับสเตรตวาล์ว ในขณะที่ใช้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก และยังควบคุมต้นทุนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย ในระดับสากล ประเทศผู้ผลิตน้ำมันและก๊าซหลักซึ่งมีสหรัฐอเมริกาเป็นตัวแทน ได้ออกมาตรฐานทางเทคนิคระดับมืออาชีพหลายประการสำหรับกระบวนการเชื่อมป้องกันการกัดกร่อนประเภทนี้ องค์กรที่เชื่อถือได้ เช่น American Petroleum Institute (API), National Association of Corrosion Engineers (NACE) และ American Society of Mechanical Engineers (ASME) ต่างเผยแพร่ข้อกำหนดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกันทั้งหมด นอกจากนี้ บริษัทอุปกรณ์สกัดน้ำมันและก๊าซระหว่างประเทศรายใหญ่ เช่น ABB, Vetco Grey, FMC, Aker Kvaerner และ Cooper Cameron ได้นำกระบวนการเชื่อมขั้นสูงต่างๆ และวัสดุการเชื่อมที่ใช้นิกเกิลประสิทธิภาพสูงมาใช้อย่างกว้างขวาง เพื่อป้องกันการเชื่อมซ้อนของวาล์วเจาะและผนังด้านในของท่อ ในบรรดาลวดเชื่อมเหล่านี้ ลวดเชื่อมที่มีนิกเกิล INCONEL 625 (ERNiCrMO-3) เป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุด จากมุมมองขององค์ประกอบทางเคมี ลวดเชื่อม ERNiCrMO-3 ต้องขอบคุณนิกเกิลที่ต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์และความต้านทานออกซิเดชันที่เหนือกว่าของนิกเกิล จึงแสดงความต้านทานที่แข็งแกร่งอย่างยิ่งต่อการกัดกร่อนตามรอยแยกและการกัดกร่อนแบบรูพรุนในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนที่รุนแรงและในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเป็นโลหะผสมประเภทหนึ่งที่มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงถึง 650–1,000°C ตามคุณสมบัติหลัก โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบหลักสามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมได้เป็นโลหะผสมที่มีนิกเกิลทนความร้อน โลหะผสมที่มีนิกเกิลที่ทนต่อการกัดกร่อน โลหะผสมที่มีนิกเกิลที่ทนต่อการสึกหรอ โลหะผสมที่มีนิกเกิลที่มีความแม่นยำ และโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหน่วยความจำรูปร่าง โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงจัดตามวัสดุเมทริกซ์เป็นโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเหล็ก โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นนิกเกิล และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นโคบอลต์ โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักมักเรียกง่ายๆ ว่าโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก แหล่งกำเนิดและการพัฒนา การวิจัยและพัฒนาโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเริ่มขึ้นในปลายทศวรรษที่ 1930 สหราชอาณาจักรผลิต Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2484 เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของการคืบ จึงมีการเติมอลูมิเนียม ส่งผลให้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al) สหรัฐอเมริกาในช่วงกลางทศวรรษ 1940 สหภาพโซเวียตในช่วงปลายทศวรรษ 1940 และจีนในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ยังได้พัฒนาโลหะผสมที่ใช้นิกเกิลอย่างต่อเนื่อง การพัฒนาโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบสองประการ ได้แก่ การปรับปรุงองค์ประกอบของโลหะผสมและนวัตกรรมในเทคโนโลยีการผลิต ตัวอย่างเช่น การพัฒนาเทคโนโลยีการหลอมแบบสุญญากาศในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ได้สร้างเงื่อนไขในการทำให้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักบริสุทธิ์ซึ่งมีปริมาณอะลูมิเนียมและไทเทเนียมสูง ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งและอุณหภูมิในการทำงานได้อย่างมาก ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 อุณหภูมิการทำงานของใบพัดกังหันที่เพิ่มขึ้นทำให้ความต้องการความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงสูงทำให้การเสียรูปทำได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้เลย นำไปสู่การพัฒนาชุดโลหะผสมการหล่อที่มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงที่ดีโดยใช้เทคโนโลยีการหล่อที่มีความแม่นยำ ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 ประสิทธิภาพของโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงแบบแข็งตัวในทิศทางและแบบผลึกเดี่ยว รวมถึงโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงแบบผงโลหะได้รับการปรับปรุง เพื่อตอบสนองความต้องการของกังหันก๊าซทางทะเลและอุตสาหกรรม นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา ชุดโลหะผสมที่มีโครเมียมสูงซึ่งมีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ดี และโครงสร้างจุลภาคที่มีความเสถียรจึงได้รับการพัฒนา ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 1940 ถึงปลายทศวรรษ 1970 เป็นเวลาประมาณ 40 ปี อุณหภูมิในการทำงานของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเพิ่มขึ้นจาก 700°C เป็น 1100°C ซึ่งเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยประมาณ 10°C ต่อปี ปัจจุบัน อุณหภูมิในการทำงานของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเกิน 1100°C ตั้งแต่โลหะผสม Nimonic 75 แบบเรียบง่ายเริ่มแรกไปจนถึงโลหะผสม MA6000 ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งมีความต้านทานแรงดึง 2220 MPa และความแข็งแรงครากที่ 192 MPa ที่ 1100°C ความต้านทานการคืบที่ 1100°C/137 MPa อยู่ที่ประมาณ 1,000 ชั่วโมง ทำให้เหมาะสำหรับใบมีดของเครื่องยนต์อากาศยาน บทบาทของโลหะชนิดต่างๆ ในโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก สำหรับโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบเฉพาะ มีตัวแปรมากมายในสภาพแวดล้อมเฉพาะ รวมถึง: ความเข้มข้น อุณหภูมิ การระบายอากาศ อัตราการไหลของของเหลว (ก๊าซ) สิ่งเจือปน การสึกหรอ และสภาวะกระบวนการหมุนเวียน ตัวแปรเหล่านี้สามารถนำไปสู่ปัญหาการกัดกร่อนต่างๆ ได้ นิกเกิลและองค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ สามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ นิกเกิลเมทัลลิกรักษาโครงสร้างลูกบาศก์ออสเทนนิติกที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลางก่อนที่จะถึงจุดหลอมเหลว ซึ่งให้อิสระในการเปลี่ยนผ่านแบบเหนียว-เปราะ และลดปัญหาการผลิตที่เกิดจากการอยู่ร่วมกันของโลหะอื่นๆ ได้อย่างมาก ในลำดับเคมีไฟฟ้า นิกเกิลมีความเฉื่อยมากกว่าเหล็ก แต่มีปฏิกิริยามากกว่าทองแดง ดังนั้น ในการลดสภาพแวดล้อม นิกเกิลจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็ก แต่ทนต่อการกัดกร่อนได้น้อยกว่าทองแดง การเติมโครเมียมลงในนิกเกิลจะช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดออกซิเดชันให้กับโลหะผสม ส่งผลให้โลหะผสมหลากหลายชนิดมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมทั้งในสภาพแวดล้อมแบบรีดิวซ์และออกซิไดซ์ เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กอื่นๆ โลหะผสมที่มีนิกเกิลสามารถรองรับองค์ประกอบโลหะผสมได้หลากหลายมากขึ้นในสถานะสารละลายของแข็ง ในขณะที่ยังคงความเสถียรทางโลหะวิทยาที่ดี คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สามารถเติมองค์ประกอบอัลลอยด์ต่างๆ ลงในโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก ทำให้สามารถนำไปใช้งานได้อย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่างๆ องค์ประกอบทั่วไปในโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักได้แก่: นิกเกิล (Ni): ให้ความเสถียรทางโลหะวิทยา ปรับปรุงความเสถียรทางความร้อนและความสามารถในการเชื่อม เพิ่มความต้านทานต่อการลดกรดและโซดาไฟ และปรับปรุงความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมคลอไรด์และโซดาไฟ โครเมียม (Cr): ปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานต่อซัลไฟด์ และความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยก โมลิบดีนัม (Mo): ปรับปรุงความต้านทานต่อการลดการกัดกร่อนของกรด เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในสารละลายน้ำที่มีคลอไรด์ และเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง เหล็ก (Fe): ปรับปรุงความต้านทานคาร์บูไรซิ่งที่อุณหภูมิสูง ลดต้นทุนโลหะผสม และควบคุมการขยายตัวจากความร้อน ทองแดง (Cu): ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการลดการกัดกร่อนของกรด (โดยเฉพาะกรดซัลฟิวริก)

Haynes 188 superalloy เป็นโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักซึ่งมีคุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม โดยหลักแล้วจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง เช่น เครื่องยนต์อากาศยานและกังหันก๊าซ โลหะผสมได้รับการออกแบบเพื่อให้มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม Haynes 188 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบสำคัญที่ต้องใช้งานเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง เช่น ใบพัดกังหันก๊าซและส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงในเครื่องยนต์เครื่องบิน บทความนี้จะกล่าวถึงองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพและทางกล และลักษณะการใช้งานของซูเปอร์อัลลอย Haynes 188 โดยละเอียด องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอุณหภูมิสูง Haynes 188 องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอุณหภูมิสูง Haynes 188 ส่วนใหญ่ประกอบด้วยนิกเกิล โครเมียม โมลิบดีนัม และโคบอลต์ นิกเกิลจะสร้างเมทริกซ์ ในขณะที่การเติมองค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ จะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ความต้านทานการกัดกร่อน และความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม ต่อไปนี้เป็นองค์ประกอบทางเคมีหลักของโลหะผสมอุณหภูมิสูง Haynes 188: องค์ประกอบ เนื้อหา (%) (พรรณี) 55-60 (Cr) 18-22 (โม) 3-4 (ร่วม) 8-10 (อัล) 1.5-2 (เฟ) 10-15 (ติ) 1.5-2 (ค) 0.1

Haynes 25 เป็นซูเปอร์อัลลอยนิกเกิล-โคบอลต์-โครเมียม-เหล็กเสริมกำลังด้วยสารละลายที่เป็นของแข็ง โดยมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูงเป็นเลิศ ต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนที่ร้อน มันรักษาความเสถียรของโครงสร้างและคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมแม้ที่อุณหภูมิสูงถึง 1,095°C ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงสำหรับเครื่องยนต์อากาศยาน โครงสร้างเตาอุตสาหกรรม และส่วนประกอบกังหันก๊าซ บทความนี้จะแนะนำองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพ สมบัติทางกล คุณลักษณะการประมวลผล และลักษณะการใช้งานที่สำคัญของซูเปอร์อัลลอย Haynes 25 อย่างเป็นระบบ องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอุณหภูมิสูง Haynes 25 องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสม Haynes 25 ได้รับการกำหนดสูตรทางวิทยาศาสตร์เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเยี่ยมและทนต่อการกัดกร่อนภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง องค์ประกอบหลักแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้: องค์ประกอบ ช่วงเนื้อหา (%) (พรรณี) 44.5-49 (ร่วม) 19-21 (Cr) 19-21 (เฟ) 3 (มิน) 1-2 (ศรี) 1 (ค) 0.05-0.15 (ญ) 14-16

โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงคือโลหะผสมที่สามารถรักษาคุณสมบัติทางกลและความเสถียรทางเคมีไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 1300°C หรือสูงกว่านั้น มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ กังหันก๊าซ เตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ และอุปกรณ์เคมีที่มีอุณหภูมิสูง ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงที่สามารถทนต่ออุณหภูมิ 1300°C ได้มีบทบาทสำคัญในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุ โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงถึง 1300°C มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการคืบคลานได้ดี และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี เกรดและคุณลักษณะที่สำคัญ ได้แก่ : Rene 41: ทนต่ออุณหภูมิสูงและต้านทานการคืบคลานได้ดีเยี่ยม อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดถึง 1300 ℃; มักใช้ในส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น ใบพัดเครื่องยนต์อากาศยานและจานกังหัน Inconel 718: แม้ว่าอุณหภูมิในการทำงานทั่วไปจะอยู่ที่ 650-700°C แต่ผ่านการเสริมสารละลายแข็งและการตกตะกอนให้แข็งแกร่งขึ้น แต่ก็สามารถใช้ในใบพัดกังหันแก๊ส ตัวยึด และส่วนประกอบโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูงภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงได้ Inconel 625 (N06625): ต้านทานการกัดกร่อนและต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับส่วนประกอบเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมเคมี อุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงในทะเล และส่วนประกอบในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ GH4133, GH99: โลหะผสมนิกเกิลอุณหภูมิสูงที่ใช้กันทั่วไปในประเทศจีน ใช้งานได้ในสภาพแวดล้อม 1200-1300°C ซึ่งมักใช้ในกังหันก๊าซและท่อเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง ซูเปอร์อัลลอยที่มีโคบอลต์: ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีโคบอลต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสนามที่มีอุณหภูมิสูง เนื่องจากมีความต้านทานการคืบคลานและเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงมาก ซีรีส์ Stellite: ทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง 1100-1300°C มักใช้ในเครื่องมือตัดที่มีอุณหภูมิสูง ใบพัดกังหัน และวาล์วที่มีอุณหภูมิสูง โลหะผสม Co-28Cr-6Mo: คงคุณสมบัติทางกลที่ดีที่อุณหภูมิสูง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงของเครื่องยนต์อากาศยานและส่วนประกอบโครงสร้างสำคัญของกังหันก๊าซ ซูเปอร์อัลลอยที่มีธาตุเหล็ก: ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีธาตุเหล็กมีราคาไม่แพงนักและเหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงแต่ไม่รุนแรงมาก แม้ว่าความต้านทานต่ออุณหภูมิจะต่ำกว่าโลหะผสมนิกเกิล-โคบอลต์เล็กน้อย แต่ยังคงสามารถแข่งขันได้ในภาคอุตสาหกรรมบางประเภท: HK40: โลหะผสมที่มีเหล็กอุณหภูมิสูงที่ใช้กันทั่วไปในประเทศจีน ใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1200°C โดยส่วนใหญ่ใช้ในหม้อไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงและอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน GH3039: โลหะผสมอุณหภูมิสูงที่มีธาตุเหล็กซึ่งมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการคืบคลานที่ดี เหมาะสำหรับท่อเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงและส่วนประกอบทางโครงสร้าง ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญของโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง เมื่อเลือกโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่ทนต่ออุณหภูมิ 1300°C ควรพิจารณาตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่อไปนี้: ความต้านทานการคืบคลาน: การรักษารูปทรงและความแข็งแรงภายใต้ภาระที่อุณหภูมิสูงในระยะยาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สำคัญสำหรับใบพัดกังหันและท่อเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน: ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว การกัดกร่อน หรือการแตกร้าวในระหว่างการใช้งานระยะยาวในตัวกลางออกซิไดซ์หรือที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ความคงตัวทางความร้อน: รักษาเสถียรภาพของโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง หลีกเลี่ยงการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชหรือการตกตะกอนของเฟสที่เปราะ ประสิทธิภาพการตัดเฉือน: ความสามารถในการเชื่อม การตีขึ้นรูป และการตัดเฉือนที่ดี ช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตส่วนประกอบโครงสร้างที่ซับซ้อน การใช้งานโลหะผสมอุณหภูมิสูง 1300 ℃ โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมสมัยใหม่: การบินและอวกาศ: ส่วนประกอบสำคัญที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ใบพัดเครื่องยนต์กังหัน ห้องเผาไหม้ และหัวฉีด กังหันแก๊ส: จานกังหัน ใบพัดนำทาง แบริ่งอุณหภูมิสูง และแผ่นบุห้องเผาไหม้ อุปกรณ์เคมีที่มีอุณหภูมิสูง: เครื่องปฏิกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และท่อเตาหลอมที่ทนต่อการกัดกร่อน อุตสาหกรรมนิวเคลียร์: ส่วนประกอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อุณหภูมิสูง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และท่อพิเศษ

แท่งโลหะผสมอุณหภูมิสูงเป็นวัสดุโลหะรูปทรงแท่งที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง และมีการกัดกร่อนสูง โดยหลักแล้วทำจากโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิล เหล็ก นิกเกิล หรือโคบอลต์เป็นหลัก มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการคืบ ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูง ตัวยึด ส่วนประกอบกังหัน และการใช้งานอื่นๆ ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ การต่อเรือ ปิโตรเคมี และพลังงาน ประเภทและลักษณะของแท่งโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง ประเภทโลหะผสม ตัวแทนแบรนด์ ลักษณะการทำงาน ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก อินโคเนล 718、GH4169、GH2132、GH3044 ทนอุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม ทนต่อการเกิดออกซิเดชันรุนแรง และทนต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับชิ้นส่วนแกนกลางของเครื่องยนต์ โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงจากเหล็ก-นิกเกิล อินคอลอยย์ 800、GH3128、GH3039 ประสิทธิภาพการทำงานร้อนและการขึ้นรูปที่ดี เหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่และชิ้นส่วนทนความร้อน ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีโคบอลต์ L-605、GH5188、GH605 เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและความต้านทานความล้าจากความร้อน มักใช้ในส่วนประกอบด้านความร้อนของการบิน

โลหะผสม Invar เป็นโลหะผสมพิเศษที่ประกอบด้วยเหล็กและนิกเกิลเป็นหลัก โดยมีลักษณะที่โดดเด่นที่สุดคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ต่ำมาก ชื่อ "Invar" มาจากคำภาษาอังกฤษ "invariable" ซึ่งสะท้อนถึงคุณลักษณะที่แทบไม่มีการขยายหรือหดตัวตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง โลหะผสม Invar ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องมือที่มีความแม่นยำซึ่งต้องการความเสถียรของมิติสูง ส่วนประกอบโครงสร้างการบินและอวกาศ อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา และระบบจัดเก็บก๊าซเหลว ส่วนประกอบหลักและโครงสร้างของโลหะผสม Invar องค์ประกอบทางเคมีโดยทั่วไปของโลหะผสม Invar คือเหล็ก (Fe) ประมาณ 63% และนิกเกิล (Ni) ประมาณ 36% ส่วนที่เหลือเป็นปริมาณคาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส และองค์ประกอบอื่นๆ ลักษณะการขยายตัวทางความร้อนต่ำของโลหะผสมเกิดจากการจัดเรียงอะตอมของเหล็ก-นิกเกิลที่เป็นเอกลักษณ์ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงลำดับแม่เหล็กภายในของโลหะผสมจะขัดขวางผลการขยายตัวทางความร้อนของโลหะธรรมดา เกรดโลหะผสม Invar ทั่วไป ได้แก่: Invar 36, Invar 32-5, Super Invar และ Kovar Invar 36 (หรือเรียกอีกอย่างว่า 4J36 หรือ UNS K93600) เป็นรุ่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะผสมอินวาร์ 1. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำมาก: ภายในช่วงอุณหภูมิ 20°C ถึง 100°C ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นโดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 1.2 × 10⁻⁶/℃ ซึ่งต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดามาก (ประมาณ 12 × 10⁻⁶/℃) 2. ความหนาแน่น: ประมาณ 8.1 ก./ซม.3 3. การนำความร้อน: การนำความร้อนต่ำ ประมาณ 10–14 W/(m·K) 4. คุณสมบัติทางแม่เหล็ก: โลหะผสม Invar เป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกที่อุณหภูมิห้อง โดยสูญเสียความเป็นแม่เหล็กที่จุดกูรีประมาณ 230°C 5. ความแข็ง: ความแข็งของ Brinell ในสถานะอบอ่อนโดยทั่วไปคือ 130–180 HB ซึ่งสามารถปรับปรุงได้ผ่านการทำงานเย็นหรือการบำบัดริ้วรอย ข้อดีและการใช้งานของ Invar Alloy ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลหะผสม Invar คือความเสถียรของมิติที่สูงมากภายใต้อุณหภูมิที่ต่างกัน โดยจะรักษาอัตราการขยายตัวที่ต่ำมากในช่วงตั้งแต่สิบองศาต่ำกว่าศูนย์ไปจนถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างที่มีความแม่นยำและสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอุณหภูมิ การใช้งานหลักได้แก่: — รองรับระบบออปติคัล, เมาท์เลนส์, ฐานอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์; — อุปกรณ์การบินและอวกาศ ส่วนประกอบโครงสร้างดาวเทียม เรือนไจโรสโคปที่มีความแม่นยำ — ถังเก็บก๊าซเหลว (LNG) และโครงสร้างท่อส่งก๊าซ — บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องชั่งเครื่องมือ บล็อกเกจ และเครื่องมือวัดอื่นๆ ประสิทธิภาพการตัดเฉือนของโลหะผสม Invar แม้ว่าโลหะผสม Invar มีคุณสมบัติทางกลค่อนข้างคงที่ แต่ความสามารถในการแปรรูปโดยทั่วไปถือว่า "ยากต่อการตัดเฉือนเล็กน้อย" สาเหตุหลักได้แก่: 1. แนวโน้มการแข็งตัวของงานที่สำคัญ 2. การนำความร้อนต่ำ ส่งผลให้ความร้อนตัดเข้มข้น 3. มีแนวโน้มที่จะติดเครื่องมือและการสึกหรอของเครื่องมือ โดยทั่วไปขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือคาร์ไบด์ที่มีความคม ลดความเร็วตัด และใช้น้ำยาหล่อเย็น มีความสามารถในการเชื่อมที่ดี แต่ต้องควบคุมการป้อนความร้อนอย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการแข็งตัวของโครงสร้างจุลภาค การเปรียบเทียบโลหะผสม Invar กับวัสดุอื่น เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา โลหะผสม Invar มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเพียง 1/10; เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสม Invar มีความแข็งแรงต่ำกว่าเล็กน้อย แต่มีความเสถียรทางความร้อนดีกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสม Invar มีความเสถียรของมิติที่เหนือกว่าที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้ไม่สามารถทดแทนได้ในเครื่องมือทางวิศวกรรมไครโอเจนิกและมาตรวิทยา เกรดในประเทศและต่างประเทศโดยทั่วไป — เกรดภาษาจีน: 4J36, 4J32-5, 4J38; — หมายเลข UNS ของสหรัฐอเมริกา: K93600 (Invar 36), K93500 (Super Invar); — เกรด DIN ของเยอรมัน: 1.3912; — AFNOR ฝรั่งเศส: FeNi36 โลหะผสม Invar เป็น "โลหะผสมที่มีความแม่นยำในการขยายตัวต่ำ" ทั่วไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการบินและอวกาศ ออพติก และวิศวกรรมความเย็นเยือกแข็ง เนื่องจากมีเสถียรภาพทางความร้อนและการเชื่อมได้ดีเยี่ยม แม้ว่าจะเป็นเรื่องยากในการประมวลผล แต่ความเสถียรของมิตินั้นแทบจะไม่มีใครแทนที่ได้ ทำให้เป็นหนึ่งในวัสดุพื้นฐานที่สำคัญในงานวิศวกรรมความเที่ยงตรง

ลวดเชื่อมโลหะผสมอุณหภูมิสูงเป็นวัสดุสำคัญที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเชื่อมซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล โคบอลต์ และเหล็ก มีความต้านทานต่อออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงของการคืบแตก และเสถียรภาพทางความร้อนได้ดีเยี่ยม ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่ต้องการอุณหภูมิที่สูงมากและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น การบินและอวกาศ การผลิตพลังงานและพลังงาน และอุปกรณ์เคมี ลวดเชื่อมได้รับการปรับแต่งอย่างมากในด้านองค์ประกอบ การเคลือบ และคุณสมบัติของโลหะที่สะสม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการเชื่อมและวัสดุฐาน ทำให้เป็นวัสดุเชื่อมที่สำคัญสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของโครงสร้างโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง ประเภทหลักของลวดเชื่อมโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง การจำแนกประเภท ประเภทการจำแนกประเภท แสดงให้เห็น องค์ประกอบเมทริกซ์ มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก มีโคบอลต์ มีธาตุเหล็ก การจำแนกประเภทตามองค์ประกอบโลหะผสมหลักจะกำหนดความต้านทานความร้อนและความต้านทานการกัดกร่อน ประเภทการเคลือบ ประเภทแคลเซียมไทเทเนียม, ประเภทไฮโดรเจนต่ำ, ประเภทอัลคาไลน์ที่อุณหภูมิสูง ส่งผลต่อความเสถียรของส่วนเชื่อมและการป้องกันตะกรัน ใช้กระบวนการ การเชื่อมอาร์กแบบแมนนวล (SMAW) ลวดเชื่อมเป็นแกนโลหะที่มีแกนฟลักซ์ซึ่งถูกให้ความร้อนโดยส่วนโค้งเพื่อละลายและก่อรูปการเชื่อม

ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล 718 หรือที่รู้จักในชื่อ Inconel 718 (UNS N07718/W.Nr. 2.4668) เป็นโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-เหล็กที่มีการชุบแข็งด้วยการตกตะกอน ซึ่งผสมผสานความสามารถในการขึ้นรูปที่ดี ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม และการเชื่อมได้ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานที่สำคัญ เช่น การบินและอวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ วิศวกรรมทางทะเล และวิศวกรรมเคมีอุณหภูมิสูง กลไกการเสริมความแข็งแกร่งหลักเกิดจากการมีเฟสตกตะกอนสองเฟส: γ″ (Ni₃Nb) และ γ′ (Ni₃(Al,Ti)) ส่งผลให้มีความแข็งแรงในการแตกตัวของครีปที่ดีเยี่ยมและความทนทานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 650°C

Inconel 718 เป็นซูเปอร์อัลลอยที่มีการตกตะกอนด้วยนิกเกิลซึ่งมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการคืบคลาน และทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในระยะยาวภายในช่วงอุณหภูมิ -253°C ถึง 700°C มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในดิสก์กังหันของเครื่องยนต์อากาศยาน ดิสก์คอมเพรสเซอร์กังหันก๊าซ ตัวยึดที่อุณหภูมิสูง อุปกรณ์พลังงานนิวเคลียร์ และอุปกรณ์ปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากมีโลหะมีค่าในปริมาณสูง เช่น นิกเกิล ไนโอเบียม โมลิบดีนัม อลูมิเนียม และไทเทเนียมในวัตถุดิบ ประกอบกับกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน Inconel 718 จึงมีราคาค่อนข้างแพง และราคาจะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับรูปแบบ ข้อมูลจำเพาะ เกรดการใช้งาน สภาวะการรักษาความร้อน และปริมาณการซื้อ ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อราคา Inconel 718: 1. รูปแบบวัสดุ: ราคาแตกต่างกันอย่างมากระหว่างแท่ง แผ่น ท่อ ลวดเชื่อม ผงโลหะ และการตีขึ้นรูป โดยโลหะผงและชิ้นส่วนสั่งทำพิเศษประสิทธิภาพสูงมีราคาแพงที่สุด 2. กระบวนการผลิต: การหลอมด้วยการเหนี่ยวนำสุญญากาศ (VIM), การหลอมอาร์กด้วยสุญญากาศ (VAR), ผงโลหะ และกระบวนการบำบัดความร้อนมีความซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง 3. เกรดการใช้งาน: วัสดุเกรดการบินและอวกาศและพลังงานนิวเคลียร์ต้องมีการทดสอบและการรับรองที่เข้มงวด ส่งผลให้ราคาสูงกว่าเกรดอุตสาหกรรมทั่วไปมาก 4. ข้อมูลจำเพาะและขนาด: แผ่นหนา แท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ท่อยาว หรือการตีขึ้นรูปพิเศษที่ไม่ได้มาตรฐานจะมีราคาแพงกว่า 5. ปริมาณการซื้อและเวลาในการจัดส่ง: คำสั่งซื้อชุดเล็กและคำสั่งซื้อเร่งด่วนจะมีต้นทุนที่สูงกว่า ในขณะที่คำสั่งซื้อจำนวนมากมักให้ข้อได้เปรียบด้านราคา 6. ความผันผวนของราคาวัตถุดิบ: ราคาของโลหะมีค่า เช่น นิกเกิล ไนโอเบียม และโมลิบดีนัม ส่งผลโดยตรงต่อราคาตลาดของ Inconel 718 ข้อควรพิจารณาที่สำคัญเมื่อซื้อ Inconel 718 1. ยืนยันมาตรฐานวัสดุ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุเป็นไปตามมาตรฐาน AMS, ASTM หรือ GB/T เพื่อรับประกันประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ 2. ตรวจสอบสถานะการบำบัดความร้อน: วัสดุที่มีการบำบัดสารละลายและการบำบัดแบบ Double Aging จะแสดงประสิทธิภาพที่ดีที่สุด 3. กำหนดข้อมูลจำเพาะและแบบฟอร์ม: เลือกแท่ง แผ่น ท่อ ลวดเชื่อม หรือผงตามความต้องการในการออกแบบ 4. ตรวจสอบคุณสมบัติของซัพพลายเออร์: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผู้ผลิตมีความสามารถในการทดสอบและสามารถจัดทำรายงานเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติทางกล และการบำบัดความร้อน 5. พิจารณาปริมาณและเวลาในการจัดส่ง: สื่อสารเวลาและปริมาณในการจัดส่งล่วงหน้าเพื่อให้ได้ราคาที่ดีขึ้นและอุปทานที่มั่นคง

ท่อซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีนิกเกิลเป็นวัสดุโลหะผสมที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ซีรีส์ Inconel (เช่น Inconel 718 และ Inconel 625) ท่อโลหะผสมเหล่านี้มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรง และความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ วิศวกรรมเคมี และปิโตรเลียม บทความนี้จะให้รายละเอียดเกี่ยวกับคุณลักษณะด้านสมรรถนะ พื้นที่การใช้งาน องค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพ และการใช้งานของท่อซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีนิกเกิลในด้านต่างๆ องค์ประกอบทางเคมี (%) องค์ประกอบ ช่วงเนื้อหา นิ 50.0 - 70.0 Cr 10.0 - 22.0 เฟ ระยะขอบ โม 2.5 - 3.0 ไม่มี 3.0 - 4.5 ติ 1.0 - 2.5 อัล 0.2 - 1.0 มน ≤0.5 ศรี ≤0.5 ส ≤0.015 ค ≤0.08

ท่อโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลเป็นท่อโลหะผสมที่ทำจากนิกเกิลเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ทนต่อการกัดกร่อนและส่วนประกอบที่สำคัญอื่นๆ มาตรฐานผลิตภัณฑ์นี้ GB/T 2882-2023 อยู่ภายใต้เขตอำนาจของคณะกรรมการด้านเทคนิคแห่งชาติเพื่อการมาตรฐานของโลหะนอกกลุ่มเหล็ก ร่างโดยบริษัท 7 แห่ง รวมถึง Baoti Group Co., Ltd. และมีบุคคลเข้าร่วม 15 คน รวมถึง Wang Qiaoli และ Xue Kai เปิดตัวเมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายน 2023 และจะมีผลในวันที่ 1 มิถุนายน 2024 แทนที่ GB/T 2882-2013 มาตรฐานระบุการจำแนกประเภทและการทำเครื่องหมาย ข้อกำหนดทางเทคนิค และวิธีการทดสอบ โดยส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมเคมี เครื่องมือวัด และการสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์ ท่อประเภทนี้แบ่งออกเป็นห้าประเภทตามประสิทธิภาพ: ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก, โลหะผสมที่มีความต้านทานการกัดกร่อนเป็นส่วนประกอบของนิกเกิล, โลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอที่มีส่วนประกอบของนิกเกิล, โลหะผสมที่มีความแม่นยำเป็นส่วนประกอบของนิกเกิล และโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างที่มีนิกเกิล ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบิน โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนที่มีนิกเกิลเป็นหลัก เช่น โมเนล ถูกนำมาใช้สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนของกรด และโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก เช่น เปอร์มัลลอย ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ วิธีการตรวจจับองค์ประกอบของท่อโลหะผสมนิกเกิลประกอบด้วยการวิเคราะห์สเปกตรัม การวิเคราะห์แบบกราวิเมตริก การวิเคราะห์การไทเทรต และสเปกโตรเมทรีการดูดกลืนแสงของอะตอม [3] มาตรฐานสนับสนุนที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ "แผ่นโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิล" และอื่น ๆ