מָבוֹא
לוח פלדה AL-6XNהיא פלדת אל-חלד סופר-אוסטנית.
השם "AL-6XN" מגיע מהמאפיינים העיקריים שלו: Al עבור סגסוגת, 6 עבור 6% מוליבדן, ו-XN עבור חנקן נוסף. הייעוד הרשמי של סגסוגת זו הוא UNS N08367, והיא נמכרת גם בשמות כמו INCOLOY® 25-6HN ו-6Mo. AL-6XN הוא סימן מסחרי רשום של ATI Properties, LLC, אך מפעלים רבים מייצרים חומר שווה ערך תחת ייעוד UNS N08367.
הרכב כימי של לוח AL-6XN
|
אֵלֵמֶנט |
משקל % |
מה זה עושה |
|
ניקל (ני) |
23.5 – 25.5 |
מספק עמידות בפני פיצוח קורוזיה במתח; מייצב את המבנה האוסטניטי |
|
Chromium (Cr) |
20.0 – 22.0 |
יוצר את שכבת התחמוצת הפסיבית העומדת בפני קורוזיה כללית |
|
מוליבדן (מו) |
6.0 – 7.0 |
חוסם התקפת חריצים וחריצים מכלורידים |
|
חנקן (N) |
0.18 – 0.25 |
מחזק את הסגסוגת ומשפר עוד יותר את ההתנגדות לחריצים |
|
פחמן (C) |
פחות או שווה ל-0.03 |
פחמן נמוך מונע משקעי קרביד במהלך הריתוך |
|
מנגן (Mn) |
פחות או שווה ל-2.00 |
מסייע בהתחמצנות במהלך ייצור פלדה |
|
סיליקון (Si) |
פחות או שווה ל-1.00 |
משפר את עמידות החמצון |
|
נחושת (Cu) |
פחות או שווה ל-0.75 |
משפר עמידות לחומצות מסוימות |
|
ברזל (Fe) |
יתרה (בערך. 41–47%) |
מתכת בסיס שמחזיקה הכל ביחד |
מקורות נתונים: ויקיפדיה, Corrosionpedia, Fushun Special Steel, Lork Alloy
המאפיין החשוב ביותר בכימיה של AL-6XN הוא השילוב של מוליבדן גבוה (6%) וחנקן (0.2%). PREN מחושב באמצעות הנוסחה: PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. עבור AL-6XN, ה-PREN הוא בערך 45, שהוא כמעט כפול מזה של נירוסטה 316L סטנדרטית.
מאפיינים מכניים של לוח AL-6XN
AL-6XN הוא לא רק עמיד בפני קורוזיה--הוא גם חזק מאוד. בגלל תכולת החנקן שלו, יש לו חוזק מתיחה גבוה יותר מאשר פלדות אל-חלד אוסטניטיות נפוצות, תוך שמירה על גמישות מעולה וקשיחות השפעה.
מאפיינים מכניים (טמפרטורת החדר, מצב חישול)
|
נֶכֶס |
ערך (מדד) |
ערך (אימפריאלי) |
|
חוזק מתיחה (אולטימטיבי) |
680 - 770 MPa |
98,600 - 111,600 psi |
|
חוזק תשואה (קיזוז של 0.2%) |
300 - 393 MPa |
43,500 - 57,000 psi |
|
התארכות בהפסקה |
35 – 50% |
35 – 50% |
|
קַשִׁיוּת |
פחות או שווה ל-90 HRB |
פחות או שווה ל-90 Rockwell B |
|
מודול אלסטיות |
~200 GPA |
~29,000 ksi |
מקורות נתונים: Lork Alloy, SeaTher Technology, TJC Steel
כמה חזק הוא AL-6XN בהשוואה ל-316L?
הלחצים המותרים של ASME עבור AL-6XN גבוהים עד 75% מאשר עבור נירוסטה 316L.
מיכל לחץ שדורש צלחת בעובי 10 מ"מ בעובי 316 ליטר עשוי להזדקק לצלחת AL-6XN בעובי 6 מ"מ בלבד כדי להתמודד עם אותו לחץ. עלות החומר לקילוגרם עשויה להיות גבוהה יותר, אך המשקל והנפח הכולל של החומר המשמש יכולים להיות נמוכים משמעותית.
דרך נוספת להבין את יתרון החוזק של AL-6XN: AL-6XN חזק בכ-50% מפלדת אל-חלד סטנדרטית תוך שמירה על גמישות וחוזק השפעה גבוהים.
מאפיינים פיזיים של לוח AL-6XN
תכונות פיזיקליות מתארות כיצד החומר מתנהג ללא כוחות חיצוניים-דברים כמו צפיפות, נקודת התכה וכיצד הוא מגיב לחום ולחשמל.
|
נֶכֶס |
עֵרֶך |
הערות |
|
צְפִיפוּת |
8.03 גרם/ס"מ³ (0.290 פאונד/אינץ'³) |
מעט יותר כבד מ-316 ליטר (~8.0 גרם/ס"מ³) |
|
טווח התכה |
1370 - 1400 מעלות (2500 - 2550 מעלות F) |
אופייני לציונים סופר-אוסטינים |
|
מוליכות תרמית |
~15 W/m·K (בטמפרטורת החדר) |
נמוך יותר מפלדת פחמן, בדומה ל-316L |
|
התנגדות חשמלית |
~0.78 µΩ·m |
לא-מגנטי במצב חישול |
|
קיבולת חום ספציפית |
~500 J/kg·K |
חום נדרש להעלאת הטמפרטורה |
טמפרטורת שירות מקסימלית: AL-6XN ניתן להשתמש ברציפות עד כ-800 מעלות F (427 מעלות ) תחת כללי קוד ASME. זה גבוה משמעותית מהרבה דרגות סופר-אוסטניטיות אחרות, מה שהופך את AL-6XN למתאים ליישומים בטמפרטורה גבוהה כגון מחליפי חום וציוד תהליך המטפל בנוזלים חמים.
מאפיינים מגנטיים: AL-6XN אינו מגנטי במצב חישול, בדומה לפלדות אל חלד 304 ו-316. זה הופך אותו למתאים ליישומים שבהם יש להימנע מהפרעות מגנטיות, כגון ציוד אלקטרוני רגיש או מכשירים רפואיים.
עמידות בפני קורוזיה של לוח AL-6XN
זה המקום שבו AL-6XN באמת זורח. הסגסוגת תוכננה במקור עבור יישומי מי ים, ויש לה יותר מ-25 שנות שירות מוכח בסביבות הקורוזיביות ביותר על פני כדור הארץ.
מה הופך את AL-6XN לכל כך עמיד בפני קורוזיה?
שלושה אלמנטים פועלים יחד כדי להגן על AL-6XN:
כרום (20-22%) יוצר שכבת תחמוצת דקה ובלתי נראית על פני השטח המונעת חלודה וקורוזיה כללית. שכבה זו -מתרפאת-מעצמה אם היא נשרטת, היא נוצרת מחדש במהירות- בנוכחות חמצן.
מוליבדן (6-7%) הוא המפתח למלחמה בכלורידים. הוא יוצר מחסום כימי המונע מיוני כלוריד לחדור לשכבת התחמוצת המגנה. ללא מוליבדן, כלורידים יכולים לפרוץ ולהתחיל להתפרץ.
חנקן (0.18-0.25%) מחזק עוד יותר את שכבת ההגנה והופך את החומר לעמיד עוד יותר בפני קורוזיה וחריצים.
סוגי עמיד בפני קורוזיה AL-6XN
קורוזיה בבור יוצרת חורים קטנים שיכולים לגדול ולבסוף לחדור לקיר של צינור או מיכל. ה-PREN של AL-6XN של כ-45 אומר שהוא יכול לסבול ריכוזי כלוריד וטמפרטורות גבוהים בהרבה מ-316 ליטר לפני תחילת הגילוח. לדוגמה, במחקר של חומצה אצטית חמה עם כלורידים, 316L החלו להתפרע ב-3 ppm כלורידים בלבד, בעוד ש-AL-6XN דרש פי 9 ppm-פי שלושה מהסבילות לכלוריד.
קורוזיה של חריצים מתרחשת בחללים צרים שבהם נוזל נלכד, כגון מתחת לאטמים או בין אוגנים מוברגים. תכולת המוליבדן והחנקן הגבוהה של AL-6XN מספקת עמידות יוצאת דופן בפני התקפת חריצים, אפילו במי ים עומדים.
פיצוח קורוזיה במתח (SCC) מתרחש כאשר מתח מתיחה משתלב עם סביבה קורוזיבית. כלורידים הם גורם שכיח ל-SCC בפלדות אל חלד סטנדרטיות. תכולת הניקל הגבוהה של AL-6XN (24%) מעניקה לו חסינות מעשית בפני פיצוח קורוזיה של כלוריד, כלומר הוא פשוט לא נסדק בסביבות נתרן כלורי שבהן 304 ו-316 ייכשלו.
היתרונות של חומר לוחית AL-6XN
עמידות לכלוריד מעולה. AL-6XN מתנגד להתפרצות, קורוזיה של חריצים ופיצוח קורוזיה במי ים, תמלחות וסביבות אחרות עשירות בכלוריד שבהן 316L ייכשל תוך חודשים.
חוזק גבוה. עם מתחים מותרים של ASME שגבוהים עד 75% מ-316L, AL-6XN מאפשר למהנדסים לתכנן ציוד קל ודק יותר מבלי לוותר על בטיחות או עמידות.
חלופה-חסכונית לסגסוגות ניקל. בעוד ש-AL-6XN עולה יותר מ-316 ליטר, היא זולה משמעותית מסגסוגות ניקל גבוהות כמו C-276, תוך שהיא מציעה עמידות דומה בפני קורוזיה בסביבות רבות.
יכולת ריתוך מעולה. ניתן לרתך את AL-6XN בטכניקות סטנדרטיות, אם כי יש להקפיד על נהלים נאותים כדי לשמור על עמידות בפני קורוזיה.
רקורד מוכח. עם למעלה מ-25 שנות שירות מוצלח במי ים ובסביבות אגרסיביות אחרות, AL-6XN הוא חומר מהימן ומוכח.
יכולת צורה טובה. ניתן לכופף, לגלגל וליצור את AL-6XN בשיטות סטנדרטיות, אם כי נדרשים כוחות גבוהים יותר בשל החוזק המוגבר שלו בהשוואה לפלדות אל-חלד אוסטניטיות סטנדרטיות.
טווח טמפרטורות רחב. AL-6XN מתפקד היטב מטמפרטורות קריוגניות של עד 800 מעלות פרנהייט (427 מעלות), מכסה את רוב דרישות התהליך התעשייתי.
יישומים תעשייתיים של לוח AL-6XN
לוחות AL-6XN משמשים בתעשיות בהן עמידות בפני קורוזיה וחוזק הן קריטיות. להלן היישומים הנפוצים ביותר.
מי ים ויישומים ימיים
AL-6XN פותח במקור עבור שירות מי ים. הוא נמצא בשימוש נרחב ב:
מחליפי חום ומעבים של מי ים
מערכות צנרת על פלטפורמות נפט וגז ימיות
מערכות מי אש על ספינות ואסדות
ציוד למפעלי התפלה, משאבות וצנרת המטפלים בתמלחת-כלוריד גבוהה
עיבוד כימי
מפעלים כימיים מטפלים בנוזלים אגרסיביים שהורסים פלדות אל חלד סטנדרטיות. לוחות AL-6XN משמשים עבור:
עיבוד טנקים, כלי שיט וצינורות
מחליפי חום המטפלים בכימיקלים מאכלים
עמודי זיקוק וציוד זיקוק שמן גבוה
ציוד לטיפול בכלורידים, חומצות מחמצנות וסביבות חומצה מעורבות
מערכות הסרת גזי פליטה (FGD).
תחנות כוח ומתקנים תעשייתיים משתמשים במערכות FGD כדי להסיר דו תחמוצת הגופרית מגזי הפליטה. תמיסות ה-scrubber מאכלות מאוד, מכילות כלורידים וחומצות בטמפרטורות גבוהות. לוחות AL-6XN משמשים ב:
מגדלי בולמי FGD ותעלות
מחממים וצנרת מים לשירות
חרירי ריסוס ורכיבים פנימיים
תעשיית עיסת נייר
מפעלי הלבנה משתמשים בכלור דו חמצני ובכימיקלים אגרסיביים אחרים כדי להלבין עיסת. לוחות AL-6XN נמצאים ב:
מסנן מכונות כביסה, בורות וגלילי עיתונות
ציוד הלבנת כלור דו חמצני
צנרת לטיפול במשקאות מפעלי אקונומיקה
ייצור תרופות וביופארם
תעשיית הביו-פרמצבטיקה דורשת חומרים עמידים בפני קורוזיה ושומרים על טוהר המוצר. לוחות AL-6XN משמשים עבור:
פרמנטרים וכלי ביוריאקטור
מיכלים וצנרת לתהליכים פרמצבטיים
ציוד עיקור
עיבוד מזון
אפילו מוצרי מזון יכולים להיות קורוזיביים באופן מפתיע. לדוגמה, מיץ עגבניות ישחד פלדת אל חלד 316L בטמפרטורות פסטור של 210 מעלות פרנהייט (100 מעלות). AL-6XN מתנגד לקורוזיה זו ועדיין מציע את התכונות המועילות של נירוסטה.
ייצור חשמל
צינורות מעבה בתחנות כוח גרעיניות ומאובנים
צנרת מים לטיפול במי ים או מים מליחים
מחממי מי הזנה ומחלפי חום
תקנים ומפרטים עבור לוח AL-6XN
AL-6XN (UNS N08367) מכוסה על ידי תקנים בינלאומיים רבים. בעת רכישת צלחת AL-6XN, בקש תמיד תעודת בדיקת מיל (MTC) המאשרת עמידה במפרט הרלוונטי עבור היישום שלך.
|
תֶקֶן |
תֵאוּר |
טפסים ישימים |
|
ASTM B688 |
מפרט סטנדרטי לכרום-ניקל-מוליבדן-לוח ברזל, גיליון ורצועה |
צלחת, גיליון, סליל |
|
ASTM B691 |
מפרט סטנדרטי עבור מוט, מוט וחוט |
בר, מוט, חוט |
|
ASTM B675 |
מפרט עבור צינור מרותך UNS N08367 |
צינור מרותך |
|
ASTM B676 |
מפרט עבור UNS N08367 צינור מרותך |
צינור מרותך |
|
ASTM B690 |
מפרט עבור UNS N08367 צינור וצינור ללא תפרים |
צינור ללא תפרים, צינור |
|
ASTM B462 |
מפרט עבור אוגני צינור ואביזרים |
אוגנים, אביזרים |
|
ASTM B366 |
מפרט עבור אביזרי ריתוך מסגסוגת ניקל מחושלת |
ריתוך אביזרי |
|
ASTM B564 |
מפרט עבור פרזול מסגסוגת ניקל |
חישולים |
|
ASME SA-240 |
אימוץ ASME של ASTM A240 עבור מיכלי לחץ |
צלחת, סדין, רצועה |
מקורות נתונים: מפרטי ASTM, Neonickel, HiteAlloy
צורות מוצר נפוצות הזמינות עבור AL-6XN כוללות יריעות, צלחת, סליל, סרגל, צינורות, צינורות, אוגנים, אביזרי פרזול ללא תפרים ומרותכים. עובי הצלחת נע בדרך כלל בין 0.5 מ"מ ל-100 מ"מ, עם רוחבים של עד 3000 מ"מ ואורכים עד 12000 מ"מ.
ייצור וריתוך של לוח AL-6XN
הַלחָמָה:ל-AL-6XN יכולת ריתוך טובה. ניתן לרתך אותו באמצעות תהליכים סטנדרטיים כגון TIG (GTAW), MIG (GMAW) ו-SMAW. תכולת החנקן בסגסוגת עוזרת לייצב את אזור הריתוך ולשמור על עמידות בפני קורוזיה.
עם זאת, מומלצים נהלי ריתוך מוסמכים להשגת תוצאות מיטביות. השתמש במתכות מילוי תואמות (כגון ERNiCrMo-3 או ERNiCrMo-10) לקבלת הביצועים הטובים ביותר. טיפול בחום לאחר ריתוך בדרך כלל אינו נדרש עבור רוב היישומים, אך הפגת מתח עשויה להועיל עבור חלקים כבדים.
טְבִיעָה:ניתן ליצור AL-6XN קר על ידי כיפוף, גלגול או לחיצה בשיטות סטנדרטיות. עם זאת, מכיוון שלסגסוגת חוזק גבוה יותר מפלדות אל חלד סטנדרטיות, נדרשים כוחות גבוהים יותר כדי לעוות אותה. יש להימנע מכפיפה על קוביית זכר חדה, מכיוון שהדבר עלול לגרום לסדקים. לאחר היווצרות קור חמורה, מומלצת הפגת מתח או חישול מלא ולאחר מכן כיבוי מים כדי לשחזר תכונות מכניות וקורוזיה.
עיבוד שבבי:עבודת AL-6XN-מתקשה מהר יותר מפלדות אל-חלד אוסטניטיות סטנדרטיות. לקבלת התוצאות הטובות ביותר, השתמש בכלי חיתוך חדים, הגדרות קשיחות ונוזל קירור מתאים. מומלצים מהירויות חיתוך נמוכות וזוויות גריפה חיוביות. במצב חישול, יכולת העיבוד דומה לזו של פלדות אל-חלד אוסטניטיות גבוהות מוליבדן אחרות.
טיפול בחום:AL-6XN מסופק בדרך כלל במצב חישול תמיסה. טמפרטורת החישול הסטנדרטית היא בערך 2050 מעלות פרנהייט (1120 מעלות), ואחריה קירור מהיר (כיבוי מים) כדי למנוע משקעים של שלבים לא רצויים ולשמור על עמידות בפני קורוזיה.
מַסְקָנָה
חומר לוחית AL-6XN הוא פלדת אל-חלד סופר-אוסטניטית אשר תוכננה במיוחד כדי לפתור את בעיית קורוזית הכלוריד. עם כ-24% ניקל, 20% כרום ו-6% מוליבדן, בשילוב עם חיזוק חנקן, הוא מציע שילוב ייחודי של תכונות:
עמידות יוצאת דופן בפני חריצים, קורוזיה של חריצים ופיצוח קורוזיה במתח במי ים ובסביבות עשירות בכלוריד אחרות-.
חוזק גבוה עם מתחים מותרים ASME גבוהים עד 75% מ-316L.
יכולת עיבוד טובה עם יכולת ריתוך וצורה מצוינת.
אלטרנטיבה -חסכונית לסגסוגות- יקרות על בסיס ניקל כמו C-276.
טווח טמפרטורות רחב מקריוגני עד 800 מעלות פרנהייט (427 מעלות).
בין אם היישום שלך כולל מערכות קירור של מי ים, כלי תהליכים כימיים, ציוד להסרת גופרית גזי פליטה או ביו-ריאקטורים פרמצבטיים, AL-6XN מספק את העמידות בפני קורוזיה וחוזק מכני הדרושים לשירות ארוך טווח.
בעת ציון AL-6XN, ודא תמיד שהחומר עומד בתקני ASTM או ASME המתאימים (כגון ASTM B688 או ASME SA-240) ובקש אישורי בדיקה מלאים של טחנה לעקיבות.
עבור אציטוט מפורטאו כדי לדון אם AL-6XN מתאים לפרויקט שלך, צור קשר עם צוות המכירות הטכני שלנו עם הדרישות הספציפיות שלך.
