
مع تحرك مشهد الطاقة العالمي نحو الحياد الكربوني، صعدت تقنيات الهيدروجين إلى الواجهة. ومع ذلك، فإن الهيدروجين، على الرغم من كونه نظيفًا، هو أيضًا أكثر المواد الهشة غدرًا المعروفة لدى علماء المعادن. فهو ينتشر بسرعة، ويزعزع استقرار البنى المجهرية، ويسبب التشققات بصمت. في هذا الاقتصاد الهيدروجيني الجديد، إنكونيل 625 (UNS N06625) — وهي سبيكة ذات محلول صلب Ni-Cr-Mo-Nb — عادت إلى الظهور باعتبارها مادة بطلة تربط بين السلامة والأداء.
عقود من الأدلة التجريبية، بما في ذلك الفحص المبكر لوكالة ناسا لسبائك النيكل لتطبيقات الصواريخ، وضعت Inconel 625 بين المرشحين الأقل حساسية للهيدروجين. تؤكد الدراسات الحديثة حول محاصرة الانتشار (2024-2025) وجودها نفاذية الهيدروجين المعتدلة لكن أكد على تحذير مهم: عند الإمكانات الكاثودية القريبة من −1050 مللي فولت Ag/AgCl، حتى 625 يمكن أن يتراكم الهيدروجين داخل شبكات العيوب والخلع.
تشير معاملات النفاذ من 10⁻¹⁵ إلى 10⁻¹⁴ متر مربع/ثانية عند 10-40 درجة مئوية إلى أن دخول الهيدروجين، على الرغم من بطئه، لا يمكن إهماله - مما يعني أن التصميم المجهري وهندسة السطح يظلان حاسمين.
في اختبارات الشد المشحونة كاثوديًا، يقلل الهيدروجين بشكل طفيف من الاستطالة ويحول وضع الكسر من التحام الفراغ الصغير المرن إلى شبه الانقسام على طول واجهات NbC أو γ ″ المترسبة. يُظهر 625 مكونًا مُصنَّعًا بشكل إضافي (عبر WAAM أو DED) حساسية معززة بسبب حقول الإجهاد المتبقية والخلايا الجذعية الدقيقة، مما يؤكد أهمية تجانس المعالجات الحرارية قبل خدمة الهيدروجين.
يعد مخزون البار هو الشكل الأكثر قابلية للتحكم في البنية التحتية للهيدروجين. تصبح القضبان المُشكَّلة والمُصلبة بالمحلول:
موصلات متعددة والشفاه في وحدات الإصلاح والتحليل الكهربائي.
حلقات الدعم أو البطانات الداخلية وفي توربينات الغاز الغنية بالهيدروجين؛
قضبان الهيكل العظمي والسحابات في الإصلاحات الحفزية وخطوط أنابيب الضغط العالي.
إنكونيل 625 من الدرجة الثانية، المصمم خصيصًا لمقاومة الزحف، يتحمل درجات حرارة تتراوح بين 600 و900 درجة مئوية تحت أجواء مختلطة من H₂–CO–H₂O شائعة في مفاعلات الغاز الاصطناعي. إن قوة إنتاجها، إلى جانب مقاومتها المتميزة للأكسدة والتآكل، تضمن السلامة الهيكلية حيث يتعايش كل من الهيدروجين ودرجة الحرارة.
لتسخير 625 بشكل كامل في أنظمة الهيدروجين، يجب على المهندسين معالجة السيطرة على الهيدروجين كمتغير التصميم:
انضباط المعالجة الحرارية — التلدين الدقيق للمحلول (≈ 1150 درجة مئوية) يذيب المرحلة δ ويقلل مواقع الملاءمة.
تكييف السطح — تعمل عمليات النيترة أو طبقات الأكسدة المسبقة أو أغشية Al₂O₃ الرقيقة على تقليل امتصاص الهيدروجين.
الوعي الهندسي — قم بتضمين أخاديد التنفيس أو مسارات الهروب الصغيرة للتخفيف من الغاز المحبوس تحت الحمل الدوري.
نماذج التعب التجريبية — تحقق دائمًا من عتبات التعب عند التعرض للهيدروجين؛ قد تنخفض صلابة الكسر المُقاسة معمليًا بنسبة 20-30%.
تختبر أنظمة الهيدروجين حدود علم المعادن. إن مزيج Inconel 625 من الليونة والقوة ومقاومة التآكل يجعله لا غنى عنه للعقد القادم من أجهزة احتراق ونقل الهيدروجين. من المرجح أن تربط الأبحاث المستقبلية بين 625 وطبقات حاجز الهيدروجين ونمذجة الحياة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي، مما يضمن استمرار هذه السبيكة التي يبلغ عمرها نصف قرن في تغذية عصر جديد تمامًا من الطاقة.

الطابق 25، مبنى C3، واندا بلازا، منطقة كايفو، تشانغشا، مقاطعة هونان، الصين