الکترود اینکونل

الکترود اینکونل (Inconel electrode) یکی از انواع الکترودهای جوشکاری به شمار می‌رود که بر پایه فلز نیکل ساخته می‌شود. این نوع الکترود برای جوشکاری دو قطعه یا دو صفحه فولادی استفاده می‌شود که پایه آن‌ها آلیاژ نیکل است.

الکترودهای اینکونل باعث ایجاد جوش‌هایی می‌شود که در برابر خوردگی و اکسید شدن مقاومت بسیار بالایی دارند. از این نظر خواص مکانیکی قطعه جوشکاری شده با این الکترود بسیار بالا خواهد بود. در این مقاله از آرکامتال قصد داریم تا به بررسی الکترود اینکونل، ویژگی‌ها، انواع و نیز کاربردهای آن بپردازیم.

اینکونل

اینکونل نام گروهی از سوپر آلیاژ مبتنی بر نیکل است. نام اینکونل یک علامت تجاری ثبت شده از شرکت فلزات خاص در نیو هارتفورد، نیویورک است. این شرکت این نام را از طریق خرید شرکت های قبلی که در ابتدا آلیاژهای مختلف اینکونل را تولید می کردند، به دست آورد. اولین آلیاژهای اینکونل در ابتدا برای محیط های سخت و با دمای بالا در اواسط قرن بیستم فرموله شدند.

اینکونل شامل آلیاژهای فوق العاده در لوله، اتصالات جوشکاری (الکترود و فیلرهای ایساب )، فلنج، ورق، نوار، صفحه، میله گرد، نوار مسطح، اتصال دهنده ، فورج استوک، شش گوش و سیم می باشد.

ترکیب شیمیایی اینکونل

علاوه بر این، کروم معمولاً دومین عنصر فراوان در ترکیب شیمیایی اینکونل است. تقریباً هر اینکونل مقداری آهن در ترکیب خود دارد که تقریباً همیشه بیشتر از 1٪ است. عناصر دیگری که در برخی از آلیاژهای اینکونل یافت می شوند عبارتند از:

1. 1. کبالت

1. 1. مولیبدن

1. 1. نیوبیم

1. 1. تیتانیوم

از آنجایی که اینکونل گروهی از سوپرآلیاژها است و نه تنها یک نوع سوپر آلیاژ، ترکیب شیمیایی آن در انواع مختلف آلیاژ متفاوت است. با این حال، همه آلیاژهای خانواده اینکونل بر پایه نیکل هستند.

شرایط استفاده

الکترود اینکونل اغلب در شرایط شدید استفاده می شود : موتور توربین گاز، کمپرسور، دستگاه شیمیایی، سوپرهیتر. اینکونل به عنوان یک پوشش محافظ بر روی تجهیزات صنایع شیمیایی با استفاده از اسپری شعله با سرعت بالا اعمال می شود.

اکثر آلیاژهای اینکونل به دلیل ترک خوردگی و جداسازی ریزساختاری عناصر آلیاژی به خوبی جوش نمی‌شوند، اگرچه آلیاژهایی وجود دارند که به خوبی جوش می‌شوند.

ویژگی و کاربردهای انواع آلیاژ اینکونل

آلیاژهای اینکونل گروهی از فلزات آلیاژی هستند که در ساخت آن‌ها از نیکل و کروم به عنوان دو ماده اصلی استفاده می‌شود. این نوع آلیاژها مقاومت بالایی در برابر دمای زیاد و اکسیده شدن دارند. بنابراین به دلیل زنگ نزدن و خورده نشدن، طول عمر بالایی هم دارند. در مجموع می‌توان گفت آلیاژهای نیکل از ویژگی‌های زیر برخوردارند:

• • در برابر اکسید شدن و زنگ زدگی مقاومت بسیار بالایی دارند.

• • این نوع آلیاژها در برابر مواد و ترکیبات شیمیایی همانند هیدروکلریک، اسید نیتریک، فسفر و گوگرد بسیار مقاوم هستند.

• • در مقابل خوردگی و سایش مقاومت زیادی دارند.

• • در برابر اکسیداسیون داغ یا دمای بالا، بسیار مقاوم هستند.

• • در شرایط دمایی بسیار بالا و پایین، آلیاژهای اینکونل خواص مکانیکی  و فیزیکی خود را حفظ کرده و از استحکام بسیار بالایی برخورداند.

• • چنانچه این آلیاژها در معرض شرایط کلریدی قرار بگیرند، دچار خوردگی و ترک‌های ناشی از آن نمی‌شوند.

کاربرد الکترود اینکونل در صنایع

آلیاژهای اینکونل به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد، کاربردهای متعددی در صنایع مختلف دارند. در ادامه به بررسی مختصر این کاربردها پرداخته‌ایم.

صنایع هوافضا

یکی از کاربردهای آلیاژ اینکونل در صنایع هوافضاست. به دلیل مقاومت زیاد این آلیاژ در برابر دمای بالا، در ساخت اجزای موتور هواپیماها و جت ها و همچنین نازل های سوخت‌رسان از این نوع آلیاژ استفاده می‌شود. علاوه بر این آلیاژ اینکونل در ساخت موشک ها و فضاپیماها نیز کاربرد دارد.

صنایع خودروسازی

از دیگر صنایعی که استفاده های زیادی از آلیاژ اینکونل می‌شود، صنایع خودروسازی است. این آلیاژ به این دلیل در صنعت خودروسازی کاربرد زیادی دارد که مقاومت آن در برابر سایش، اکسید شدن و خوردگی بسیار بالاست. برای مثال آلیاژ اینکونل 750 به دلیل آن که مقاومت بالایی در برابر حرارت زیاد دارد، در تولید فنرهای سوپاپ موتور استفاده‌های زیادی می‌شود.

صنایع هسته ای

آلیاژهای اینکونل به دلیل آن که در برابر انواع خوردگی مقاومت بالایی دارند، در ساخت راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شوند. زیرا راکتورهای هسته ای باید در برابر خوردگی و زنگ زدن مقاومت بالایی داشته باشند. استفاده از آلیاژهای اینکونل در دو نوع 600 و 690 در صنایع هسته ای بیشتر رایج است.

صنایع نفت و پتروشیمی

آلیاژهای اینکونل در ساخت سکوهای نفت و سایر تجهیزات مربوط به پالایشگاه ها و پتروشیمی ها کاربردهای زیادی دارد.

صنایع غذایی

از دیگر کاربردهایی که آلیاژهای اینکونل دارد، می‌توان به صنایع غذایی اشاره کرد. به طوری که از این آلیاژها می‌توان در ساخت تجهیزات و دستگاه های مورد نیاز در این صنایع استفاده کرد.

کاربرد الکترود اینکونل

در تولید الکترود اینکونل از آلیاژ نیکل استفاده می‌شود. به طوری که این نوع الکترودها در انواع مختلفی تولید شده که هر کدام با توجه به ترکیب شیمیایی آلیاژ نیکل استفاده خاصی از آن می‌شود. معمولا الکترود پایه نیکل به صورت مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد و به هنگام جوشکاری، در حالت مثبت به کار می‌رود.

الکترودهای تولید شده بر پایه نیکل عمدتا در محیط هایی استفاده می‌شود که حالت خورندگی داشته و دمای زیادی هم دارند. در این صورت محصولی که از جوشکاری این نوع الکترودها ایجاد می‌شود، در برابر خوردگی و دما بسیار مقاوم است. از دیگر کاربردهای سیم جوش نیکل می‌توان به صنعت کاغذسازی اشاره کرد. همچنین برخی از انواع الکترود اینکونل که در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد، برای جوش زدن قطعاتی همانند پمپ و پروانه کشتی ها استفاده می‌شود.

برخی دیگر از الکترودهای پایه نیکل همانند الکترود encm3 در جوشکاری آلیاژهایی نیکل و کروم با فولادهای استنلس استیل یا ضد زنگ به کار می‌رود. همچنین این نوع الکترود پایه نیکل برای جوشکاری دو قطعه از سوپر آلیاژ اینکونل 600  به کار می‌رود. یا این که این آلیاژ را می‌توان برای جوش دادن به فولادهای ضد زنگ و کربنی با استفاده از الکترود encm3 مورد استفاده قرار داد.

خواص الکترود اینکونل

الکترود اینکونل در برابر اکسیداسیون و خوردگی مقاوم هستند. هنگامی که اینکونل گرم می شود، یک لایه اکسید نازک، پایدار و غیرفعال تشکیل می دهد که از سطح در برابر تخریب بیشتر محافظت می کند. اینکونل استحکام خود را در محدوده دمایی وسیع حفظ می‌کند و برای کاربردهایی که آلومینیوم یا فولاد در آن کار نمی‌کنند، مناسب است.

ترکیبی از خواص فیزیکی و شیمیایی که اینکونل دارد چیزی است که آن را بسیار خاص کرده است. الکترود اینکونل به دلیل توانایی خود در مقاومت در برابر دماهای فوق العاده بالا شناخته شده است. در حالی که موادی مانند فولاد دمای ذوب بالاتری نسبت به نیکل دارند، عملکرد آنها از نظر استحکام و مقاومت در برابر خوردگی در دماهای بالا بدتر می شود.

از طرف دیگر، الکترود اینکونل خواص مقاومتی عالی را در دماهای بالا حفظ می کند و یک لایه اکسید محافظ تشکیل می دهد که در برابر خوردگی در دماهای بالا مقاومت می کند.

علاوه بر عملکرد دمای بالا، “الکترود اینکونل” دارای خواص مقاومتی عالی در دمای اتاق است. مقادیر بالای کروم همچنین به آن مقاومت در برابر خوردگی عالی در دمای اتاق نیز می دهد.

سایر آلیاژهای ذکر شده در بالا در بخش ترکیب خواص اضافی مانند چقرمگی و سختی را ارائه می دهند.چندین آلیاژ اینکونل:مانند الکترود اینکونل 718، در اثر رسوب سخت می شوند تا استحکام را حتی بیشتر افزایش دهند.

آلیاژهای خانواده اینکونل

• • اینکونل 600:

• • اینکونل 625: مقاوم در برابر اسید، جوش پذیری خوب

• • اینکونل 690: کبالت کم برای صنعت هسته ای

• • اینکونل 718: جوش پذیری خوب

• • اینکونل 750:

• • اینکونل 751: افزایش محتوای آلومینیوم برای بهبود مقاومت در برابر دمای بالا

• • اینکونل 939: جوش پذیری خوب

• • اینکونل 82:

جوشکاری اینکونل

برخی از الکترود اینکونل ها جوش پذیری عالی دارند، اما مقاومت حرارتی و خوردگی عالی نیز دارند، بنابراین به تکنیک های جوشکاری عالی نیاز دارند.

از آنجایی که از جوشکاری مقاومتی، جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری با پرتو الکترونی برای پردازش جوش استفاده می شود، هر جوش توضیح داده خواهد شد.

جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی یک روش جوشکاری است که در آن موادی که قرار است جوش داده شوند روی هم قرار می گیرند و فشار وارد می شود و از گرمای ژول تولید شده از مقاومت تماسی برای ذوب و چسباندن مواد استفاده می شود.

از آنجایی که تنها بخش کوچکی از گرمای تولید شده برای ذوب استفاده می شود، مقدار بسیار زیادی گرما مورد نیاز است.

اینکونل مقاومت الکتریکی بالایی دارد، بنابراین جوشکاری مقاومتی آسان‌تر از فولاد ضد زنگ است.

جوش قوس الکتریکی

جوش قوس الکتریکی یک روش جوشکاری است که برای طیف وسیعی از زمینه ها و مواد استفاده می شود.

جوش قوس الکتریکی یک روش جوشکاری است که از پدیده ای استفاده می کند که در آن جریان الکتریکی به نام تخلیه قوس الکتریکی با اعمال ولتاژ به دو الکترود جدا شده ایجاد می شود و نور و حرارت قوی ایجاد می کند.

بنابراین، هنگام استفاده از Inconel تقویت شده با بارش، عملیات حرارتی پس از جوشکاری مورد نیاز است.

جوشکاری پرتو الکترونی

جوشکاری با پرتو الکترونی یک روش جوشکاری است که از انرژی حرارتی تولید شده از شتاب دادن به الکترون های تولید شده در خلاء با ولتاژ و برخورد با مواد مورد جوش استفاده می کند.

اخیراً ماشین‌های پرتو الکترونی ساخته شده‌اند که می‌توانند بدون خلاء استفاده شوند و می‌توان آنها را جابجا کرد که انبساط چشمگیری را نشان می‌دهد.

علاوه بر این، از آنجایی که ناحیه متاثر از گرما کوچک است، تصور می‌شود که حتی اینکونل تقویت‌شده با بارش را می‌توان به راحتی پس از جوشکاری تحت عملیات حرارتی قرار داد.

جوشکاری اصطکاکی

گفته می شود که جوشکاری اصطکاکی یک روش جوشکاری سازگار با محیط زیست است.

دلیل این امر این است که جوشکاری اصطکاکی با سه عامل «راندگی اصطکاکی»، «نیروی چرخشی» و «زمان» قابل انجام است و برخلاف جوشکاری قوس الکتریکی میله یا گاز تولید نمی کند.

جوشکاری اصطکاکی فرآیندی است که در آن موادی که قرار است جوش داده شوند با سرعت زیاد به یکدیگر ساییده می شوند و گرمای ایجاد شده در آن زمان مواد را به یکدیگر متصل می کند. اینکونل به دلیل رسانایی حرارتی ضعیف، ماده مناسبی برای جوشکاری اصطکاکی محسوب می شود.

انواع الکترود اینکونل

الکترودهای پایه نیکل به انواع مختلفی تقسیم می‌شود که با ترکیب شیمیایی متفاوت، هر کدام کاربرد خاصی دارد. در ادامه به معرفی انواع سیم جوش نیکل و بررسی ویژگی های آن پرداخته ایم.

الکترود پایه نیکل ENICRFE-3 _ E NI 6182	الکترود پایه نیکل ENICRMO-4 – E NI 6275
الکترود پایه نیکل ENICU-7 – E NI 4060	الکترود اینکونل ENI CU-7
E NI CR FE-7	E NI CR FE-2
E NI MO-1

الکترود پایه نیکل ENICRFE-3 _ E NI 6182

الکترودهای Ni-Cr-Fe نوعی از الکترودهای اینکونل هستند که کاربردهای مختلفی دارند. از جمله کاربردهای این نوع الکترودها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. 1. جوشکاری یا تعمیر آلیاژهای پایه نیکلی

1. 1. جوشکاری یا تعمیر فولادهای نیکل از نوع 5 تا 9 درصد.

1. 1. جوشکاری فولادهای زنگ نزن برودتی که میزان دمای کار آن‌ها تا 196- درجه سانتی گراد هم می رسد.

1. 1. اتصال و جوشکاری انواع دیگر فولادهایی که در دمای بالا به کار می‌روند.

این نوع از الکترودهای اینکونل قادر هستند قطعه ای جوشکاری شده را ایجاد کنند که میزان دمای عملیاتی آن می‌تواند از 196- تا 800 درجه سانتی گراد را پوشش دهد.  این نوع فلز جوشکاری شده مقاومت بالایی در برابر انواع مواد اسیدی، قلیایی، نمک های مذاب را دارد. به دلیل خواص فوق العاده، چنین الکترودهایی قابلیت استفاده در سیمان کاری، جوشکاری مخازن ذخیره سازی گاز و جابجایی آن، تجهیزات کوره ها، مشعل ها، قالب ها و نیز عملیات حرارتی و …. را دارد.

الکترود پایه نیکل ENICRMO-4 – E NI 6275

این نوع الکترود اینکونل از روکشی سنگینی برخوردار است که قابلیت بازیابی زیاد در حدود 170 درصد را دارد. این نوع سیم جوش نیکل برای جوش دادن آلیاژ کروم- مولیبدن با پایه نیکل به کار برده می‌شود. برای انجام جوشکاری با چنین الکترودهایی لازم است نحوه گرفتن الکترود از بالا و به شکل عمود بر فلز بوده و فاصله آن کم باشد؛ تا دهانه های فلز کاملا پر شود. این نوع سیم جوش ها قابلیت استفاده با جریان الکتریکی AC  و DC را دارد.

قطعاتی که با این نوع الکترود جوشکاری می‌شوند با توجه به ترکیب شیمیایی و ابعاد فیزیکی، نیاز به پیش حرارت تا حدود 400 الی 500 درجه سانتی گراد دارند. قطعه ای که حاصل این نوع جوشکاری است، سطح صاف و کاملا هموار داشته و قوس پایداری دارد. همچنین فاقد هر گونه ترک خوردگی و تخلخل است.

از کاربردهای این نوع سیم جوش نیکل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد

• • برای جوش کاری قالب های ریخته گری و سایر قالب ها، قطعات آهنگری، ابزارهای مختلف، اکستروژن، رول های نورد، روتور و شیر پمپ، چکش های پرس، پیستون ها و ….. استفاده می‌شود.

• • کاربرد در انواع صنایع از جمله شیشه سازی، عمران و ساخت و ساز، شیمیایی، پتروشیمی، کارگاه های تعمیر و نگهداری انواع تجهیزات و …..

الکترود پایه نیکل ENICU-7 – E NI 4060

این نوع الکترود اینکونل برای جوشکاری و روکش کردن فولادهای MONEL – CLED تولید می‌شود. هر کدام از این سیم جوش ها یک سیم هسته مونل دارند. در این حالت پس از جوشکاری، سطح فولاد با پوشش مونل پوشانده می‌شود. این نوع فلز در برابر خوردگی و سایش و نیز هر گونه ترک خوردگی و تخلخل، مقاومت بسیار بالایی دارد. علاوه بر این، چنین سطح جوشکاری شده ای، مقاومت بسیار بالایی در برابر هر گونه مواد شیمیایی هم دارد و دچار آسیب نمی‌شود.

این نوع از الکترودهای اینکونل برای جوشکاری قطعاتی به کار می‌رود که دمای کار مناسب آن‌ها بین 196- تا 450 درجه سانتی گراد است. پیش از عملیات جوشکاری، باید شیارهای جوش کاملا پاک سازی شده و آماده شود. همچنین باید نحوه گرفتن الکترود به شکل افقی بوده و کم ترین فاصله را با فلز داشته باشد.

الکترود اینکونل ENI CU-7

این نوع از سیم جوش نیکل عمدتا برای جوشکاری آلیاژهایی استفاده می‌شود که از نوع نیکل مس است. همچنین برای جوشکاری آلیاژهایی همانند B164  و B127 که عدد آن‌ها UNS NO4400  است، غالبا از این نوع سیم جوش به کار برده می‌شود. این سری از الکترودها قطر کم داشته و در تمامی حالات، قابلیت جوشکاری دارند. البته انواع ضخیم تر این الکترودها، می‌تواند در حالات جوشکاری افقی یا تخت هم قابلیت استفاده داشته باشد.

E NI CR FE-7

این نوع الکترودهای اینکونل برای جوشکاری آلیاژهایی کاربرد دارد که در آن‌ها مقادیری آهن وجود داشته باشد. علاوه بر این ها به منظور ایجاد لایه ای از پوشش روی سطوح جوشکاری و CLED  شده قطعات فولادی مورد استفاده قرار می گیرد. قطعات جوشکاری شده با این نوع الکترودها، در برابر خوردگی و زنگ زدن مقاومت بالایی دارند. البته حداکثر مقاومت تا دمای 820 درجه سانتی گراد است. در صورت افزایش دما از این مقدار، این خاصیت هم از بین می‌رود.

اگر این الکترودها قطر کمی داشته باشند قابلیت استفاده در تمامی حالات جوشکاری را دارد. اما اگر قطر آن‌ها از 2.3 میلی متر بیشتر شود، تنها می‌توان در حالت های افقی و تخت مورد استفاده قرار داد.

E NI CR FE-2

این سری از الکترودهای نیکل در جوشکاری آلیاژهایی به کار می‌رود که در آن مقادیری از آهن، کروم و نیکل به کار رفته است. همچنین برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن و آن‌هایی که از نیکل خالص به دست آمده اند، این نوع الکترود گزینه مناسبی است. جوشی که از این نوع الکترودها به دست می آید تا میزان دمای 820 درجه سانتی گراد در برابر خوردگی ها بسیار مقاوم و مستحکم است. اگر دمای قطعه جوشکاری شده، از این میزان فراتر برود، باعث کاهش چنین خاصیتی می‌شود.

E NI MO-1

این نوع از الکترودهای پایه نیکل بیشتر برای جوشکاری آلیاژهایی مناسب بوده که از نوع نیکل مولیبدن است. علاوه بر این در جوشکاری فولادهای که روکش دارد و  نیز آلیاژهای نیکل کاربید، این نوع الکترود اینکونل بسیار مناسب است. این سری از الکترودها را می‌توان تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار داد.

الکترود پایه نیکل ایساب

الکترود پایه نیکل ایساب از جمله محصولات شرکت ایساب کشور سوئد است که به منظور جوشکاری آلیاژ اینکونل 600 و نیز آلیاژهایی که در برابر حرارت مقاوم هستند، به کار برده می‌شود. همچنین برای جوشکاری آلیاژهایی که جوش پذیری کمی دارند و به راحتی جوش خورده نمی‌شوند، این نوع الکترود بسیار مناسب است. زیرا به راحتی دو قطعه را به هم جوش می‌دهد و یک قطعه یکنواخت و کاملا مقاوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی را ایجاد می کند.

خریدار الکترود اینکونل

یکی از مراکز معتبری که در زمینه خرید و فروش انواع مختلف الکترودها فعالیت می کند، مجموعه آرکامتال است. این مجموعه با خرید و فروش انواع الکترودها با مناسب ترین قیمت توانسته است رضایت حداکثری مشتریان را به خود جلب کند. به همین منظور، مجموعه آرکامتال به عنوان خریدار الکترود اینکونل آمادگی دارد تا هر مقدار از این نوع الکترود را که به صورت مازاد در دست مشتریان است، با بالاترین قیمت خریداری کند.

---

سوالات متداول

---

نتیجه گیری

در این مقاله از آرکامتال کوشش کردیم تا به معرفی الکترود اینکونل، ویژگی ها، کاربردها و چند نوع مهم از این نوع الکترودها بپردازیم. Inconel electrod با وجود خواص منحصر به فرد خود از جمله مقاومت بالا در برابر خوردگی، ترک دیدن و زنگ زدگی، در صنایع مختلفی کاربرد دارد.

توصیه می‌شود به هنگام خرید این نوع الکترود حتما از مراکز معتبر اقدام به تهیه آن کنید تا از کیفیت محصول اطمینان داشته باشید. البته برای خرید، مجموعه آرکامتال هم گزینه ایده آلی است که می‌توانید انواع الکترودهای اینکونل را با قیمت مقرون به صرفه و مناسب خریداری کنید.

منبع: www.specialmetals.com