انتخاب متریال برای فنر در صنایع نفت و گاز
بهترین متریال برای فنر در صنایع نفت و گاز
شرکت پیشگام فناوری ارنیکا فنرهایی را ارائه می دهد که مطابق با مشخصات و طیف گسترده ای از گزینه های مواد ساخته شده اند. متریال مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید یا با یک مهندس برای کمک به یادگیری بهترین گزینه ها مشورت کنید. ملاحظات رایج در رابطه با متریال شامل دمای عملیاتی، الزامات مقاومت در برابر خوردگی و پارامترهای فنر مورد نیاز است. با پشتیبانی مهندسی Quick Spring، مطمئن خواهید بود که هر بار از متریال مناسب برای پروژه خود استفاده می کنید.
معرفی متریال
| Description & Primary Use | Maximum Operating Temperature | Modulus in Torsion (G)(psi X 106) | Modulus of Elasticity (E)(psi X 106) | Minimum Tensile Strength (psi X 106) | Density (lb/in3) | Nominal Chemistry | Material |
| مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی خوب در دماهای نسبتاً بالا. همچنین برای کاربردهای برودتی خوب است. در صنایع شیمیایی، آموزش حرارتی و صنایع هوافضا استفاده می شود. | 700 F | 11 | 31 | 140 – 185 | 0.306 | Ni 72.0 min% Cr 14.0 – 17.0% Fe 6.0 – 10.0% | Inconel 600 |
| استحکام و مقاومت حرارتی بهتر نسبت به Inconel 600. متریال پس از ساخت فنر برای دستیابی به خواص مطلوب در اثر بارش سخت می شوند. | 950 | 12 | 32 | 210 – 250 | 0.298 | Ni 50.0 – 55.0% Cr 17.0 – 21.0% Fe 11.0 – 24.0% | Inconel 718 |
| استحکام بهتر نسبت به Inconel 600. متریال پس از ساخت فنر برای دستیابی به خواص مطلوب، در اثر بارش سخت می شوند. No.1 Temper مقاومت حرارتی بهتری را ارائه می دهد. | 750-950 | 11.8 | 29 | No.1 Temper: 155 Min Spring Temper:180 – 220 | 0.290 | Ni 70.0 min% Cr 14.0 – 17.0% Fe 5.0 – 9.0% | Inconel X750 |
| آلیاژ کبالت نیکل که به دلیل استحکام و خواص غیر مغناطیسی معروف است. مقاومت در برابر خوردگی عالی، برای اسید استیک، کلرید آمونیوم، اسید سیتریک، کلرید سدیم و سولفیت سدیم خوب است. متریال پس از ساخت فنر برای دستیابی به خواص مطلوب، در اثر بارش سخت می شوند. | 850 | 11 | 29 | 270 – 330 | 0.287 | Co 39.0 – 41.0% Ni 15.0 – 16.0 Cr 19.0 – 21.0% Fe 15.0 – 18.0% | Elgiloy |
| آلیاژ ویژه ای که قابل عملیات حرارتی است تا مدول ثابتی در طیف وسیعی از دماهای عملیاتی داشته باشد. متریال ضد زنگ نیست و مغناطیسی است. به طور معمول در دستگاه های زمان بندی، توزین و ابزار ژئوفیزیک استفاده می شود. | 150 | 11.2 | 27.9 | 150 – 190 | 0.295 | Fe 45.0 – 51.0% Ni 41.0 – 43.5% Cr 4.9 – 5.75% Tr 2.25 – 2.75% Al 0.3 – 0.8% | NiSpan C |
| مقاومت در برابر خوردگی خوب در محیط های فرآیند شیمیایی. به دلیل مقاومت عالی در برابر ترکیبات گوگرد و کلرید شناخته شده است. مفید در صنایع دریایی و تصفیه زباله. | 700 | 11 | 30.7 | 100 – 200 | 0.301 | Ni 51.0 – 63.5% Cr 14.5 – 16.5% Mo 15.0 – 17.0% Fe 4.0 – 7.0% W 3.0 – 4.5% | Hastelloy (C276) |
انتخاب متریال برای فنر – سوپر آلیاژ
فنرهای سوپر آلیاژی را می توان در تعدادی از شرایط سخت از جمله دماهای بسیار بالا یا پایین، تحت فشار زیاد و در معرض شرایط بیرونی، از جمله آب و هوای شدید استفاده کرد. فنرهایی که از آلیاژهای فوق العاده ساخته نشده اند، در صورت استفاده در این شرایط، در معرض خطر تغییر شکل یا آسیب قرار می گیرند، زیرا به اندازه کافی قوی نیستند که در برابر ضربه های سنگین یا شرایط سخت یا ترکیبی از هر دو مقاومت کنند. دارن ایر، متخصص فنی در لی اسپرینگ، می‌گوید: «قابلیت اطمینان و ماندگاری یک محصول نهایی به انتخاب متریال مناسب برای برآوردن نیازهای خاص برنامه بستگی دارد. به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ، سخت و مقاوم در برابر خوردگی است، اما خواص مورد نیاز برای مقاومت در برابر گرمای شدید را ارائه نمی دهد، بنابراین به احتمال زیاد هنگام قرار گرفتن در معرض دماهای بالا دچار اعوجاج می شود. درک واضح محیطی که فنر احتمالاً در آن استفاده می شود ضروری است. به عنوان مثال آلیاژهای اینکونل در گریدهای مختلف (600، X-750 و 718) موجود هستند و برای استفاده در شیرها، پمپ ها یا محرک ها مناسب هستند، برای کاربردهایی که شامل فشار بالا و دماهای بالا هستند، به عنوان مثال در نیروگاه های هسته ای، توربین های گاز، موتورهای موشک و مجرای هوای گرم یا برای حفاری در سکوهای دریایی. آلیاژ نیکل کروم Inconel X-750 معمولا در دمای بالا و محیط های خورنده استفاده می شود. دو مزاج وجود دارد که رایج‌ترین آنها گرمای بارشی است که در شرایط طبع بهاری قرار می‌گیرد. در این حالت، مقاومت دما تا 700 درجه فارنهایت دارد. انجمن ملی مهندسین خوردگی (NACE) این مزاج سخت را با مشخصات MR-01-75 (Rc 50 حداکثر) برای حلقه های نگهدارنده مارپیچی و فنرهای موج/فشرده تایید می کند. تمپر شماره 1 استحکام کششی کمتری دارد اما از دمای 1000 درجه فارنهایت محافظت می کند. حلقه ها و فنرهای تولید شده از Inconel دارای رنگ خاکستری آبی/نقره ای هستند و خاصیت مغناطیسی ندارند. آلیاژهای Nimonic و Hastelloy نیز در برابر خوردگی مقاوم هستند و برای کاربردهایی که شامل فشار بالا و دمای بالا هستند مناسب هستند. فنرهای مورد نیاز برای کار در «محیط‌های خشن» می‌تواند به معنای هر چیزی باشد، از زیر آب، مقابله با خوردگی ناشی از آب شور، یا تماس با گاز «ترش» ناشی از حفاری در زیر بستر دریا، تا ارتفاع 35000 فوتی در هوا در حال نبرد با دمای پایین و باد شدید. سرعت» نیک لانگلی، مهندس برنامه های کاربردی در لی اسپرینگ می گوید. «کاربردهای فراساحلی به تجهیزاتی نیاز دارند که قادر به «مقاومت با عناصر» باشند، و برخی از موقعیت‌های تولید یا کوره شامل دمای بسیار پایین یا بسیار بالا هستند. کاربردهای دیگر می تواند شامل قرار گرفتن تجهیزات در معرض مواد بسیار خورنده باشد.
برای کاربردهای تا دمای 1000 درجه فارنهایت، آلیاژ A286 خواصی مشابه با طبع فنری Inconel X-750 دارد. شرایط بهاری آن با سخت شدن بارش به دست می آید. همچنین فاقد خاصیت مغناطیسی است و دارای رنگ خاکستری آبی/نقره ای است. آلیاژ نیکل-کبالت MP35N از نیکل و کبالت تشکیل شده است و به دلیل مقاومت در برابر هیدروژن سولفید، آب نمک و اسیدهای معدنی که می تواند اثر خورندگی بالایی بر روی اکثر فلزات داشته باشد، برای کاربردهای دریایی و زیر دریا بسیار مناسب است. مونل یک آلیاژ مبتنی بر نیکل با کارایی بالا است که دارای مس و آهن است. مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر اسید است، بنابراین برای کاربردهای دریایی و همچنین کاربردهایی با اسیدها و سایر متریال بسیار خورنده مناسب است. استحکام، چقرمگی، شکل پذیری و مقاومت فوق العاده ای در برابر خوردگی از خود نشان می دهد. در انتهای عملکرد فنر، Elgiloy را می‌یابیم که یک ترکیب آلیاژی واقعا عجیب و غریب است که به دلیل مقاومت عالی در برابر محیط‌های خورنده، مقاومت در برابر دمای بالا و استحکام بالا شناخته شده است. Elgiloy فاقد مغناطیس است و در نتیجه عملیات حرارتی به رنگ آبی/قهوه ای است. این یک راه حل خوب برای محیط های شدید همراه با خواص مکانیکی مشابه فولاد فنر با کربن بالا (سیم موسیقی) ارائه می دهد. خواص مکانیکی Elgiloy اغلب نسبت به فولاد ضد زنگ و سایر آلیاژهای نیکل برتری دارد. همچنین ممکن است در برخی از کاربردهای پزشکی در نظر گرفته شود و اغلب می تواند به جای تیتانیوم مورد استفاده قرار گیرد که مزایای متعددی را ارائه می دهد. Elgiloy ویژگی‌های سازگار با زیستی عالی را ارائه می‌کند و می‌تواند از دمای بسیار پایین تا +450 درجه سانتی‌گراد استفاده شود. مصارف معمولی شامل فنرهای های ساعت و ابزار، پزشکی و صنعت نفت است. لی اسپرینگ فنرهای استاندارد در برخی از آلیاژهای فوق العاده و خدمات مهندسی سفارشی برای فنرهای تا قطر 19 میلی متر در آلیاژهای معمولی و سوپرآلیاژهای نیکل و کبالت از جمله Inconel، Nimonic، Hastelloy، Monel، Elgiloy و MP35N ارائه می دهد. سایر آلیاژهای موجود عبارتند از فولاد ضد زنگ، برنز فسفر و مس بریلیوم.
| Description & Primary Use | Maximum Operating Temperature | Modulus in Torsion (G)(psi X 106) | Modulus of Elasticity (E)(psi X 106) | Minimum Tensile Strength (psi X 106) | Density (lb/in3) | Nominal Chemistry | Material |
| سیم فنر مقاوم در برابر خوردگی و حرارت عمومی. کمی مغناطیسی. نوع 304 کربن کمتری نسبت به نوع 302 دارد، اما از نظر تجاری برای فنرهای استوک معادل در نظر گرفته می شود. | 550 | 10 | 28 | 325 | 0.286 | Cr 17.0 – 20.0% Ni 8.0 – 10.5% | Stainless Steel 302/304 |
| سیم فنر مقاوم در برابر حرارت عمومی و مقاوم در برابر خوردگی بهتر از نوع 302/204. کمی مغناطیسی. اغلب در کاربردهای دریایی استفاده می شود، در برابر حمله کلرید مقاومت می کند. | 550 | 10 | 28 | 254 | 0.286 | Cr 16.5 – 18.0% Ni 10.5 – 13.5% Mo 2.0 – 2.5% | Stainless Steel 302/304 |
انتخاب متریال برای فنر – استیل
فولادهای آلیاژی معمولی دارای عناصر مختلفی هستند که در مقادیر کم برای بهبود استحکام مواد، سختی‌پذیری، مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر خوردگی و سایر ویژگی‌ها افزوده می‌شوند و هر سطح کربن را می‌توان با این عناصر آلیاژی ترکیب کرد. به عنوان مثال، کروم برای بهبود استحکام، شکل‌پذیری، چقرمگی، مقاومت در برابر سایش و سختی‌پذیری اضافه می‌شود، در حالی که نیکل برای بهبود استحکام بدون از دست دادن شکل‌پذیری، و همچنین سخت‌شدگی بدنه را افزایش می‌دهد. مولیبدن، که در ترکیب با نیکل و/یا کروم استفاده می شود، سختی را افزایش می دهد، شکنندگی را کاهش می دهد و چقرمگی را افزایش می دهد. بسیاری از آلیاژهای دیگر در ترکیبات مختلف برای دستیابی به خواص خاص مورد استفاده قرار می گیرند و مشخص شده است که مقاومت کششی نهایی این فولادهای آلیاژی معمولی می تواند بسته به عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی از حدود 80 تا 300 kpsi متغیر باشد. با این حال، برخی از کاربردهای شدید به آلیاژهای بسیار ویژه مشتق شده از پیشرفته ترین برنامه های توسعه هوافضا و نظامی نیاز دارند تا با سخت ترین شرایط مقابله کنند که لی اسپرینگ برای آنها آلیاژهای فوق العاده نیکل و کبالت با عملکرد بسیار بالا ارائه می دهد. این مواد با محتوای آلیاژ بالا به درستی به عنوان آلیاژهای فوق العاده یا آلیاژهای عجیب و غریب شناخته می شوند زیرا خواص عملکردی بسیار بهبود یافته ای از جمله استحکام و دوام عالی و مقاومت در برابر اکسیداسیون، خوردگی و تغییر شکل در دماهای بالا یا تحت فشار شدید را ارائه می دهند. با توجه به این ویژگی‌های غیرعادی، آلیاژهای فوق‌العاده بهترین مواد فنری را برای شرایط کاری فوق‌العاده می‌سازند که می‌تواند در بخش‌های مختلف صنعت، از جمله بخش‌های خودرو، دریایی و هوافضا و همچنین استخراج نفت و گاز، پردازش حرارتی، پردازش پتروشیمی با آن مواجه شود.
