แผ่น Inconel 718 – ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับใบพัดกังหันและถังเก็บของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมาก

Inconel 718 เป็นซุปเปอร์อัลลอยด์นิกเกิล-โครเมียมประสิทธิภาพสูง ซึ่งมีชื่อเสียงในเรื่องความแข็งแรงยอดเยี่ยม การต้านทานการเกิดออกไซด์และการกัดกร่อน และสมรรถนะที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูง อัลลอยด์นี้ประกอบด้วยนิกเกิล (50-55%) โครเมียม (17-21%) และธาตุสำคัญเช่น โมลิบดีนัม นิโอเบียม และไทเทเนียม ซึ่งมอบคุณสมบัติพิเศษ ทำให้ Inconel 718 เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่สำคัญในอุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรมพลังงาน และการประยุกต์ใช้งานสารทำความเย็น

แผ่นอินโคนел 718 ผลิตในหลากหลายความหนาและถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดึงสูงและอุณหภูมิสูง โดยวัสดุต้องรักษาความสมบูรณ์ทางกลไว้ได้ภายใต้เงื่อนไขที่ท้าทาย ด้วยความแข็งแรงในการยืดตัวสูง ความต้านทานการ-fatigue และความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนรูปจากความร้อน ทำให้แผ่นอินโคนел 718 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตใบพัดเทอร์ไบน์และถังเก็บของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมาก (cryogenic tanks) ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดัน อุณหภูมิ และแรงเครียดทางกลสูง

การใช้งานของแผ่นอินโคนел 718

1. ใบพัดเทอร์ไบน์ในเครื่องยนต์ النفักรวม: แผ่นอินโคน 718 เป็นวัสดุหลักที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับใบพัดเทอร์ไบน์ในเครื่องยนต์เจ็ต ความสามารถของวัสดุในการทนต่ออุณหภูมิสูง (ถึง 700°C) โดยไม่สูญเสียความแข็งแรงทำให้มันเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับใบพัดเทอร์ไบน์ ซึ่งต้องทนต่อความร้อนสูงและแรงเครียดกลศาสตร์ที่เกิดขึ้นระหว่างการบิน การต้านทานการเหนื่อยล้าทางความร้อน การเกิดออกไซด์ และการคลานของอินโคน 718 ทำให้มันเหมาะสำหรับการใช้งานประสิทธิภาพสูงเหล่านี้

2. ถังกันความเย็นและมอเตอร์จรวด: อีกหนึ่งการใช้งานที่สำคัญของแผ่น Inconel 718 คือการใช้ในถังกันความเย็นสำหรับการสำรวจอวกาศและมอเตอร์จรวด ในระบบเหล่านี้ วัสดุต้องทนต่ออุณหภูมิต่ำมาก ซึ่งมักจะต่ำกว่า -250°C (-418°F) Inconel 718 ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำงานภายใต้สภาพอุณหภูมิสูงและความเย็นจัด ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับถังกันความเย็นและชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องซึ่งใช้ในการเก็บรักษาและการขนส่งก๊าซเหลว เช่น ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว

3. กังหันแก๊สและการผลิตพลังงาน: ในโรงไฟฟ้าและระบบพลังงานอื่น ๆ แผ่น Inconel 718 ถูกใช้ในชิ้นส่วนกังหันที่สำคัญ การทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมของวัสดุในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น เหลา, โรเตอร์ และสเตเตอร์ในกังหันแก๊สสามารถทนแรงดึงสูงที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตพลังงานได้ ความสามารถในการต้านทานออกซิเดชันและการคลานทางความร้อนที่อุณหภูมิเกิน 700°C ทำให้สามารถปฏิบัติงานได้อย่างน่าเชื่อถือในระยะยาวในแอปพลิเคชันที่เข้มงวดเหล่านี้

4. เครื่องจักรสำหรับกระบวนการเคมี: Inconel 718 ยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมการประมวลผลเคมีสำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานต่อความร้อนและความกัดกร่อนเป็นอย่างมาก ถังเก็บ, เครื่องปฏิกรณ์ และชิ้นส่วนที่อุณหภูมิสูงซึ่งสัมผัสกับสารเคมีที่ก้าวร้าวมักจะทำจาก Inconel 718 เนื่องจากมันมอบความคงทนในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

5. การใช้งานในทะเลและนอกชายฝั่ง: แผ่น Inconel 718 ถูกใช้ในกังหันทางทะเล การขุดเจาะน้ำมันลึกในทะเล และอุปกรณ์นอกชายฝั่งอื่น ๆ ที่ซึ่งชิ้นส่วนต้องเผชิญกับแรงดันสูงและความเค็มของน้ำทะเลที่กัดกร่อน ความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรงสูง และความสามารถในการทนแรงเหนื่อยทำให้วัสดุชนิดนี้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการสมรรถนะสูงและความเครียดสูง

เกรดและการกำหนดค่า

แผ่นอินโคนел 718 ถูกผลิตขึ้นเพื่อให้ตรงตามมาตรฐานเฉพาะของอุตสาหกรรมและเกรด เพื่อให้มั่นใจว่าจะตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของการใช้งาน เช่น เกลียวใบพัดกังหันและถังเก็บสารเย็น บางส่วนของข้อกำหนดหลัก ได้แก่

1. UNS N07718: นี่คือรหัสมาตรฐานสำหรับ Inconel 718 ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลายสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องทนต่ออุณหภูมิสูงและแรงกล เมื่อเทียบกับวัสดุชนิดอื่น UNS N07718 มีความแข็งแรง เสถียรต่อออกซิเดชัน และคงที่ในสภาพอุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับใบพัดกังหัน ถังเก็บของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมาก และการใช้งานในอุตสาหกรรมการบิน

2. AMS 5596: สเปค AMS 5596 เป็นสเปคสำหรับแผ่น Inconel 718 ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับใบพัดกังหันและชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ที่ต้องเผชิญกับอุณหภูมิสุดขั้วและแรงกลเมื่อทำงาน

3. AMS 5590: นี่คือข้อกำหนดอีกฉบับสำหรับแผ่น Inconel 718 ซึ่งใช้งานทั่วไปในชิ้นส่วนยานยนต์ทางอากาศ มันถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานแรงเหนื่อยและแรงคลานสูง เช่น เกลียวเทอร์ไบน์และชิ้นส่วนของเครื่องยนต์จรวด

4. DIN 2.4668: มาตรฐานยุโรปที่เทียบเท่ากับ UNS N07718 เกรดนี้ใช้สำหรับการใช้งานที่สำคัญเดียวกัน เช่น เกลียวเทอร์ไบน์ ถังเก็บของเหลวที่อุณหภูมิต่ำ และชิ้นส่วนในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง การผสมผสานขององค์ประกอบและการแสดงผลการทำงานใกล้เคียงกับมาตรฐาน ASTM ที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา

กระบวนการผลิตของแผ่น Inconel 718

กระบวนการผลิตของแผ่น Inconel 718 ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุตรงตามข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง กระบวนการเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มสมบัติกลของวัสดุและรับประกันความคงที่ของขนาดและความสมบูรณ์ของคุณภาพของแผ่น

1. กระบวนการหลอมและผสมโลหะ: การผลิตแผ่น Inconel 718 เริ่มต้นจากการหลอมนิกเกิลบริสุทธิ์สูง โครเมียม โมลิบดีนัม นิโอบิウม และไทเทเนียมในเตาหลอมด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศหรือเตาหลอมอาร์กไฟฟ้า การควบคุมที่แม่นยำในกระบวนการผสมโลหะจะทำให้วัสดุมีองค์ประกอบเคมีและคุณสมบัติที่เหมาะสม รวมถึงการต้านทานออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม ความแข็งแรง และความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าจากความร้อน

2. การหล่อและการขึ้นรูป: หลังจากที่โลหะผสมละลายแล้ว จะถูกหล่อเป็นแท่งใหญ่หรืออิ่งก็ตส์ จากนั้นแท่งเหล่านี้จะถูกนำไปอุ่นและขึ้นรูปเพื่อปรับปรุงวัสดุและให้ได้รูปร่างตามที่ต้องการ ขั้นตอนนี้ยังช่วยให้โครงสร้างของผลึกมีความสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการคงความแข็งแรงและความต้านทานต่อการคลานภายใต้สภาพแวดล้อมสุดขั้ว

3. การกลิ้งและการทำแผ่น: แท่งที่ขึ้นรูปแล้วจะถูกนำไปกลิ้งร้อนเป็นแผ่นขนาดใหญ่ที่มีความหนาแตกต่างกัน การกลิ้งช่วยปรับปรุงโครงสร้างผลึกของวัสดุและเพิ่มคุณสมบัติทางกลไก โดยเฉพาะความแข็งแรงและความต้านทานต่อการเหนื่อยล้า ความหนาของแผ่นจะถูกควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะสำหรับใบจักรไอน้ำ ถังเก็บสารในอุณหภูมิต่ำ และการใช้งานอื่น ๆ

4. การบำบัดความร้อน: แผ่น Inconel 718 จะผ่านกระบวนการบำบัดความร้อนซึ่งประกอบด้วยการอบอุณหภูมิให้ละลายตามด้วยการแก่ตัว การอบละลายใช้เพื่อคลายแรงและทำให้โครงสร้างจุลภาคสม่ำเสมอ ในขณะที่การแก่ตัวทำเพื่อเสริมความแข็งแกร่งของวัสดุด้วยการตกผลึก การบำบัดความร้อนนี้ช่วยให้วัสดุสามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพภายใต้สภาพอุณหภูมิสูงและความเย็นจัด

5. การขัดเกลาและการตรวจสอบ: หลังจากการบำบัดความร้อน แผ่น Inconel 718 จะถูกนำไปขัดเกลาเพื่อให้ได้ผิวหน้าและขนาดตามที่กำหนด แผ่นจะถูกตรวจสอบเพื่อหาข้อบกพร่องหรือความไม่สม่ำเสมอภายใน เทคนิคการตรวจสอบทั่วไปรวมถึงการทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง การทดสอบกระแสวน และการตรวจด้วยรังสีเอกซ์ นอกจากนี้ยังมีการวัดขนาดเพื่อให้มั่นใจว่าแผ่นตรงตามข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการใช้งานที่ตั้งไว้

ข้อกำหนดของผู้ใช้

ผู้ใช้งานแผ่น Inconel 718 มักมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเนื่องจากลักษณะการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ข้อกำหนดหลักบางประการของผู้ใช้ประกอบด้วย:

1. ความแข็งแรงสูงและความต้านทานการ-fatigue: แผ่น Inconel 718 ต้องแสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงด้านแรงดึงที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานต่อการ-fatigue โดยเฉพาะอย่างยิ่งในใบพัดเทอร์ไบน์และชิ้นส่วนที่ต้องเผชิญกับการโหลดแบบหมุนเวียนและความเครียดทางกลศาสตร์สูง วัสดุต้องรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างตลอดระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนาน แม้จะอยู่ภายใต้สภาพการทำงานที่รุนแรง

2. ความต้านทานอุณหภูมิสูง: สำหรับการใช้งานในเครื่องยนต์เจ็ต เทอร์ไบน์ และระบบอุณหภูมิสูงอื่น ๆ แผ่น Inconel 718 ต้องรักษาความแข็งแรงและประสิทธิภาพที่อุณหภูมิเกิน 700°C (1290°F) ความสามารถในการทนต่อการคลานจากความร้อนและการเกิดออกไซด์ทำให้วัสดุชนิดนี้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

3. สมรรถนะที่อุณหภูมิต่ำมาก: ในแอปพลิเคชันที่อุณหภูมิต่ำมาก แผ่น Inconel 718 คาดว่าจะรักษาคุณสมบัติทางกลได้ที่อุณหภูมิต่ำมาก มักต่ำกว่า -250°C (-418°F) วัสดุต้องคงความเหนียว การเสถียรภาพเชิงมิติ และความต้านทานต่อการเปราะบางแม้อยู่ในสภาพที่รุนแรง

4. การต้านทานการกัดกร่อนและการออกซิเดชัน: ชิ้นส่วนที่ถูกใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น หน่วยกระบวนการทางเคมี การใช้งานในอุตสาหกรรมเรือ และเทอร์บินสำหรับการผลิตพลังงาน จำเป็นต้องใช้วัสดุที่สามารถต้านทานการออกซิเดชันและการกัดกร่อนได้ อินโคนел 718 มีคุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อนอย่างยอดเยี่ยม ทำให้มั่นใจได้ว่าจะคงทนในระยะยาวภายใต้สภาพที่รุนแรง

5. ความแม่นยำของขนาด: ผู้ใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและพลังงานต้องการแผ่นอินโคนел 718 ที่ตรงตามข้อกำหนดด้านขนาดที่แม่นยำ ความอดทนที่เข้มงวดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าแผ่นนี้สามารถติดตั้งลงในชุดประกอบที่ซับซ้อนและทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้เงื่อนไขของแรงดันสูงและความร้อนสูง

6. ความสามารถในการเชื่อมและการผลิตที่สะดวก: แผ่นอินโคนел 718 ควรถูกเชื่อมได้ง่ายและปรับให้เหมาะสมกับเทคนิคการผลิตหลากหลาย คุณสมบัติในการเชื่อมที่ดีของมันทำให้สามารถรวมเข้ากับระบบซับซ้อนโดยไม่ลดทอนความแข็งแรงหรือความสามารถในการต้านทานอุณหภูมิสูง