در پروژههای حساس مانند موتور هواپیما، تجهیزات شیمیایی یا تأسیسات زیر دریا، انتخاب پیچ مناسب حیاتی است. اگر یک پیچ از کار بیفتد، کل سیستم ممکن است در معرض خطر قرار گیرد.
دو گزینه عالی برای این نوع کاربردها، پیچهای تیتانیومی و پیچهای اینکونل هستند. هر دو مقاوم، ضدخوردگی و مقاوم در برابر حرارتاند—اما تفاوتهایی دارند که در شرایط خاص عملکرد متفاوتی ارائه میدهند.
پیچهای تیتانیومی چیست؟
پیچهای تیتانیومی شامل پیچ، مهره، واشر و پیچمغزی هستند که از تیتانیوم خالص (Grade 2) یا آلیاژی (مانند Grade 5) ساخته میشوند.
ویژگیهای کلیدی:
- نسبت استحکام به وزن بالا: حدود ۴۰٪ سبکتر از فولاد، اما با استحکام مشابه
- مقاومت عالی در برابر خوردگی: مناسب برای آب شور، اسپری نمک و مواد شیمیایی
- غیرمغناطیسی و زیستسازگار: مناسب برای تجهیزات پزشکی
- مقاومت حرارتی خوب: تا دمای حدود ۶۰۰°C
مناسب برای پروژههایی که کاهش وزن و مقاومت خوردگی اولویت دارند.
پیچهای اینکونل چیست؟
پیچهای اینکونل از آلیاژهای نیکل-کروم مانند Inconel 600، 625 یا 718 ساخته میشوند. این پیچها برای شرایط بسیار سخت طراحی شدهاند—حرارت، فشار و مواد شیمیایی شدید.
ویژگیهای کلیدی:
- مقاومت عالی در برابر خوردگی: مخصوصاً در محیطهای اسیدی و دمای بالا
- استحکام بالا در دمای بالا: تا بیش از ۱۱۰۰°C
- عملکرد در فشار بالا: مناسب برای توربین گازی، تجهیزات زیر دریا و راکتورها
در شرایطی که اکثر فلزات از کار میافتند، اینکونل همچنان عملکرد دارد.
جدول مقایسه: پیچ تیتانیومی در برابر پیچ اینکونل
| ویژگی | پیچ تیتانیومی | پیچ اینکونل |
|---|---|---|
| چگالی و وزن | سبک (۴.۵ g/cm³) | سنگینتر (۸.۴ g/cm³) |
| استحکام کششی | حدود ۹۵۰ MPa | تا ۱۳۰۰ MPa |
| محدوده دمایی | تا ۶۰۰°C | تا ۱۱۰۰°C |
| مقاومت خوردگی | عالی در آب شور | عالی در اسیدها و مواد شیمیایی |
| خاصیت مغناطیسی | غیرمغناطیسی | کمی مغناطیسی (بسته به گرید) |
| هزینه واحد | متوسط تا بالا | بالا تا بسیار بالا |
| کاربرد رایج | پزشکی، دریایی، هوافضا | نفت و گاز، نیروگاه، موتور هواپیما |
کاربردهای صنعتی پیچ تیتانیومی
- هوافضا: بدنه هواپیما، قطعات موتور
- دریایی: کشتیها، زیردریاییها، سکوهای دریایی
- پزشکی: ایمپلنتها، ابزار جراحی، تجهیزات دندانپزشکی
- شیمیایی: مخازن اسید، سیستمهای لولهکشی
کاربردهای صنعتی پیچ اینکونل
- نیروگاهها: توربینها، مبدلهای حرارتی، راکتورها
- نفت و گاز: شیرآلات زیر دریا، ابزار حفاری
- فرآیندهای شیمیایی: خطوط فشار بالا، مخازن اسید
- هوافضا: سیستمهای اگزوز موتور جت
ملاحظات هزینه و دسترسی
- تیتانیوم: ارزانتر از اینکونل، اما همچنان گران
- اینکونل: گران و سختتراش، اما تنها گزینه در شرایط دمایی/شیمیایی شدید
- دسترسی: تیتانیوم در سایزهای استاندارد موجود است؛ اینکونل ممکن است نیاز به سفارش خاص داشته باشد
انتخاب پیچ مناسب برای پروژه شما
| معیار | پیشنهاد |
|---|---|
| دمای بالا | اینکونل برای بالای ۶۰۰°C |
| خوردگی | تیتانیوم در آب شور بهتر، اینکونل در اسیدها بهتر |
| بار مکانیکی | اینکونل در دمای بالا قویتر است |
| بودجه | تیتانیوم مقرونبهصرفهتر است |
| استانداردها | بررسی گریدهای موردنیاز مثل NORSOK یا ASME |
رفتار در دمای بالا، مقاومت در برابر خزش و اکسیداسیون
-
آلیاژهای اینکونل مثلاً 718، 625 به طور خاص برای کاربردهای دما بالا طراحی شدهاند: بسیاری از گریدها مقاومت خزش عالی، پایداری اکسیداسیون و حفظ استحکام کششی بسیار بالاتر از تیتانیوم را در دماهای بالاتر از 400 تا 500 درجه سانتیگراد نشان میدهند. این امر آنها را به طور پیشفرض برای بخشهای داغ توربینهای گازی، بخاریهای صنعتی و راکتورهای شیمیایی که در معرض گازهای خورنده داغ قرار دارند، تبدیل میکند.
-
آلیاژهای تیتانیوم در دمای بالاتر از حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد به سرعت استحکام خود را از دست میدهند و در برخی از اتمسفرهای اکسیدکننده در دماهای بالا، پدیدههای پوسته شدن و شکنندگی ایجاد میکنند؛ مقاومت خزشی آنها در مقایسه با سوپرآلیاژهای پایه نیکل محدود است. برای دماهای متوسط که وزن اهمیت دارد (ساختار بدنه هواپیما)، تیتانیوم ایدهآل است. برای کاربردهای تولید برق مداوم در دمای بالا، تیتانیوم به ندرت استفاده میشود.
رفتار و محیطهای خوردگی
-
در محیطهای آبی و بسیاری از محیطهای اکسیدکننده با دمای بالا: گریدهای اینکونل به دلیل کروم و آلیاژسازی ویژه، در برابر اکسیداسیون و حفرهدار شدن مقاومت میکنند؛ 625 به ویژه به دلیل مقاومت در برابر خوردگی آبی و مقاومت در برابر حمله حفرهدار شدن/کلرید در بسیاری از مواد شیمیایی تهاجمی مورد ستایش قرار گرفته است.
-
تیتانیوم: یک لایه اکسید محافظ بسیار پایدار تشکیل میدهد که مقاومت استثنایی در برابر بسیاری از محیطهای خورنده از جمله آب دریا، کلر و بسیاری از اسیدها ایجاد میکند. زیستسازگاری تیتانیوم ناشی از همین اکسید پایدار است. با این حال، در محیطهای با دمای بالا، حاوی فلوراید یا برخی اکسیدکنندههای قوی، تیتانیوم میتواند مورد حمله قرار گیرد.
جمعبندی: انتخاب نهایی بین تیتانیوم و اینکونل
هر دو پیچ برای کاربردهای سخت طراحی شدهاند، اما برای چالشهای متفاوت:
- تیتانیوم: سبک، مقاوم، ضدزنگ—مناسب برای پروژههایی با اولویت وزن و خوردگی
- اینکونل: سنگینتر، گرانتر، اما مقاوم در برابر حرارت و فشار شدید
