بومكس 88 الفولاذ المقاوم للصدأ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

بومكس 88 هو فولاذ مقاوم للصدأ من نوع أوستنيتي عالي الأداء معروف بمقاومته الاستثنائية للتآكل وخصائصه الميكانيكية. يصنف باعتباره درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ، يتكون بومكس 88 أساسًا من الحديد والكروم والنيكل والموليبدينوم، مما يساهم في خصائصه القوية. تعزز عناصر السبائك في بومكس 88 مقاومته للتآكل الناتج عن الحفر والشقوق، مما يجعله مناسبًا للبيئات الصعبة، لا سيما في الصناعات الكيميائية والبحرية.

نظرة شاملة

بومكس 88 يصنف كفولاذ مقاوم للصدأ من نوع أوستنيتي، الذي يتميز ببنيته البلورية المكعبة المركزية الوجوه (FCC). توفر هذه البنية صلابة ومرونة ممتازتين، حتى في درجات الحرارة المنخفضة. تشمل عناصر السبائك الرئيسية:

• الكروم (Cr): يتواجد عادة بنسبة تتراوح بين 18-20%، يعزز الكروم مقاومة التآكل ويساهم في تكوين طبقة أكسيدية سلبية على سطح الفولاذ.
• النيكل (Ni): يتواجد عادة بتركيزات تتراوح بين 8-10%، يحسن النيكل صلابة الفولاذ ومرونته، فضلاً عن مقاومته للتآكل.
• الموليبدينوم (Mo): يتواجد عادة بنسبة تتراوح بين 2-3%، يعزز الموليبدينوم مقاومة الفولاذ للحفر والتآكل الناتج عن الشقوق، لا سيما في البيئات الغنية بالكلوريد.

تشمل الخصائص الهامة لبومكس 88 قوة الشد العالية، قابلية جيدة للحام، ومقاومة ممتازة لمجموعة متنوعة من العوامل المسببة للتآكل. تشمل مزاياه الرئيسية قدرته على تحمل البيئات القاسية، مما يجعله مثالياً للاستخدام في صناعات معالجة الأغذية، والصناعات الكيميائية، والبحرية. ومع ذلك، قد يكون أكثر تكلفة من درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى وقد يكون من الصعب تشكيله بسبب صلابته.

تاريخيًا، حصل بومكس 88 على اعتراف لموثوقيته في التطبيقات الحرجة، مما جعله خيارًا مفضلًا بين المهندسين والمصممين الذين يسعون إلى مواد عالية الأداء.

أسماء بديلة، معايير، وما يعادلها

المنظمة القياسية	التسمية/الدرجة	البلد/المنطقة الأصلية	الملاحظات/الملاحظات
UNS	S31600	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب إلى AISI 316
AISI/SAE	316	الولايات المتحدة الأمريكية	فروقات تركيبية بسيطة
ASTM	A240	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفات معيارية لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ
EN	1.4401	أوروبا	يعادل AISI 316
JIS	SUS316	اليابان	خصائص مماثلة، يستخدم على نطاق واسع في اليابان

بينما يتم مقارنة بومكس 88 غالبًا بـ AISI 316، من المهم أن نلاحظ أن بومكس 88 قد يقدم قدرة محسنة على مقاومة التآكل في بيئات معينة بسبب تركيبته الفريدة. إن وجود الموليبدينوم في تركيزات أعلى يعزز من أدائه في ظروف غنية بالكلوريد، مما يجعله خيارًا متفوقًا للتطبيقات البحرية.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والإسم)	نطاق النسبة (%)
Fe (حديد)	الرصيد
Cr (كروم)	18.0 - 20.0
Ni (نيكل)	8.0 - 10.0
Mo (موليبدينوم)	2.0 - 3.0
C (كربون)	≤ 0.03
Mn (منغنيز)	≤ 2.0
Si (سيليكون)	≤ 1.0
P (فوسفور)	≤ 0.045
S (كبريت)	≤ 0.03

الدور الرئيسي للكروم هو توفير مقاومة التآكل، بينما يعزز النيكل المرونة والصلابة. يحسن الموليبدينوم بشكل كبير مقاومة الحفر والتآكل الناتج عن الشقوق، لا سيما في البيئات الغنية بالكلوريد. إن انخفاض محتوى الكربون يقلل من خطر ترسب الكربيدات، مما قد يؤدي إلى تآكل بين الحبيبات.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	القيمة/النطاق النموذجي (المتري - وحدات SI)	القيمة/النطاق النموذجي (وحدات إمبراطورية)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	مخمرة	620 - 720 ميغاباسكال	90 - 104 كيلوپوند لكل بوصة	ASTM E8
قوة الخضوع (0.2% انزلاق)	مخمرة	290 - 310 ميغاباسكال	42 - 45 كيلوپوند لكل بوصة	ASTM E8
التمدد	مخمرة	40%	40%	ASTM E8
تقليل المساحة	مخمرة	60%	60%	ASTM E8
الصلابة (روكويل B)	مخمرة	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
قوة الصدمات	-40 درجة مئوية	50 جول	37 قدم-رطل	ASTM E23

يجعل الجمع بين قوة الشد العالية وقوة الخضوع، إلى جانب خصائص التمدد الممتازة، بومكس 88 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب تحميلًا ميكانيكيًا عاليًا وسلامة هيكلية. إن صلابته عند درجات الحرارة المنخفضة تعتبر ميزة مفيدة بشكل خاص في التطبيقات الكريوجينية.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (المتري - وحدات SI)	القيمة (وحدات إمبراطورية)
الكثافة	-	7.98 غرام/سم³	0.288 رطل/بوصة³
نقطة/نطاق الانصهار	-	1400 - 1450 درجة مئوية	2552 - 2642 درجة فهرنهايت
التوصيل الحراري	20 درجة مئوية	16 واط/م·ك	92 وحدة حرارية بريطانية·بوصة/(ساعات·قدم²·درجة فهرنهايت)
السعة الحرارية النوعية	20 درجة مئوية	500 جول/كغ·ك	0.119 وحدة حرارية بريطانية/رطل·درجة فهرنهايت
المقاومة الكهربائية	20 درجة مئوية	0.72 ميكروأوم·م	0.0000013 أوم·بوصة
معامل التمدد الحراري	20 - 100 درجة مئوية	16.0 × 10⁻⁶ ك⁻¹	8.9 × 10⁻⁶ درجة فهرنهايت⁻¹

تشير كثافة بومكس 88 إلى وزنه الكبير، وهو اعتبار في التطبيقات التي يكون فيها توفير الوزن أمرًا بالغ الأهمية. تشير التوصيلية الحرارية والسعة الحرارية النوعية إلى ملاءمته للتطبيقات التي تتطلب إدارة حرارية، بينما تعتبر المقاومة الكهربائية ذات صلة في التطبيقات الكهربائية.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°م/°ف)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الكلوريدات	3-10	20-60 / 68-140	ممتاز	خطر الحفر
حمض الكبريتيك	10-30	20-40 / 68-104	جيد	مقاومة متوسطة
حمض الهيدروكلوريك	5-20	20-40 / 68-104	عادل	عرضة للحفر
حمض الأسيتيك	5-20	20-60 / 68-140	جيد	خطر التآكل الموضعي
ماء البحر	-	20-60 / 68-140	ممتاز	مقاومة عالية

يظهر بومكس 88 مقاومة ممتازة للتآكل في بيئات متعددة، لا سيما في الظروف الغنية بالكلوريد، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات البحرية. ومع ذلك، فإنه عرضة للحفر في حلول الكلوريد عالية التركيز ويجب استخدامه بحذر في مثل هذه البيئات.

عند مقارنته مع درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى مثل AISI 316 والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، غالبًا ما يتفوق بومكس 88 من حيث مقاومة الحفر بفضل محتواه الأعلى من الموليبدينوم. مما يجعله الخيار المفضل للتطبيقات في البيئات العدائية، مثل منصات النفط البحرية ومصانع معالجة المواد الكيميائية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°م)	درجة الحرارة (°ف)	الملاحظات
درجة الحرارة القصوى للخدمة المستمرة	800	1472	مناسب للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية
درجة الحرارة القصوى للخدمة المتقطعة	870	1598	تعرض قصير الأجل فقط
درجة حرارة التقشير	900	1652	خطر الأكسدة فوق هذه الدرجة
اعتبارات قوة الزحف	600	1112	يبدأ في الانخفاض بشكل كبير

يحافظ بومكس 88 على خصائصه الميكانيكية عند درجات حرارة مرتفعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. ومع ذلك، يجب اتخاذ الحيطة لتجنب التعرض المطول لدرجات حرارة أعلى من 800 °م، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى الأكسدة وتدهور خصائص المواد.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن المساعد الموصى به (تصنيف AWS)	الغاز/الوصل العادي النموذجي	ملاحظات
لحام TIG	ER316L	الأرجون	قابلية لحام ممتازة
لحام MIG	ER316L	الأرجون + CO₂	جيد للأقسام الرقيقة
لحام القضبان	E316L	-	يتطلب تسخين مسبق

بومكس 88 عالي القابلية للحام، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من عمليات اللحام. قد يكون من الضروري تسخين الأجزاء السميكة مسبقًا لتقليل خطر الانكسار. يمكن أن تعزز معالجة الحرارة بعد اللحام الخصائص الميكانيكية وتخفف من الضغوط المتبقية.

قابلية التشغيل

معامل التشغيل	بومكس 88	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	30%	100%	يتطلب سرعات قطع أبطأ
سرعة القطع النموذجية	20 م/دقيقة	60 م/دقيقة	استخدام أدوات كربيد

بومكس 88 لديه قابلية تشغيل أقل مقارنة بالفولاذ الكربوني، مما يتطلب استخدام أدوات متخصصة وسرعات قطع أبطأ. من الضروري توفير التبريد والتشحيم المناسبين لمنع تآكل الأدوات.

قابلية التشكيل

يظهر بومكس 88 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح لعمليات التشكيل البارد والحار. ومع ذلك، بسبب خصائصه في العمل الصلب، يجب الانتباه بعناية إلى أنصاف الأقطار ونقنيات التشكيل لتجنب الكسر.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°م/°ف)	الوقت النموذجي للنقع	طريقة التبريد	الغرض الرئيسي / النتيجة المتوقعة
تسخين المحاليل	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 دقيقة	هواء	ذوبان الكربيدات
تخفيف الضغوط	300 - 400 / 572 - 752	ساعة واحدة	هواء	تقليل الضغوط المتبقية

تعزز عمليات معالجة الحرارة مثل تسخين المحاليل مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية لبومكس 88 من خلال إذابة الكربيدات وتعزيز بنية دقيقة متجانسة.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال تطبيق محدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
معالجة المواد الكيميائية	المفاعلات وخزانات التخزين	مقاومة التآكل، القوة	مقاومة عالية للمواد الكيميائية العدائية
الهندسة البحرية	مكونات السفن	مقاومة الحفر، الصلابة	أداء ممتاز في ماء البحر
معالجة الأغذية	المعدات والأنابيب	قابلية التنظيف، مقاومة التآكل	تفي بمعايير النظافة
النفط والغاز	المنصات البحرية	قوة عالية، مقاومة للتآكل	موثوقية في البيئات القاسية

تشمل التطبيقات الأخرى:

• المعدات الصيدلانية
• مبادلات الحرارة
• الأوعية المضغوطة
• التطبيقات المعمارية

يتم اختيار بومكس 88 لقدرته الفائقة على مقاومة التآكل وخصائصه الميكانيكية، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات الحرجة حيث تعتبر الموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	بومكس 88	AISI 316	الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج	ملاحظة مختصرة حول الإيجابيات/السلبيات أو الموازنة
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	قوة شد عالية	قوة شد معتدلة	قوة شد عالية	يوفر بومكس 88 قوة متفوقة
الجانب الرئيسي لمقاومة التآكل	ممتاز في الكلوريدات	جيد في الكلوريدات	ممتاز في الكلوريدات	بومكس 88 أكثر مقاومة للحفر
قابلية اللحام	ممتازة	جيدة	معتدلة	بومكس 88 أسهل في اللحام
قابلية التشغيل	معتدلة	جيدة	ضعيفة	يتطلب أدوات متخصصة
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	معتدلة	أداء مشابه
التكلفة النسبية التقريبية	أعلى	معتدلة	أعلى	قد تكون التكلفة مبررة بناءً على الأداء
التوفر النموذجي	معتدل	مرتفع	معتدل	يتوفر AISI 316 بشكل أكثر شيوعًا

عند اختيار بومكس 88، تشمل الاعتبارات التكلفة الفعالة بالنسبة للأداء، التوافر، ومتطلبات التطبيق المحددة. تجعل خصائصه الفريدة مناسبة للتطبيقات المتخصصة حيث قد لا تكون الفولاذ المقاوم للصدأ القياسية كافية. بالإضافة إلى ذلك، فإن خصائصه المغناطيسية شبه معدومة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مواد غير مغناطيسية.

باختصار، يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ بومكس 88 مادة عالية الأداء تتفوق في البيئات الصعبة، حيث تقدم مجموعة فريدة من القوة، ومقاومة التآكل، وقابلية اللحام. يجب أن يستند اختياره إلى فهم شامل لمتطلبات التطبيق المحددة وظروف البيئة.