آلیاژ هستلوی؛ آشنایی با کاربرد و انواع گریدهای آن

هر کدام از محصولات فولادی و فلزی را می‌توان به محصولات باکیفیت‌تر و مقاوم‌تری تبدیل کرد. یکی از این محصولات آلیاژی که کاربردهای متفاوتی در صنعت دارد و در گریدهای مختلف تولید می‌شود، آلیاژ هستلوی Hastelloy است. این سوپرآلیاژ به دلیل ترکیبات کروم، مولیبدن (عامل اصلی مقاومت) و نیکل بسیار مقاوم بوده و ساختاری شبیه آلیاژ اینکونل دارد. هستلوی معمولا در مقابل خوردگی، اکسیداسیون و تنش‌های شدید، مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهد. لازم به توضیح است که تولید هستلوی فرآیند پیچیده‌ای دارد که شامل آمیختن تعداد زیادی از عناصر از جمله تنگستن، کربن، تیتانیوم، آلومینیوم، منگنز، مس، کبالت و کروم است. در ادامه به معرفی این آلیاژ خاص و پرکاربرد می‌پردازیم. در سایت پیوان قیمت ورق استیل نیز به صورت روزانه درج می‌شود. 

کاربرد آلیاژ هستلوی

آلیاژ هستلوی در فرم‌های مختلفی مانند شفت، حلقه، ورق و صفحه، تولید و بسته‌بندی می‌شوند که بدون در نظر گرفتن شکل نهایی و عرضه شده آن به طور کلی در محیط‌هایی با دمای بالا یا خلاء(شیمیایی استاتیک) استفاده می‌شوند. آلیاژ  هستلوی به دلیل قیمت و عملکرد مناسب معمولا برای مصارف مواد خورنده بسیار محبوب است و نسبت به سایر آلیاژهای فولاد قابل اطمینان‌تر می‌باشد. به طور کلی امروزه از مهمترین کارکرد‌های این آلیاژ  استفاده در محفظه‌‌های تحت فشار، راکتورهای اتمی، ساخت خطوط لوله و انواع شیرها در صنایع شیمیایی، تجهیزات حفاری چاه، استخراج و پالایش گاز، راکتورهای شیمیایی، چاه‌‌ها و پالایشگاه‌‌های نفت و گاز برای تجهیزاتی که در معرض گازهای ترش قرار دارند و عامل اصلی خوردگی تجهیزات سولفید هیدروژن هستند و در نهایت از ساخت پره‌‌های توربین جت و قطعات مختلف موتور در دماهای زیاد می‌توان نام برد. لازم به ذکر است که هستلوی در برابر موادی مانند استیک آنید، گاز کلر مرطوب، اسیدسولفوریک، اسید کلریک، اسید فرمیک، فسفریک اسید و هیپوکلریت (آب ژاول) مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد.

مطلب پیشنهادی: کاربرد ورق پانچ متال

انواع آلیاژ هستلوی

این آلیاژ در گریدهای متنوعی تولید می‌شود که هر کدام دارای ویژگی‌های خاص خود است. انواع آن شامل هستلوی B3، هستلوی X، هستلوی G، هستلوی C4 و هستلوی C276 است که مهم‌ترین آن‌ها را به اختصار توضیح می‌دهیم:

هستلوی X

این آلیاژ از نیکل، آهن، کروم و مولیبدن ساخته می‌شود و از کاربردهای اصلی این گرید مقاومت بالای آن در برابر مواد اکسیدکننده، قابلیت ساخت و مقاومت در دمای بالا است و عموما در صنایع شیمیایی کاربرد دارد. آلیاژ هستلوی گرید X می‌تواند در محیط‌هایی با دمای حداکثر 1500 درجه فارنهایت استحکام خود را حفظ ‌کند. لازم به توضیح است این آلیاژ در برابر شرایط و موقعیت‌هایی که فلز از بین می‌رود(کوبوراسیون و یا نیتروژن دهی) بسیار مقاوم است.

هستلوی C276

از سه عنصر نیکل، مولیبدن و کروم ساخته می‌شود و تمامی متخصصان آن را به واسطه مقاومت در برابر خوردگی زیاد می‌شناسند به همین دلیل در وضعیت کنونی یکی از پرکاربردترین آلیاژها برای مصارف عمومی محسوب می‌شود. کارشناسان هستلوی C276 را نوع بهبود یافته گرید C قلمداد می‌کنند. این آلیاژ را می‌توان فراگیرترین آلیاژ مقاوم به خوردگی دانست، چرا که در برابر خوردگی شیاری و خوردگی حفرگی عملکرد قابل قبولی دارد، به همین دلیل بیشتر در چاه‌ها و پالایشگاه‌های نفت و گاز کاربرد دارد. آلیاژ هستلوی C-276 دارای قابلیت جوشکاری بسیار خوبی است. جوشکاری این آلیاژ با فرآیندهای SMAW, GTAW و GMAW امکان پذیر است. الکترودهای جوشکاری Inconel C-276 و Inco-weld 686 CPT در فرآیند SMAW و فیلرهای Inconel C276 و Inco-Weld 686 CPT در فرآیندهای GTAW و GMAW مورد استفاده قرار می‌گیرند. در جوشکاری این آلیاژ جایی که مقاومت خوردگی بالایی مورد نیاز است از فیلرها و یا الکترودهای Inco-Weld CPT 686 استفاده می‌شود، ولی باید به این نکته توجه شود که در صورت استفاده از این فیلر و الکترود استحکام ناحیه جوش از استحکام فلز پایه بسیار بیشتر خواهد بود.

هستلوی B3

ترکیب اصلی این آلیاژ نیکل و مولیبدن است و در مقابل هیدروکلریک اسید بیشترین مقاومت را از خود نشان می‌دهد. این آلیاژ در برابر خوردگی شیار چاقویی(خوردگی کاردی) و خوردگی مناطق جوشکاری شده مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد. این آلیاژ در انواع میلگرد، لوله و ورق تولید می‌شود و در صنایع مختلف کاربرد دارد. پایداری حرارتی آلیاژ B3 بسیار قابل توجه است، لذا ساخت و تولید آن راحت بوده و از داکتیلیته مناسبی سود می‌برد و برای چرخه‌های حرارتی مناسب‌تر است. این آلیاژ به دلیل فقدان عنصر کروم باید از محیط‌های اسیدی و نمک‌های اکسیدکننده دور باشد.

هستلوی G

در آلیاژ هستلوی G علاوه بر نیکل، کروم و مولیبدن از نوعی آهن نیز به‌ صورت خالص استفاده می‌شود، به همین دلیل هم برای محیط‌های اکسایشی و هم کاهشی جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. از جمله موادی که این گرید در برابرشان عملکرد خوبی دارد، می‌توان به سولفوریک اسید و فسفریک اسید اشاره کرد. یکی از مهمترین مزیت‌‌های این نوع هستلوی مقاومت آن در برابر سیالات اسیدی و بازی می‌باشد که در صنایع مختلف بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آلیاژ هستلوی G به طور گسترده‌ای در سیستم‌های گوگردزدایی، گاز دودکش و در انواع دیگر تجهیزات کنترل آلودگی و هم‌چنین در تجهیزات صنعت کاغذ و کاغذ استفاده می‌شود.

ترکیب شیمیایی هستلوی

مهمترین نکته در مورد هستلوی این است که مانند برخی دیگر از محصولات فولادی تنها در شرایط نرمال نسبت به خوردگی مقاوم نیست، بلکه در برابر شرایط نامتعادل مختلف مانند وجود تنش‌های شدید و دماهای بالا نیز این مقاومت خود را به خوبی حفظ می‌کند و از این نظر در برخی صنایع اهمیت بسیار بالایی دارد. البته این آلیاژ برای مصارف شیمیایی نیز بسیار کاربردی است زیرا در برابر مواد اکسیدکننده عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. به غیر از نیکل عناصری مانند کروم و یا مولیبدن که به پروفیل‌های این آلیاژ افزوده می‌شوند، نیز موجب افزایش استحکام هستلوی می‌شوند.

مطلب پیشنهادی: کنسانتره آهن چیست؟

عملیات حرارتی تولید آلیاژ هستلوی

یکی از مهم‌‌ترین مکانیسم‌‌های مقاومت به خزش هستلوی که آن را نسبت به دماهای بالا مقاوم می‌کند، قابلیت رسوب سختی یا به ‌عبارت‌ دیگر پیر سختی ‌پذیری آن است. برای ایجاد خواص فوق‌‌العاده این آلیاژها محلول فوق اشباع سوپر آلیاژ در زمان مشخصی در دمای 1177 درجه سانتی ‌گراد حرارت داده می‌‌شود و سپس در آب سرد آن را غرق می‌‌کنند. همچنین آنیل این سوپر آلیاژ برخلاف تعداد زیادی از فلزات، با خنک ‌سازی در کوره نباید همراه باشد، زیرا باعث رسوب فاز دوم در مرز دانه‌ها و تردی آن می‌گردد. لازم به ذکر است که این سوپر آلیاژ قابلیت فرم پذیری و جوش‌ پذیری مناسبی نیز دارد. به یاد داشته باشید که جوشکاری این سوپر آلیاژها با سیم جوش‌‌هایی از جنس خودشان انجام می‌شود.

استفاده از انواع گریدهای آلیاژ هستلوی در صنایع بزرگ و کوچک به دلیل مقاومت بالای آن‌ها در برابر تنش‌‌های قوی و مواد خورنده از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. همچنین ممکن است به دلیل فرآیند پیچیده تولید آن و نوع عناصری که برای ساخت به کار می‌رود، نسبت به برخی آلیاژهای قابل استفاده دیگر گران‌‌تر باشند. اما در صورتی ‌که دیدگاهی آینده‌نگر داشته باشید، متوجه می‌‌شوید که استفاده از این آلیاژ در طولانی ‌مدت مقرون به ‌صرفه‌تر هستند.

خواص مکانیکی آلیاژ هستلوی

آلیاژ هستلوی یک ماده بسیار کم کربن مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر دمای بالاست، زیرا دارای مقاومت عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون و منطقه متاثر از جوش است. مقاومت این ماده خورنده است، پایداری حرارتی و فرآیندپذیری طولانی مدت خوبی دارد و در محیط‌های صنعتی خشن مانند مواد شیمیایی کشاورزی، تأسیسات هسته‌ای و بیوداروها استفاده می‌شود. همچنین دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی، مقاومت در برابر خوردگی یکنواخت و مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای در محیط اکسیژن مرطوب، اسید سولفوره، اسید استیک، اسید فرمیک و نمک‌های اکسید‌کننده قوی است. بنابراین در صنایع شیمیایی نیز کاربرد فراوانی دارد. رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی طلا بسیار کمتر از فولاد کم‌کربن است؛ درحالی‌که مقاومت و سرعت انبساط بسیار بیشتر از فولاد کم‌کربن است.

بیشتر بخوانید: ورق کله گاوی

سایر فلزات صنعتی مهم مانند آلیاژ هستلوی

در کنار آلیاژهای هستلوی، برخی دیگر از آلیاژهای فولاد هستند که از نظر فنی به دلیل ترکیبات و ویژگی‌‌های فوق‌العاده  جزء سوپر آلیاژهای فولاد محسوب می‌‌شوند و هر کدام کاربردهای خاصی دارند که عبارتند از:

• مونل
• استنلس استیل
• برنج
• چدن
• آلومینیوم
• فولاد
• اینکونل

سخن پایانی

در این مقاله از مجموعه مقالات دانشنامه فولاد به معرفی آلیاژ هستلوی، کاربرد و انواع گریدهای آن پرداختیم. همچنین ویژگی‌هایی را که باعث شده است هستلوی به یکی از آلیاژهای پرکاربرد و محبوب تبدیل شود، شرح داده‌ایم. دانشنامه فولاد سایت پیوان هر روزه با یک محتوای کاربردی در حوزه آهن و فولاد و صنعت‌های مختلف به‌روز می‌شود.