يُعدّ النيكل النقي (N4) مادة أساسية في العديد من مجالات التصنيع المتطورة نظرًا لنقائه العالي (محتوى النيكل ≥ 99.9%)، ومقاومته الممتازة للتآكل، وموصليته الكهربائية الجيدة، وثباته في درجات الحرارة العالية. ويتم ضمان نقائه العالي من خلال عملية الصهر بالحث الفراغي، وتتوفر منتجات N4 بأشكال متنوعة، مثل القضبان والأنابيب والشرائح والأسلاك والصفائح، بمواصفات شاملة. ويمكن إنتاجه وفقًا للمعايير المحلية والدولية.
تُصنّع سبيكة النيكل 200 باستخدام تقنية الصهر الحثي الفراغي (همة) لضمان نقائها العالي وانخفاض محتواها من الغازات. وتُتيح عمليات لاحقة، كالدرفلة على الساخن والسحب على البارد والطحن الدقيق، إنتاج منتجات بأشكال وتفاوتات مختلفة. تتميز هذه السبيكة بمقاومة ممتازة للوسائط المختزلة والمحاليل القلوية (وخاصة الصودا الكاوية) والعديد من محاليل الأملاح؛ كما تتمتع بموصلية كهربائية عالية وخصائص مغناطيسية انفعالية جيدة، مما يجعلها واسعة الاستخدام في مجال الإلكترونيات؛ وفي الأجواء المختزلة الخالية من الكبريت، يمكن استخدام سبيكة NI200 لفترات طويلة تصل إلى 600 درجة مئوية تقريبًا، وتتميز بانخفاض ذوبانها في الغازات وانخفاض ضغط بخارها، مما يجعلها مناسبة لمكونات صناعة الطيران وتطبيقات الطاقة.
تكمن الميزة التقنية الأساسية لسبائك النيكل 201 في نقائها العالي ومحتواها المنخفض للغاية من الكربون، مما يضمن استقرارها في بيئات درجات الحرارة المرتفعة. تُستخدم هذه السبائك في تطبيقات متنوعة، تشمل صناعة القلويات (إنتاج الصودا الكاوية باستخدام أغشية التبادل الأيوني)، والمعدات الكيميائية، وتصنيع الأغذية، والإلكترونيات والهندسة الكهربائية، ومحفزات عوادم السيارات، وصناعة الطيران. وبفضل طاقتها الإنتاجية البالغة 500 طن سنويًا، يضمن نظام الإنتاج المتطور والمستقر تلبية الطلب المتزايد من العملاء. يتوفر المنتج بأشكال متنوعة، تشمل الصفائح والأنابيب والقضبان والأسلاك والشرائح والرقائق، وبمواصفات مختلفة لتلبية الاحتياجات الخاصة للعملاء في مختلف الصناعات.
أولاً: التركيب الكيميائي والخصائص المعدنية
تم تصميم التركيب الكيميائي لـ N06601 بدقة:
النيكل (ني): 58٪ - 63٪، مما يشكل إطارًا مستقرًا في درجات الحرارة العالية، ويقلل من معدل الأكسدة ويحسن مقاومة التآكل الساخن.
الكروم (Cr): 21%-25%، يشكل طبقة كثيفة من أكسيد Cr₂O₃ لمقاومة تآكل الكبريتيد والكلوريد والأكسدة في درجات الحرارة العالية.
الألومنيوم (ال): 1.0%-1.7%، يتحد مع الأكسجين لتشكيل طبقة أكسيد ال₂O₃، مما يعزز قدرة طبقة الأكسيد على الإصلاح الذاتي.
الحديد (Fe): 10٪ - 15٪، مما يؤدي إلى تحسين التكلفة وتحسين قوة ومتانة المادة الأساسية.
التحكم في الشوائب: الكربون (C≤0.10%)، والكبريت (S≤0.015%)، والفوسفور (P≤0.03%)، لضمان نقاء المادة واستقرار عملية التصنيع. يتميز التركيب المجهري ببنية شبكية مكعبة مركزية الوجوه، مع تحسين حجم الحبيبات من خلال الصهر الحثي الفراغي وعمليات الدرفلة والتبريد المُتحكم بها (حجم الحبيبات 5-8). يتوزع طور γ' بانتظام في المادة الأساسية، وتنتشر الكربيدات على طول حدود الحبيبات.
ثانيًا: خصائص الأداء الأساسية
ثبات فائق في درجات الحرارة العالية
يمكن تكوين طبقة أكسيد مركبة متصلة وكثيفة من Cr₂O₃-ال₂O₃ عند درجة حرارة أقل من 1200 درجة مئوية، بمعدل أكسدة ≤ 0.1 مم/سنة. حتى في ظل ظروف التدوير الحراري (مثل التبريد السريع عند 1100 درجة مئوية)، ينخفض معدل تقشر طبقة الأكسيد بنسبة 60% مقارنةً بالسبائك المماثلة.
مقاومة ممتازة للتآكل
الوسط الحمضي: معدل التآكل السنوي ≤0.05 مم في 60 درجة مئوية، محلول حمض الكبريتيك بنسبة 10٪، مع مقاومة كبيرة لحمض النيتريك وحمض الفوسفوريك.
بيئة الكبريتيد: مقاومة التآكل الناتج عن الكبريتيد تزيد 3 مرات عن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، وهو مناسب لوحدات تكسير البتروكيماويات.
الخواص الميكانيكية الشاملة
الحالة المُعالجة حرارياً: قوة الشد ≥650 ميجا باسكال، قوة الخضوع ≥300 ميجا باسكال، الاستطالة ≥30%.
الأداء عند درجات الحرارة العالية: معدل الاحتفاظ بقوة الشد ≥75% عند 800 درجة مئوية، وطاقة الصدم ≥100 جول عند -196 درجة مئوية. مقاومة الزحف: عمر افتراضي طويل يتجاوز 200 ساعة عند 1040 درجة مئوية/137 ميجا باسكال، وقوة تمزق الزحف 195 ميجا باسكال (1000 ساعة) عند 600 درجة مئوية.
المعالجة وقابلية اللحام
التشكيل الساخن: نطاق درجة الحرارة 870-1230 درجة مئوية، درجة حرارة التشكيل النهائية ≥800 درجة مئوية، تجنب المعالجة في نطاق اللدونة المنخفضة 650-871 درجة مئوية.
التشكيل على البارد: صلابة التلدين ≤220 HB، مما يسمح بتشوه الدرفلة على البارد حتى 30٪.
عملية اللحام: مناسبة للحام لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل (TIG) و ميغ، درجة حرارة التسخين المسبق 150-200 درجة مئوية، لا حاجة للمعالجة الحرارية بعد اللحام.
ثالثًا: مجالات التطبيق النموذجية
الصناعات الكيميائية والبتروكيميائية
المفاعلات التحفيزية: مقاومة للنفط والغاز المحتوي على الكبريت والوسائط الحمضية، وعمر تصميمي يتجاوز 15 عامًا.
معدات إنتاج البولي إيثيلين: مقاومة لتآكل محفز الكلور، مما يطيل دورات الصيانة بمقدار مرتين.
الطاقة والكهرباء
شفرات التوربينات الغازية: مناسبة لبيئة تآكل الغاز عند درجة حرارة 1300 درجة مئوية، وعمرها الافتراضي أطول بنسبة 30% من إنكونيل 718.
مكونات المفاعل النووي: مقاومة للتقصف الناتج عن الإشعاع النيوتروني والتآكل الناتج عن الماء ذي درجة الحرارة العالية، وعمر الخدمة يتجاوز 40 عامًا.
الفضاء الجوي
بطانات غرفة الاحتراق: مقاومة لتآكل الغاز عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية، وتتجاوز 5000 دورة صدمة حرارية.
مكونات محرك الطائرة النفاثة: بطانات غرفة الاحتراق، ومكونات الناشر، بما يتوافق مع معايير الجيش-الأمراض المنقولة جنسيا-810G.
حماية البيئة والطاقة الجديدة
بطانات محارق النفايات: مقاومة للتآكل المختلط بحمض الهيدروكلوريك وثاني أكسيد الكبريت، معدل التآكل السنوي ≤0.1 مم.
خزانات تخزين الهيدروجين: مقاومة ممتازة لنفاذية الهيدروجين، معامل حساسية هشاشة الهيدروجين <0.1.
رابعاً: المعالجة الحرارية وتقوية السطح
معالجة المحلول
قم بالتسخين إلى 1150-1200 درجة مئوية واتركه لمدة 1-2 ساعة، ثم قم بالتبريد بالماء أو الهواء، مع التحكم في الصلابة لتكون ≤220 HB.
تقنية تعديل السطح
المعالجة بالألومنيوم: تُنتج طبقة من سبيكة الحديد والألومنيوم بسمك 50-100 ميكرومتر، مما يزيد من درجة حرارة مقاومة الأكسدة إلى 1300 درجة مئوية. الرش البلازمي: يُستخدم لتحضير طبقات نيكراليسي، مما ينتج عنه معامل احتكاك ≤0.15 وتحسين مقاومة التآكل بمقدار أربعة أضعاف.
