Inconel 600 vs Incoloy 800: Nikkelötvözet kiválasztása a hőkezelő kemence alkatrészekhez

Mi az Inconel 600 és az Incoloy 800, és miben különbözik az összetételük?

Az Inconel 600 egy nikkel-króm{2}}vasötvözet, amely nikkel-dús bázisra épül (minimum 72%), míg az Incoloy 800 alapvetően egy vas-alapú ötvözet, amely mindössze 30-35% nikkelt tartalmaz, - ez a szándékos, történelmileg kétoldalú választás, költség-a-magas{12}}hőmérséklet-teljesítmény spektrummal szemben.

Forrás: A Special Metals Corporation SMC-027 (INCONEL 600 ötvözet) és SMC-046 (INCOLOY 800 ötvözet) műszaki közleményei.

Az Incoloy 800-at az 1950-es években mutatták be, kifejezetten egy viszonylag alacsony nikkeltartalmú, hő- és korrózióálló ötvözet iránti igény kielégítésére, mivel a nikkelt akkoriban stratégiai fémnek tartották. Ez nem véletlen történelem -, hanem a tervezési logika, amely ma is elválasztja a két ötvözetet. Az Inconel 600 magas nikkeltartalma kiváló ellenállást biztosít a redukáló körülményekkel szemben, és gyakorlatilag immunizálja a klorid-ionfeszültség-korróziós repedés ellen; Az Incoloy 800 alumínium és titán adalékai (a 600-ban csak nyomokban vannak jelen, ha egyáltalán vannak) erősítő csapadékot képeznek, amely részben kompenzálja az alacsonyabb nikkeltartalmat magasabb hőmérsékleten.

Melyik ötvözet rendelkezik a magasabb maximális üzemi hőmérséklettel a kemence alkatrészekhez?

Az Inconel 600 magasabb szolgáltatást nyújt-hőmérséklet felső határa - folyamatos használat 1093 fokig, - míg a szabványos Incoloy 800 szilárdsági jellemzői általában 816 fokig használhatók; Az e feletti kemence üzemben az Incoloy saját magas hőmérsékletű változatai, a 800H és a 800HT, bezárják a különbséget.

A Special Metals leírása szerint az Inconel 600 sokoldalúsága "kriogéntől 1095 fok feletti hőmérsékletig" terjed, és közvetlenül kijelenti, hogy az ötvözet szilárdsága és magas hőmérsékleten való oxidációval szembeni ellenállása hasznossá teszi retortákhoz, tokokhoz, görgős kandallókhoz és egyéb kemenceelemekhez. Ezzel szemben a Special Metals kijelenti, hogy az Incoloy 800-at "szilárdsági jellemzői miatt használják 816 fokos üzemi hőmérsékletig", és "olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy kúszási vagy szakítószilárdságot igényelnek, 800H vagy 800HT INCOLOY ötvözetet használnak".

Mind a 800H, mind a 800H T szabályozott szén-dioxid-tartományt (0,05-0,10% és 0,06-0,10%) és durvább minimális szemcseméretet (ASTM 5 vagy durvább) tartalmaz, amelyet kifejezetten úgy terveztek, hogy a kúszási és feszültség-szakadási szilárdságot túllépje a 800-as gyakorlati hőmérséklet-tartományon, kiterjesztve a 800-as gyakorlati hőmérséklet-tartományt. Az alapötvözet 1500 fokos F tervezési pontja.

Melyik ötvözet ellenáll jobban a szénsavasodásnak a kemence légkörében?

Az Inconel 600 mérhetően kevesebb szenet nyel el, mint az Incoloy 800HT azonos karburálási körülmények között: A Special Metals saját, 100 -órás gáz-szénesedési tesztje hidrogén/2% metán atmoszférában azt mutatja, hogy az Inconel 600 2,66-12,30 mg/cm2-hez képest 2,66-12,30 mg/cm2. Incoloy 800HT – nagyjából fele a súlygyarapodásnak mindkét vizsgált hőmérsékleten.

Forrás: Special Metals Corporation, gázkarburálási tesztek (100 óra) hidrogén/2% metán atmoszférában (1700 F tesztatmoszférában 5% argon is volt), INCONEL ötvözet 600 műszaki közlemény SMC-027.

Ez az egymás melletti--teszt egyike azon kevés helyeknek, ahol a kemence-alkatrész-specifikátora láthatja az Inconel 600-at és az Incoloy 800HT-t ugyanazon karburáló hatás mellett egyetlen, ellenőrzött kísérletben. A karburálás rendkívül fontos ebben az alkalmazásban, mivel a szénhidrogén--tartalmú kemence atmoszférája (endoterm gáz, repedt ammónia és hasonló karburáló környezet, amelyet az -edzítő és gázkarburáló kemencékben használnak) szenet hajtanak a kemence szerelvényeinek felületére, belső karbidokat képezve, amelyek lerövidítik a fém élettartamát. Az alacsonyabb szén-dioxid-felvétel közvetlenül a kosarak, tálcák és szerelvények hosszabb élettartamát jelenti, amelyek ismétlődően keringenek a szénsavas környezetben.

Melyik ötvözet ellenáll jobban a ciklikus oxidációnak és a lerakódásnak?

A Special Metals saját ciklikus oxidációs tesztje 1800 F (980 fok) hőmérsékleten - ismételt 15-perces fűtési és 5-perces hűtési ciklusokkal levegőn 1000 órán keresztül - közvetlenül összehasonlítja az Inconel 600-at a 304-es típusú, Incoloy9 rozsdamentes acéllal, Incoloy9-vel. 800HT, és bizonyítja, hogy az Inconel 600 nikkel-króm-vas összetétele sokkal jobban megőrzi védő oxidrétegét, mint a két rozsdamentes acél ismételt hőciklus mellett.

A ciklikus, nem pedig az állandó{0}}állapotú oxidációval szembeni ellenállás a valósághűbb teszt a kemence szerelvényeinél, amelyek minden gyártási tételnél felmelegednek és lehűlnek, ahelyett, hogy korlátlan ideig egyetlen áztatási hőmérsékleten ülnének. Az ismételt hőciklus hatására a króm{2}}-oxid védelmet nyújtó lerakódása bármely ötvözeten megrepedhet és szétreped az alatta lévő fém hőtágulása és összehúzódása következtében; az az ötvözet, amely a legjobban ellenáll ennek a repedésnek, megőrzi védőrétegét, és így korrózióállóságát több hő{3}}hűtési ciklus során.

A Special Metals az Incoloy 800HT-t közvetlenül ugyanabban az összehasonlításban - ahelyett, hogy külön tesztelte volna -, azt hangsúlyozta, hogy mindkét nikkel-dús ötvözetet pontosan ezzel a kemence-ciklus-meghibásodási móddal fejlesztették ki, jóllehet a teszt a legmagasabb-nikkelötvözet skáláját mutatja a legerősebb reztenciós csoporttal (600).

Melyik ötvözet nyújt jobb nitridálási ellenállást?

Az Inconel 600-at saját gyártója kifejezetten a nitridáló tartályok standard anyagaként jelölte meg, mivel ellenáll a magas hőmérsékleten történő nitrogénabszorpciónak. Ez egy speciális, elnevezett alkalmazás, amely nem szerepel az Incoloy 800 saját műszaki irodalmában.

A Special Metals egyértelműen kijelenti, hogy az Inconel 600 "a nitridáló tartályok standard anyaga, mivel ellenáll a nitrogénnek magas hőmérsékleten." A nitridáló kemencék ammónia-disszociációs atmoszférát (körülbelül 25% nitrogént, 75% hidrogént) használnak a nitrogén diffundálására az acél részek felületeibe, és minden ilyen atmoszférának kitett kemenceelem önmagában is ki van téve a nitrogénfelvétel és a ridegedés veszélyének. Mivel az Incoloy 800 saját publikált szakirodalma nem tesz egyenértékű nitridáló{7}}ellenállási állítást, a nitridáló kemencék szerelvényeinek és tartályainak alapértelmezés szerint Inconel 600-nak kell lennie, hacsak a helyszíni adatok nem támogatnak egy alternatívát.

Hogyan hasonlítható össze a két ötvözet a kúszás és a feszültség{0}}szakadási szilárdság tekintetében?

Az Inconel 600 közzétett szakadási -szilárdsági adatai tisztán kiterjednek 2000 fok F-ig (1093 fok), míg a Special Metals egyértelműen kijelenti, hogy a szabványos Incoloy 800-at "általában nem használják olyan alkalmazásokhoz, amelyek optimális kúszási -szakadási tulajdonságokat igényelnek" -, amelyeknek a szerepköre 000000HH-hoz és 8-hoz korlátozott. A kémiát és a durvább szemcseméretet kifejezetten a hosszú távú, magas hőmérsékleti szilárdság növelésére{11}}hozták létre.

Forrás: Special Metals Corporation szakadási-tulajdonságok táblázata (oldat-2050 F/1121°-on kezelve, léghűtéses, INCONEL alloy 600 műszaki közlemény, SMC-027.

A magas hőmérsékleten tartós terhelés alatt álló kemence szerelvényeknél - tompatartók, görgős-tűzhelyhengerek vagy sugárzó-csőakasztók - kúszó-a szakítószilárdság, nem pedig a szakítószilárdság az irányadó tervezési tulajdonság. A Standard Incoloy 800 az ASME kazán és nyomástartó edény kódja szerint csak nagyjából 1500 F-ig támogatja a tervezési feszültségeket, míg az Incoloy 800H és 800HT 0,05-0,10% (vagy 0,06-0,10} ASTM}5}co{{2ser és 800HT széntartalommal szabályoz A szemcseméretet az ASME kódbizottsága kifejezetten jóváhagyta a nagyobb tervezési feszültségekre 1100-1500°F (593-816°) és azon túlmenően, miután a Metals Property Council 87 hőt és 1052 adatpontot elemzett. Ahol a tartós, magas hőmérsékletű teherhordó szolgáltatás a prioritás, az Inconel 600 összehasonlítása a 800H-val vagy a 800HT-val kifejezetten – nem az alap Incoloy 800 - a műszakilag helyes összehasonlítás.

Hogyan hasonlítható össze a két ötvözet a kloridfeszültség-{0}}korróziós repedésállósággal?

Az Inconel 600 minimum 72%-os nikkeltartalma gyakorlatilag immunissá teszi a klorid-ionfeszültség-korróziós repedésekkel szemben, míg az Incoloy 800 alacsonyabb, 30-35%-os nikkeltartalma súlyos laboratóriumi körülmények között is lehetővé teszi a repedést – bár az Incoloy 800 már eléggé lecseréli ezt a hibásan használt anyagokat, és a szervizelési ellenállása még mindig magas. hiba mód.

Ez fontos azoknál a kemenceberendezéseknél, amelyek a magas hőmérsékletű szolgáltatás mellett időszakosan ki vannak téve kloridszennyezésnek - oltóanyag-maradványoknak, tengeri vagy ipari légkörnek vagy tisztító vegyszereknek -. A Special Metals saját szakirodalmában megerősített általános kohászati ​​szabály az, hogy a nikkeltartalom növekedésével az ausztenites ötvözetek repedési hajlama a kloridos oldatokban csökken. Az Inconel 600, legalább 72% nikkellel, ennek a spektrumnak az egyik végén van; Az Incoloy 800 nagyjából feleannyi nikkeltartalommal húzódik tovább rajta, de ellenállása így is lényegesen meghaladja az általa gyakran helyettesített, 300-as sorozatú ausztenites rozsdamentes acél szerelvényekét.

Mindkét ötvözet hajlamos az érzékenységre a kemence hőciklusa során?

Igen - mindkét ötvözetnek ugyanaz az alapvető sebezhetősége: a króm-karbidok a szemcsehatárokon nagyjából ugyanabban a 1000-1400 F (540-760 fok) tartományban válnak ki mind az Inconel 600, mind az Incoloy 800 esetében, és a kemencékben a kemencék minden cikluson belüli hőérzékenységnek vannak kitéve ennek a sávnak a hőérzékenységnek. ötvözetet választanak.

A Special Metals mindkét ötvözetre vonatkozó műszaki irodalma lényegében ugyanazt a mechanizmust írja le: a titán-nitridek és -karbidok (illetve a 600-as években a cianonitridek) a hőkezeléstől függetlenül képződnek, míg a króm-karbidok kifejezetten 1000 és 1800 oF között válnak ki (540-980 fok esetén Inconel 60, 60, 60-980). 1000-2000°F (540-1095°) az Incoloy 800 esetében, a legagresszívebb érzékenységi sáv mindkét ötvözet esetében 1000-1400°F (540-760°) között van.

A Special Metals még idő{0}}hőmérséklet-szenzibilizációs diagramokat is közzétesz az Incoloy 800-hoz a Huey-teszten (65%-os salétromsav forráspontja) alapján, kifejezetten ennek a kockázatnak a számszerűsítésére. A gyakorlatban a Special Metals úgy írja le az érzékenyítést, mint „a legtöbb magas hőmérsékletű alkalmazásnál nem probléma” -, ez elsősorban az számít, hogy a szerelvényt később pácolják vagy agresszív vizes környezetnek teszik ki, miközben még érzékeny állapotban vannak, ami ritka a kemence üzemben maradó szerelvényeknél.

Hogyan viszonyulnak az ötvözetek a költség- és anyagválasztási stratégiához?

Az Incoloy 800 kifejezetten azért létezik, mert az Inconel 600 magas nikkeltartalma megdrágította, és az 1950-es években a stratégiai korlátok közé szorított - Incoloy 800 vas{5}}alapú kémiája szándékos mérnöki csere-volt, hogy megfelelő hő- és korrózióállóságot biztosítsanak e kettő töredékénél. ötvözött családok ma.

Ez nem marketing narratíva; ez az ötvözet dokumentált eredete. A Special Metals saját ötvözettörténete szerint az Incoloy 800 „az 1950-es években került a piacra, hogy kielégítse a hő- és korrózióálló, viszonylag alacsony nikkeltartalmú ötvözet iránti igényt, mivel a nikkelt akkoriban „stratégiai” fémnek nevezték.

Azoknál a kemenceberendezéseknél, ahol a legnagyobb, legnehezebb szerelvények (görgős-tűzhely tekercsek, nagy hangtompók, sugárzó csőkötegek) uralják az anyagköltséget, az Incoloy 800 vagy 800H/800HT típust kell megadni mindenhol, ahol az alacsonyabb szolgáltatási-hőmérsékletű mennyezet és valamivel alacsonyabb kúszási költség a teljes szilárdsághoz képest elfogadhatóan szakadást okozhat az összes-Inconel-600-as kivitel, miközben 600-at kifejezetten a legmagasabb-hőmérsékletű, legtöbb karburáló vagy nitridálásnak kitett komponensek számára tartanak fenn ugyanabban a kemencében.

Hogyan hasonlíthatók össze az ötvözetek a kemenceszerelvények gyártásában és hegesztésében?

Mindkét ötvözet könnyen melegen- és hidegen alakítható{-, keményedési sebességük közel azonos, és mindkettő INCONEL Filler Metal-al hegeszthető 82 -, ami igazán kényelmes átfedés a vegyes-ötvözetű kemenceszerelvényeket gyártó üzletek számára, mivel egyetlen töltőanyag ötvözetet is tartalmazhat. eltérő{5}}fémkötés közöttük.

Forrás: A Special Metals Corporation SMC-027 (INCONEL 600 ötvözet) és SMC-046 (INCOLOY 800 ötvözet) műszaki közleményei.

Milyen szabványok vonatkoznak az Inconel 600-ra és az Incoloy 800-ra a kemenceelemek gyártására?

Mindkét ötvözet az ASME kazán és nyomástartó edény kódja szerint jóváhagyott dedikált kódtartókkal - az Inconel 600 az 1827 kódú esettel, az Incoloy 800/800H/800HT pedig a kódeset 1325 -, párhuzamos, de különálló termék-formaspecifikációkkal minden ötvözetcsaládhoz.

Forrás: Special Metals Corporation "Elérhető termékek és műszaki adatok" táblázatok, INCONEL ötvözet 600 és INCOLOY alloy 800 műszaki közlemények.

Melyik ötvözetet kell megadni a hőkezelő kemence alkatrészekhez?

Adja meg az Inconel 600-at a legerősebb karburálási és nitridálási expozícióhoz, a legmagasabb kemencehőmérséklethez, vagy minden olyan alkatrészhez, ahol a kloridfeszültség-korróziós repedés reális kockázatot jelent; adja meg az Incoloy 800-at (vagy a 800H/800HT-t magasabb-hőmérsékletű, teherbíró-terhelés esetén), ahol a kemence hőmérséklete nagyjából 1500-1800 F-fok alatt vagy az alatt marad, és az alacsonyabb anyagköltség prioritást élvez.

• Válassza az Inconel 600-at a következőkhöz:Nitridáló kemence tartályok és szerelvények, ahol 600 a nevezett standard anyag.
• Válassza az Inconel 600-at a következőkhöz:Erősen karburáló atmoszférák (endoterm gáz, keményedő{0}}kemencék), ahol a szénfelvétel minimalizálása meghosszabbítja a szerelvény élettartamát.
• Válassza az Inconel 600-at a következőkhöz:Folyamatos szolgáltatás nagyjából 1800-2000 F felett, az Incoloy 800H/800HT gyakorlati tartományának felső szélén vagy azon túl.
• Válassza az Inconel 600-at a következőkhöz:Olyan alkatrészek, amelyek reálisan ki vannak téve a magas hő mellett kloridszennyezésnek.
• Válassza az Incoloy 800 / 800H / 800HT terméket:Nagy, nehéz szerelvények - hangtompítók, görgős-kályhahengerek, sugárzó csőtartók -, ahol az anyagköltség a tonnával és a használati hőmérséklettel a 800-as családon belül marad.
• Válassza az Incoloy 800 / 800H / 800HT terméket:Tartós, teherbíró{0}}szolgáltatás 1500 F feletti hőmérsékleten, ahol a 800H vagy 800HT ASME{5}}felismert nagyobb tervezési igénybevételei elegendőek az alkalmazáshoz.
• Válassza az Incoloy 800 / 800H / 800HT terméket:Olyan alkalmazások, ahol a klorid -feszültség{1}}korróziós repedés alacsony, de nem-nulla kockázatot jelent, és az Incoloy 800 még mindig- jelentős nikkeltartalma megfelelő különbséget biztosít a rozsdamentes acél alternatívákkal szemben.

A vegyes-ötvözetű kemencékben a két ötvözet természetesen párosodik: az Inconel 600 a legsúlyosabb légkörnek vagy a legmagasabb helyi hőmérsékletnek kitett szerelvényekhez és tartályokhoz, és az Incoloy 800/800H/800HT a nagyobb szerkezeti elemekhez, ahol alacsonyabb nikkeltartalma csökkenti a teljes anyagköltséget anélkül, hogy a teljes élettartamot veszélyeztetné.

Gyakran Ismételt Kérdések

K: Mi a fő különbség az Inconel 600 és az Incoloy 800 között?

A: Az Inconel 600 (UNS N06600) egy nikkel-alapú ötvözet, legalább 72% nikkellel, míg az Incoloy 800 (UNS N08800) vas-alapú ötvözet, amely mindössze 30-35% nikkelt tartalmaz. Ez az összetételbeli különbség jobb karburálási és nitridálási ellenállást és magasabb üzemi hőmérsékleti mennyezetet biztosít az Inconel 600-nak, míg az Incoloy 800 lényegesen alacsonyabb anyagköltséget kínál -, ami közvetlenül az Incoloy 800 1950-es évekbeli tervezési céljaira, a nikkel megőrzésére vezethető vissza.

K: Melyik ötvözet ellenáll jobban a szénsavasodásnak kemence légkörében?

A: Inconel 600. A Special Metals saját 100 órás karburálási tesztje hidrogén/2% metán atmoszférában azt mutatja, hogy az Inconel 600 nagyjából a felét gyarapítja (2,66-12,30 mg/cm2), mint az Incoloy 800HT (4,94-21,58 mg/cm2) azonos expozíció mellett.

K: Használható az Incoloy 800 ugyanazon a hőmérsékleten, mint az Inconel 600?

A: Nem egészen. Az Inconel 600-at folyamatosan használják 1093 fokig, míg a szabványos Incoloy 800 általában körülbelül 1500 F-ra (816 fok) van korlátozva az erősség alapú tervezéshez. Magasabb-hőmérsékletű kemence esetén a 800H és 800HT változatok - szabályozott széntartalommal és durvább szemcsemérettel - kiterjesztik az Incoloy 800 gyakorlati hőmérsékleti tartományát, és bezárják a hézag nagy részét.

K: Az Inconel 600 vagy az Incoloy 800 jobb nitridáló kemence szerelvényekhez?

A: Az Inconel 600. A Special Metals kifejezetten a nitridáló tartályok standard anyagának nevezi, mivel ellenáll a magas hőmérsékleten történő nitrogénfelvételnek; Az Incoloy 800 saját publikált irodalma nem tesz egyenértékű állítást.

K: Miért olyan alacsony az Incoloy 800 nikkeltartalma az Inconel 600-hoz képest?

A: Az Incoloy 800-at az 1950-es években mutatták be, kifejezetten a nikkeltől való függőség csökkentése érdekében, amelyet akkor a stratégiai fémek közé soroltak, korlátozott kínálattal. Vas-alapú kémiája (30-35% nikkel, szemben az Inconel 600 minimum 72%-ával) szándékos költség- és kínálat--vezérelt mérnöki kompromisszum volt, önmagában nem teljesítménycél.

K: Az Inconel 600 és az Incoloy 800 egyaránt ellenáll a kloridfeszültség-korróziós repedésnek?

A: Az Inconel 600 magas nikkeltartalma miatt gyakorlatilag immunisnak tekinthető. Az Incoloy 800 kemény laboratóriumi körülmények között is megrepedhet az alacsonyabb nikkeltartalma miatt, de az ellenállása még mindig elég magas ahhoz, hogy általánosan használják a már üzemképtelenné vált anyagok pótlására ezzel a pontos mechanizmussal.

K: Az Inconel 600 és az Incoloy 800 ugyanazt a hegesztési töltőanyagot használja?

A: A GTAW és a GMAW esetében igen, - mindkét ötvözetet általában INCONEL Filler Metal 82-vel kötik össze. Árnyékolt fém-ívhegesztéshez az Inconel 600 általában az INCONEL 182 hegesztőelektródát, míg az Incoloy 800 az INCONEL Hegesztőelektródát használja