إنكولوي 800 مقابل إنكولوي 825 - التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

إنكولوي 800 وإنكولوي 825 هما سبيكتان من سبائك النيكل والحديد والكروم تُستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد الكيميائية وتوليد الطاقة وتكرير النفط. يقوم المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع عادةً بوزن المزايا والعيوب بين أداء التآكل، واستقرار درجات الحرارة العالية، وقابلية اللحام، والتكلفة عند الاختيار بينهما. تشمل سياقات القرار النموذجية اختيار درجة لتحمل درجات الحرارة العالية في البيئات المؤكسدة مقابل اختيار مادة لتيارات العمليات الحامضية الشديدة أو المحتوية على الكلوريد.

الفرق الوظيفي الرئيسي هو أداء التآكل في البيئات المائية العدوانية: إنكولوي 825 مُركب لتحسين المقاومة للأحماض المخفضة والتآكل المعزز بالكلوريد (بفضل إضافات الموليبدينوم والنحاس)، بينما إنكولوي 800 مُحسن للقوة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة/التآكل كسبائك أوستنيتية في حالة الصلبة. لهذا السبب، غالبًا ما يتم مقارنة الدرجتين عندما يتعين على المصممين تحقيق توازن بين مقاومة الأحماض/الكلوريد مقابل الخدمة في درجات الحرارة العالية وقيود الميزانية.

1. المعايير والتسميات

المواصفات الرئيسية والتسميات الشائعة:

• ASTM/ASME:
• إنكولوي 800: UNS N08800؛ تشمل المواصفات الشائعة ASTM B409/B409M (أنابيب)، B407 (عمل بارد)، و ASME SB-163.
• إنكولوي 825: UNS N08825؛ يتم توفيرها عادةً وفقًا لـ ASTM B407/B409، ASME SB-163، و B444.
• EN: غالبًا ما يتم الإشارة إلى المعادلات حسب العائلة الكيميائية والتطبيقات؛ تحقق من قوائم EN لأشكال المنتجات المحددة.
• JIS / GB: توجد معادلات إقليمية ولكن تحقق دائمًا من المتطلبات الكيميائية والميكانيكية مقابل أرقام UNS.
• التصنيف: كلاهما سبائك أوستنيتية من النيكل والحديد والكروم (Ni‑Fe‑Cr)، أي، عائلة السبيكة/الفولاذ المقاوم للصدأ - لا يُصنف أي منهما كفولاذ كربوني منخفض السبيكة، أو فولاذ أدوات، أو HSLA.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

فيما يلي نطاقات التركيب التمثيلية (وزن%) التي يتم مواجهتها عادةً في مواصفات المطاحن وبيانات المواد. تختلف القيم حسب شكل المنتج والمواصفة - تأكد من شهادات المنتج للمشتريات.

عنصر	إنكولوي 800 (نطاق نموذجي، وزن%)	إنكولوي 825 (نطاق نموذجي، وزن%)
C	≤ 0.10	≤ 0.05
Mn	≤ 1.0	≤ 1.0
Si	≤ 0.5	≤ 0.5
P	≤ 0.02	≤ 0.02
S	≤ 0.015	≤ 0.015
Cr	19.0 – 23.0	19.5 – 23.5
Ni	30.0 – 35.0	38.0 – 46.0
Mo	— / أثر	2.5 – 3.5
Cu	— / أثر	1.0 – 2.0
Ti / Al (مثبتات)	إضافات صغيرة محكومة (مجمعة)	Ti ≤ 0.6 (تحكم N/CB)
Nb, V, B	عادةً لا شيء	عادةً لا شيء
N	أثر - منخفض	أثر - منخفض
Fe	توازن	توازن

استراتيجية السبيكة وتأثيراتها: - النيكل يثبت المصفوفة الأوستنيتية، مما يمنحها القوة وقابلية التشكيل. زيادة النيكل في 825 تزيد من مقاومة التآكل العامة والليونة. - الكروم يوفر مقاومة للأكسدة والتآكل العام. كلا الدرجتين لهما محتوى كروم مشابه، لذا فإن سلوك الفولاذ المقاوم للصدأ الأساسي قابل للمقارنة. - الموليبدينوم والنحاس في 825 يحسنان بشكل كبير المقاومة للتآكل المحلي (التآكل النقطي، الشقوق) وللهجوم الحمضي المخفض (الأحماض الكبريتيكية، الفوسفورية)، ويقللان من القابلية للتشقق الناتج عن الإجهاد الناتج عن الكلوريد في العديد من الحالات. - إنكولوي 800 يعتمد على محلول صلب من الحديد والنيكل والكروم وألمنيوم/تيتانيوم محكوم للتثبيت عند درجات الحرارة المرتفعة (لحد من ترسيب الكربيد). لا يُركب بشكل أساسي لتحسين مقاومة الأحماض.

3. الميكروهيكل واستجابة المعالجة الحرارية

الميكروهيكل: - كلا السبيكتين أوستنيتيان (مكعب مركزي الوجه). الميكروهيكل الناتج عن التصنيع هو أوستنيت أحادي الطور مع انتشار محتمل من النيتريدات المستقرة أو مراحل قائمة على التيتانيوم/الألمنيوم إذا كانت موجودة بكميات كبيرة. - تم تصميم متغيرات إنكولوي 800 (800H/800HT) لمقاومة الزحف من خلال التحكم في الكربون (800H يحتوي على كربون أعلى) والاستقرار الحراري - هذه المتغيرات تقاوم نمو الحبيبات وترسيب الكربيد بشكل أفضل عند درجات الحرارة العالية. - إنكولوي 825 يبقى أوستنيت مستقر مع تقوية من المحلول الصلب من النيكل، والمراحل الثانوية غير شائعة ما لم تتعرض لدورات حرارية شديدة.

استجابة المعالجة الحرارية: - يتم عادةً توفير كلا السبيكتين في حالة معالجة حرارية/محلول لتذويب الترسيب واستعادة الليونة. معالجة حرارية تليها تبريد سريع تقلل من تكوين الكربيد والمعادن البينية. - التعرض الحراري عند درجات حرارة متوسطة (400–850 درجة مئوية) يمكن أن يعزز ترسيب الكربيد أو المعادن البينية (الكربونيتريد أو مرحلة سيغما حسب الوقت والتركيب)؛ 800 و825 تختلفان في الحساسية بسبب محتوى السبيكة - يمكن أن يعزز موليبدينوم 825 تشكيل المرحلة الثانوية تحت بعض التعرضات الطويلة الأمد. - دورات التطبيع/التبريد والتخمير المستخدمة للفولاذ الكربوني ليست ذات صلة لهذه السبائك الأوستنيتية من النيكل؛ يتم ضبط الخصائص الميكانيكية من خلال المعالجة الحرارية المحلولة والعمل البارد المحكوم، ومن خلال اختيار درجات فرعية محددة (800H/HT).

4. الخصائص الميكانيكية

الخصائص الميكانيكية التمثيلية (حالة معالجة حرارية). القيم الفعلية تعتمد على شكل المنتج، والسماكة، والمعالجة الحرارية - استخدم شهادات المطاحن.

الخاصية (معالجة حرارية)	إنكولوي 800 (نموذجي)	إنكولوي 825 (نموذجي)
قوة الشد (ميغاباسكال)	~480 – 700	~480 – 700
قوة العائد 0.2% (ميغاباسكال)	~200 – 350	~200 – 350
التمدد (%)	~30 – 50	~30 – 50
الصلابة (الصدم)	جيدة، غير حساسة للشقوق عند درجة حرارة الغرفة	جيدة، غير حساسة للشقوق عند درجة حرارة الغرفة
الصلابة (HB)	~140 – 220	~140 – 220

التفسير: - الخصائص الميكانيكية عند درجة حرارة الغرفة متشابهة بشكل عام في حالة المعالجة الحرارية بفضل المصفوفة الأوستنيتية. الاختلافات أكثر تحديدًا للتطبيق: توفر متغيرات 800H/HT قوة زحف أفضل عند درجات الحرارة المرتفعة بسبب التحكم في الكربون والمعالجة؛ 825 ليست مخصصة لتطبيقات الزحف العالية. - الصلابة والليونة قابلة للمقارنة بشكل عام؛ يساعد محتوى النيكل في الحفاظ على الليونة عند درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة الكسر الهش.

5. قابلية اللحام

تعتبر كلا السبيكتين قابلة للحام بواسطة طرق الانصهار والمقاومة القياسية، ولكن الانتباه إلى الإجراءات والمعالجة بعد اللحام ضروري لأداء الخدمة.

عوامل قابلية اللحام: - يقلل محتوى الكربون المنخفض من القابلية للتصلب في منطقة التأثير الحراري؛ تؤثر العناصر المتبقية (الموليبدينوم، النحاس) على سلوك تشقق التصلب وتركيب معدن اللحام. - نظرًا لأن كلاهما سبائك أوستنيتية ذات صلابة منخفضة، فإن التسخين المسبق عادةً ما يكون غير ضروري؛ ومع ذلك، فإن تأهيل إجراء اللحام مطلوب للخدمات الحرجة.

مؤشرات الكربون المكافئ وقابلية اللحام المفيدة (تفسير نوعي): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ و $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• التفسيرات: تشير قيم $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ الأعلى إلى خطر أكبر من التشقق البارد والحاجة إلى تسخين مسبق/معالجة حرارية بعد اللحام. عادةً ما تقع كلا السبيكتين في منطقة تشير إلى قابلية لحام جيدة ولكن النيكل الأعلى في 825 ووجود الموليبدينوم/النحاس يرفع المؤشرات بشكل معتدل مقارنةً بـ 800.
• ملاحظة عملية: استخدم معدن تعبئة متطابق أو متجاوز موصى به من قبل الموردين لتوافق الخصائص الميكانيكية والتآكل؛ تحكم في درجة حرارة التداخل وتجنب التخفيف المفرط عند اللحام في خدمة تآكل.

6. التآكل وحماية السطح

• للعلاجات غير المقاومة للصدأ: غير قابلة للتطبيق - كلاهما سبائك مقاومة للتآكل (سبائك النيكل المقاوم للصدأ/HP). يمكن استخدام الطلاءات السطحية (الطلاء، الرش الحراري، التغطية) لحماية ميكانيكية أو جمالية إضافية ولكن لا يمكن أن تحل محل اختيار السبيكة في الوسائط التآكلية.
• يمكن تقريب مقاومة التآكل المحلي للسبائك المقاومة للصدأ باستخدام PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• تطبيق PREN: إنه الأكثر فائدة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي حيث تعزز إضافات الموليبدينوم والنيتروجين مقاومة التآكل النقطي بشكل كبير. إنكولوي 825، مع وجود موليبدينوم قابل للقياس، سيظهر PREN أعلى من إنكولوي 800 (الذي يحتوي على موليبدينوم ضئيل)، مما يشير إلى مقاومة أفضل للتآكل النقطي والشقوق في البيئات المحتوية على الكلوريد.
• ملخص نوعي للتآكل:
• إنكولوي 825: مقاومة متفوقة للأحماض المخفضة (الكبريتيكية، الفوسفورية)، مقاومة جيدة للتشقق الناتج عن الإجهاد الناتج عن الكلوريد في العديد من ظروف العمليات، وتحسين مقاومة التآكل النقطي/الشقوق بفضل الموليبدينوم والنحاس.
• إنكولوي 800: مقاومة ممتازة للأكسدة والتآكل العام عند درجات الحرارة العالية ومقاومة جيدة للبيئات المؤكسدة/الكربونية؛ أقل قدرة من 825 في أنظمة التآكل الحامضي أو المحلي العدوانية.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• التشكيل: كلا السبيكتين يتشكل وينحني بشكل معقول في الحالة المعالجة حراريًا؛ يتطلبان أشعة انحناء أكبر من الفولاذ الطري بسبب انخفاض معامل المرونة وزيادة الارتداد. يزيد التشكيل البارد من تصلب العمل؛ قد تكون معالجة حرارية متوسطة مطلوبة للتشكيل الشديد.
• قابلية التشغيل: تعتبر سبائك النيكل أكثر صعوبة في التشغيل من الفولاذ الفريتي - انخفاض الموصلية الحرارية، وزيادة القوة، وتصلب العمل يتطلب أدوات قوية، وسرعات قطع منخفضة، وتحكم جيد في الرقائق، ومبرد. إنكولوي 825 (النيكل الأعلى) غالبًا ما يكون أكثر قابلية للتشغيل قليلاً من بعض سبائك النيكل الأعلى ولكن لا يزال يمثل تحديًا مقارنة بالفولاذ الكربوني؛ إنكولوي 800 قابل للمقارنة.
• التشطيب: الطحن السطحي، والتلميع، والتشطيب المتعلق باللحام يتبع الممارسات القياسية لسبائك النيكل؛ تعتبر المعالجة السطحية أقل صلة من الفولاذ المقاوم للصدأ ولكن قد تكون هناك حاجة لتنظيف وتحليل محكوم لاستعادة أداء التآكل بعد التصنيع.

8. التطبيقات النموذجية

إنكولوي 800 (الاستخدامات الشائعة)	إنكولوي 825 (الاستخدامات الشائعة)
مكونات فرن عالية الحرارة، مبادلات حرارية، وأنابيب مولد البخار (البيئات المؤكسدة)	معدات معالجة كيميائية تتعامل مع الأحماض الكبريتيكية، الفوسفورية، والعضوية
أنابيب وأنابيب في محطات الطاقة (تآكل معتدل، درجة حرارة عالية)	أنابيب، أوعية، وتركيبات في أنظمة التحليل الحمضي، والأسمدة، والأنظمة البحرية
عناصر في مصلحات البتروكيماويات، أنابيب إشعاعية	مبادلات حرارية، شفة، وتغطية لحام حيث تكون مقاومة الكلوريد/التآكل النقطي مطلوبة
مكونات تتطلب استقرارًا ضد الكربنة والأكسدة	بيئات العمليات الكيميائية الرطبة، حيث تكون الظروف المخفضة والتآكل المحلي مصدر قلق

مبررات الاختيار: - اختر إنكولوي 800 عندما تكون القوة عند درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة، وكفاءة التكلفة هي الأولويات، ولا تكون سوائل العملية مخفضة بشكل عدواني أو غنية بالكلوريد. - اختر إنكولوي 825 عندما يكون التآكل المائي في الأحماض المخفضة، ووجود الكلوريد، أو مقاومة التآكل المحلي هو مطلب أساسي.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة النسبية: إنكولوي 825 عادةً ما يكون أكثر تكلفة من إنكولوي 800 بسبب زيادة النيكل وإضافة الموليبدينوم والنحاس. تتقلب أسعار السوق مع أسواق النيكل والموليبدينوم.
• التوافر: كلا الدرجتين متاحة عادةً في جميع أنحاء العالم في شكل ألواح، وأوراق، ولفائف، وأنابيب، وأنابيب، وقضبان. إنكولوي 800 (ومتغيراته ذات درجات الحرارة العالية) شائعة في سلاسل إمداد الطاقة والبتروكيماويات؛ 825 هو اختيار قياسي في سلاسل إمداد الكيمياء والبحرية. قد تكون أوقات التسليم أطول لأشكال المنتجات الخاصة والأقطار أو السماكات الكبيرة.

10. الملخص والتوصية

جدول الملخص (نوعي):

السمة	إنكولوي 800	إنكولوي 825
قابلية اللحام	جيدة جدًا (إجراءات قياسية)	جيدة جدًا (توصيات التحكم في الإجراءات)
القوة - الصلابة	استقرار حراري عالي (خصوصًا 800H/HT)	صلابة جيدة؛ ليست للاستخدامات العالية الزحف
التآكل (حمضي/كلوريد)	معتدل (تآكل عام/أكسدة)	متفوق (أحماض مخفضة، مقاومة للتآكل النقطي/الشقوق)
التكلفة	أقل	أعلى

التوصيات: - اختر إنكولوي 800 إذا: - كانت درجة حرارة الخدمة أو مقاومة الأكسدة هي المحرك الرئيسي (مثل، مبادلات حرارية عالية الحرارة، أنابيب إشعاعية). - لم تكن بيئة العملية مخفضة بشكل قوي أو تحتوي على الكلوريد وضغوط الميزانية تفضل سبيكة النيكل والحديد والكروم ذات التكلفة المنخفضة. - كانت مقاومة الزحف مطلوبة (اختر متغيرات 800H/800HT).

• اختر إنكولوي 825 إذا:
• كانت الخدمة تحتوي على أحماض مخفضة (كبريتيكية، فوسفورية) أو تركيزات كبيرة من الكلوريد حيث يكون التآكل المحلي أو SCC مصدر قلق.
• كانت مقاومة متفوقة للتآكل النقطي، والشقوق، وهجوم الأحماض مطلوبة، وكانت التكلفة الإضافية مبررة من خلال تقليل الصيانة وزيادة العمر.
• كان التطبيق يتضمن كيميائيات مؤكسدة ومخفضة مختلطة حيث توفر إضافات الموليبدينوم والنحاس مزايا واضحة.

ملاحظة نهائية: كلا السبيكتين هما خيارات هندسية قوية؛ يعتمد الاختيار الصحيح على مراجعة دقيقة لكيمياء العملية، ودرجة الحرارة، والتحميل الميكانيكي (بما في ذلك الزحف)، وقيود التصنيع، وتكلفة دورة الحياة. تأكد دائمًا من المتطلبات الكيميائية والميكانيكية الدقيقة مع شهادات المطاحن واستشر متخصصي التآكل للبيئات الحرجة أو الجديدة.