صفحة الدرجة

مسبوكات HK40: التركيب والخواص والاستخدامات

HK40 سبيكة فولاذ مقاوم للصدأ مصبوبة ومقاومة للحرارة، تحتوي على نحو 25% كروم و20% نيكل و0.4% كربون، وتغطيها المواصفة ASTM A351 للمسبوكات الساكنة والمواصفة ASTM A608 للأنابيب المصبوبة بالطرد المركزي. تُستخدم في أجزاء الأفران التي تحمل أحمالًا عند درجات الحرارة العالية: دعامات الأنابيب وعلّاقات الأنابيب وألواح الأنابيب في السخانات النارية (fired heaters)، وكانت تاريخيًا مادة أنابيب المُصلِح البخاري وأفران التكسير.

نُشر في 17 أكتوبر 2026 · حُدّث في 15 نوفمبر 2026 · Ni-Chrome Alloy Castings

استفسر عن HK40 اطلب صحيفة البيانات الكاملة →

ما هو تركيب HK40؟

HK40 سبيكة أساسها الحديد. النطاقات أدناه هي حدود الدرجة HK40 في المواصفة ASTM A351، بالنسبة المئوية الوزنية. والحديد هو الباقي.

العنصر	ASTM A351 HK40، % وزنًا
الكربون	0.35 إلى 0.45
الكروم	23.0 إلى 27.0
النيكل	19.0 إلى 22.0
المنغنيز	1.50 كحد أقصى
السيليكون	1.75 كحد أقصى
الموليبدنوم	0.50 كحد أقصى
الفوسفور	0.040 كحد أقصى
الكبريت	0.040 كحد أقصى

المصدر: ASTM A351، الدرجة HK40، كما وردت في قاعدة بيانات Total Materia. تُشترى الأنابيب المصبوبة بالطرد المركزي وفق ASTM A608، وسطر HK40 فيها مطابق باستثناء السيليكون الذي يتراوح بين 0.50 و2.00%. والإصدار المذكور في أمر الشراء هو المرجع الحاكم.

تحدد ASTM A351 أيضًا الحدود الدنيا لاختبار الشد عند درجة حرارة الغرفة لـ HK40: مقاومة شد 425 MPa (62 ksi)، ومقاومة خضوع 240 MPa (35 ksi)، واستطالة 10%. هذه اختبارات قبول للصبة، وليست بيانات تصميم عند درجة حرارة التشغيل. أما تصميم الزحف فيحدد الإجهادَ المسموح به فيه كودُ المشتري أو مصممُ الفرن.

الكربون هو ما يميز HK40 عن الفولاذ المطاوع 310 المقاوم للصدأ، الذي يحتوي على مستوى مماثل من الكروم والنيكل لكن بكربون أقل بكثير. عند 0.35 إلى 0.45% كربون تتصلب السبيكة بشبكة من كربيدات الكروم بين التشجرات، وهذه الشبكة هي التي تمنح المسبوكة مقاومة الزحف. والكربون نفسه يجعل السبيكة غير صالحة للحدادة أو الدرفلة، ولذلك تُصنع أجزاء HK40 بالصب.

ما هي مكافئات HK40؟

UNS: J94204.
EN / DIN: 1.4848، GX40CrNiSi25-20 (EN 10295). تطابق قريب، وليس مواصفة مماثلة تمامًا.
ASTM: A351 HK40 للمسبوكات الساكنة، وA608 HK40 للأنابيب المصبوبة بالطرد المركزي. ومن ACI، أي معهد صب السبائك القديم (Alloy Casting Institute)، جاءت سلسلة الحرف "H".
ليست مثل A297 HK. تذكر ASTM A297 أيضًا درجة HK (UNS J94224) بنطاق كربون أوسع بكثير. إذا ذكر الرسم "HK" دون "40" فاسأل عن المقصود.

تساعد المراجع المتقاطعة على مطابقة الرسم مع الدرجة، لكنها ليست دليلًا على أن مواصفتين قابلتان للتبادل، لذا حدّد المواصفة التي تحتاجها.

أين يُستخدم HK40؟

يُستخدم HK40 حيث يجب أن يحافظ الجزء على شكله تحت الحمل عند درجات حرارة تصل إلى نحو 1,000 °C في غاز نظيف مؤكسد أو مختزل اختزالًا خفيفًا. وفي السخانات النارية والأفران الصناعية يعني ذلك:

دعامات الأنابيب وألواح الأنابيب وعلّاقات الأنابيب في القسم الإشعاعي وقسم الحمل الحراري؛
أنابيب الأفران والتجهيزات التي تربط بينها، حيث لم ينتقل المصمم إلى درجة HP؛
الأجزاء الإنشائية للأفران وأجزاء المواقد والتثبيتات.

ظل HK40 لسنوات طويلة المادة القياسية لأنابيب المحفّز في المُصلِح البخاري ولأنابيب تكسير الإيثيلين. وفي معظم تصاميم المُصلِحات وأفران التكسير الجديدة حلت محله درجات HP المعدلة بالنيوبيوم، للأسباب المشروحة أدناه. ويشرح دليلنا لمسبوكات أفران المُصلِح أي أجزاء فرن المُصلِح تُصب وبأي درجات. والنطاق الكامل للأشكال التي نصبها موجود في صفحة المسبوكات. تصب Ni-Chrome أنابيب الأفران للسخانات النارية والأفران الصناعية، إلى جانب المكونات الداخلية والتجهيزات.

كيف يفشل HK40 أثناء الخدمة؟

تشير تحليلات الأعطال المنشورة لأنابيب HK40 إلى أربع آليات، تعمل غالبًا معًا.

ضرر الزحف. وجد مسح ياباني لنحو 70 أنبوب محفّز من HK40 في المُصلِحات البخارية شقوق زحف طولية في المعدن الأساسي وقرب اللحامات المحيطية، وشقوقًا محيطية في معدن اللحام المحيطي (Journal of the Japan Petroleum Institute).
طور سيغما والتقصّف. يؤدي التعرض الطويل لدرجة الحرارة إلى تكوّن طور سيغما الهش. وقد أظهر أنبوب HK40 فاشل فُحص بعد نحو 55,000 ساعة طور سيغما مع كربيدات إبرية الشكل، وشقوقًا تمتد على حدود الحبيبات؛ ورأى الباحثون أنه غير صالح للإصلاح باللحام (Revista de Metalurgia).
ترسّب الكربيدات الثانوية. في أفران التكسير تقصّفت أنابيب HK40 بسبب كربيدات الكروم الثانوية M₇C₃ المتكونة على حدود الحبيبات والخلايا في البنية العمودية المصبوبة (Kirchheiner وWoelpert، Schmidt + Clemens، نشر Niobium Tech).
فرط التسخين. أرجعت دراسة لأنابيب مُصلِح من HK40 المعدل تشققت بعد أربع سنوات العطلَ إلى فرط تسخين ناتج عن انسداد المحفّز الذي قيّد التدفق (CSIR-NML، جامشيدبور).

العامل المشترك هو درجة الحرارة. فعمر الزحف ينخفض بحدة مع ارتفاع درجة حرارة المعدن، لذا تقصّر بقعة ساخنة موضعية أو تشغيل طويل فوق قيمة التصميم العمرَ كثيرًا. وتتعرض الأجزاء الساكنة مثل الدعامات والعلّاقات عادةً لإجهاد أقل من أنابيب الضغط، وهذا أحد أسباب بقاء HK40 شائعًا فيها.

متى تختار HK40 بدلًا من HP-Nb؟

تحتوي HP-Nb على نحو 35% نيكل مع إضافة من النيوبيوم. وقد انتقلت الصناعة إليها لأنها أقوى في الزحف. تذكر Schmidt + Clemens أن IN 519، وهي خليفة مبكرة لـ HK40 تحتوي على النيوبيوم، كانت مقاومة الزحف لديها أعلى بنحو 25% عند 1,000 °C، وكانت مطيلية الزحف 8 إلى 10% بعد 10,000 ساعة عند 900 °C مقابل نحو 3% لـ HK40.

يظل HK40 خيارًا معقولًا عندما:

يكون الجزء دعامة أو علّاقة أو لوح أنابيب محمّلًا أساسًا بوزنه ووزن الأنابيب التي يحملها؛
تبقى درجة حرارة المعدن بعيدة عن الحد الأعلى لنطاق HK40؛
تستبدل المحطة جزءًا بمثله وكان التصميم الأصلي HK40؛
تكون التكلفة أهم من الهامش الإضافي، إذ يحتوي HK40 على نيكل أقل بكثير من درجات HP.

انتقل إلى HP-Nb عندما ترتفع درجة حرارة التصميم أو الإجهاد، أو عندما يجب أن تكون الجدران أرقّ، أو عند وجود غاز مُكربِن، لأن درجات HP المحتوية على النيوبيوم تقاوم الكربنة أيضًا بشكل أفضل.

ما طريقة الصب المناسبة لـ HK40؟

وفق الممارسة العامة، تُصب الأنابيب المستديرة بالطرد المركزي في قالب معدني دوّار وتُشترى وفق ASTM A608. أما الدعامات والعلّاقات وألواح الأنابيب والتجهيزات وغيرها من الأجزاء المشكّلة فتُصب صبًّا ساكنًا في قوالب رملية وتُشترى وفق ASTM A351. شكل الجزء هو الذي يحدد الطريقة. أخبرنا ما هو الجزء وسنقترح الطريقة.

من يصب HK40؟

نصب HK40 صبًّا ساكنًا في قوالب رملية للدعامات والعلّاقات وألواح الأنابيب والتجهيزات، وبالطرد المركزي للأنابيب والجلب والحلقات. استفسر عن HK40 →

ماذا يجب أن يتضمن طلب عرض السعر (RFQ) لمسبوكات HK40؟

المواصفة وإصدارها: A351 HK40 أو A608 HK40 أو EN 1.4848.
الرسم مع التفاوتات وسماحية التشغيل الآلي والوزن النهائي إن كان معروفًا.
درجة حرارة التشغيل والجو (مؤكسد، مُكربِن، محتوٍ على الكبريت)، وما إذا كان الجزء يتعرض لدورات حرارية.
الكمية، وما إذا كان الطلب استبدالًا أم تصميمًا جديدًا.
الاختبارات: شهادات التحليل الكيميائي والشد، والتصوير الإشعاعي مع معيار القبول ومستوى الشدة (ASTM E446 للمقاطع حتى 51 mm، وE186 للجدران الأسمك)، والفحص بالسائل النافذ، وPMI، وأي تفتيش من طرف ثالث.
الوسم وصيغة الوثائق وأي اعتماد مطلوب من EIL أو المرخِّص أو المستخدم النهائي.

استفسر عن HK40 اطلب صحيفة البيانات الكاملة →

أسئلة حول HK40

هل HK40 هو نفسه الفولاذ المقاوم للصدأ 310؟

لا. الكروم والنيكل متقاربان، لكن HK40 يحتوي على 0.35 إلى 0.45% كربون. هذا الكربون يمنحه مقاومة زحف أفضل بكثير، ويعني أنه لا يوجد إلا كمسبوكة.

هل يمكن إصلاح HK40 المتقادم في الخدمة باللحام؟

أحيانًا، لكن المادة المتقادمة المحتوية على طور سيغما هشة وقد تتشقق. ووجدت أعمال منشورة أن المعالجة بالإذابة استعادت المطيلية عند درجة حرارة الغرفة لكنها لم تستعد عمر الانكسار بالزحف. اطلب تقييم المعدن المتقادم أولًا.

لماذا انتقلت المُصلِحات وأفران التكسير من HK40 إلى درجات HP؟

بسبب مقاومة زحف ومطيلية زحف أعلى. فالدرجات المحتوية على النيوبيوم التي تلت HK40 عمّرت أطول عند درجة الحرارة نفسها أو سمحت بجدران أرقّ، كما حسّن النيوبيوم مقاومة الكربنة.