Inconel 600 vs Incoloy 800: Výber zliatiny niklu pre komponenty pece na tepelné spracovanie

Čo sú Inconel 600 a Incoloy 800 a ako sa líšia ich zloženie?

Inconel 600 je zliatina niklu-chrómu-vybudovaná na báze bohatej na nikel-(minimálne 72 %), zatiaľ čo Incoloy 800 je v zásade zliatina na báze železa-s iba 30-35 % niklu -, čo je zámerný, historicky zdokumentovaný opačný dizajn zliatiny. cena-oproti-vysoko{12}}teplotnému a výkonnému spektru.

Zdroj: Technické bulletiny Special Metals Corporation SMC-027 (INCONEL zliatina 600) a SMC-046 (INCOLOY zliatina 800).

Incoloy 800 bol predstavený v 50. rokoch 20. storočia špecificky na splnenie potreby zliatiny odolnej voči teplu- a korózii-s relatívne nízkym obsahom niklu, keďže nikel bol v tom čase označovaný za strategický kov. Toto nie je náhodná história -, je to logika dizajnu, ktorá dodnes oddeľuje tieto dve zliatiny. Vysoký obsah niklu v Inconel 600 mu dáva vynikajúcu odolnosť voči redukčným podmienkam a prakticky ho imunizuje proti koróznemu praskaniu chloridovými-napätím-; Prísady hliníka a titánu Incoloy 800 (prítomné v 600 len v stopových množstvách, ak vôbec) vytvárajú spevňujúce precipitáty, ktoré čiastočne kompenzujú nižší obsah niklu pri zvýšenej teplote.

Ktorá zliatina má vyššiu maximálnu prevádzkovú teplotu pre komponenty pece?

Inconel 600 má vyššiu hlavnú službu-teplotný strop - nepretržité používanie do 2 000 stupňov F (1 093 stupňov) -, zatiaľ čo štandardný Incoloy 800 sa všeobecne používa pre svoje pevnostné charakteristiky až do približne 1 500 stupňov F (816 stupňov); pri prevádzke pece nad týmto bodom, vlastné vysokoteplotné varianty{12}} spoločnosti Incoloy, 800H a 800HT, uzatvárajú veľkú časť medzery.

Special Metals opisuje všestrannosť Inconelu 600 ako "teploty od kryogénnych po viac ako 2 000 stupňov F (1 095 stupňov)" a priamo uvádza, že pevnosť zliatiny a odolnosť voči oxidácii pri vysokej teplote ju robia užitočnou pre retorty, mufle, valčekové nísteje a iné komponenty pecí. Na rozdiel od toho spoločnosť Special Metals uvádza, že Incoloy 800 „sa používa pre svoje pevnostné charakteristiky pri prevádzkových teplotách až do približne 1 500 stupňov F (816 stupňov)“ a že „na aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú pevnosť pri tečení alebo pri pretrhnutí, sa namiesto toho používajú zliatiny INCOLOY 800H alebo 800HT“.

800H aj 800H T majú kontrolovaný rozsah uhlíka (0,05-0,10 % a 0,06{7}}0,10 %) a hrubšiu minimálnu veľkosť zrna (ASTM 5 alebo hrubšie), špeciálne navrhnuté tak, aby zvýšili pevnosť pri tečení a namáhaní pri pretrhnutí nad rámec štandardných 800 pecí, čím sa rozširuje rozsah základných praktických teplôt rodiny 800. Dizajnový bod 1 500 stupňov F.

Ktorá zliatina lepšie odoláva karburácii v atmosfére pece?

Inconel 600 absorbuje merateľne menej uhlíka ako Incoloy 800HT pri rovnakých podmienkach nauhličovania: Vlastný 100-hodinový{11}}test nauhličovania plynom{11}}v atmosfére vodíka/2 % metánu ukazuje, že Inconel 600 získal 2,66 – 12,30 mg/cm2 v porovnaní s 94 mg/cm2 v porovnaní s 21 mg/cm2 800HT – zhruba polovičný prírastok hmotnosti pri oboch testovaných teplotách.

Zdroj: Special Metals Corporation, testy nauhličovania plynu (100 h) v atmosfére vodík/2 % metánu (testovacia atmosféra 1 700 stupňov F obsahovala aj 5 % argónu), technický bulletin INCONEL zliatiny 600 SMC-027.

Tento vedľajší-test{1}}je jedným z mála miest, kde môže špecifikátor komponentov pece-v jedinom kontrolovanom experimente vidieť merania Inconel 600 a Incoloy 800HT oproti rovnakej expozícii nauhličovania. Nauhličovanie je v tejto aplikácii mimoriadne dôležité, pretože atmosféra pece obsahujúca uhľovodíky- (endotermický plyn, krakovaný amoniak a podobné nauhličovacie prostredia používané v prípade-kaliacich a plynových nauhličovacích pecí) vháňa uhlík do povrchu upevnenia pece a vytvára vnútorné karbidy, ktoré krehnú kov a skracujú životnosť upevnenia. Nižšia spotreba uhlíka sa priamo premieta do dlhšej životnosti košov, podnosov a príslušenstva, ktoré opakovane cyklujú cez nauhličovaciu atmosféru.

Ktorá zliatina lepšie odoláva cyklickej oxidácii a odlupovaniu vodného kameňa?

Vlastné testovanie cyklickej oxidácie spoločnosti Special Metals pri 1 800 stupňoch F (980 stupňov) - s použitím opakovaných 15{8}}minútových cyklov zahrievania a 5{13}}minútových cyklov ochladzovania na vzduchu počas 1 000 hodín - priamo porovnáva Inconel 600 s typom 304, nehrdzavejúca oceľ typu 809, nehrdzavejúca oceľ typu 309 a Incyolo Zloženie nikel-chróm-železo Inconel 600 si zachováva svoju ochrannú vrstvu oxidu oveľa lepšie ako dve nehrdzavejúce ocele pri opakovaných tepelných cykloch.

Cyklický, a nie rovnovážny-stav, odolnosť voči oxidácii je realistickejším testom pre zariadenia pece, ktoré sa zahrievajú a ochladzujú pri každej výrobnej dávke, namiesto toho, aby stáli pri jednej teplote nahrievania donekonečna. Opakované tepelné cykly spôsobujú, že ochranná vrstva oxidu chrómu- na akejkoľvek zliatine praskne a praskne v dôsledku tepelnej rozťažnosti a kontrakcie základného kovu; zliatina, ktorá najlepšie odoláva tomuto odlupovaniu, si zachováva svoju ochrannú vrstvu, a tým aj odolnosť proti korózii, počas viacerých cyklov ochladzovania tepla-.

Zahrnutie Incoloy 800HT od Special Metals priamo do toho istého porovnania - namiesto testovania oddelene - podčiarkuje, že obe zliatiny bohaté na nikel boli vyvinuté s ohľadom na tento presný-režim zlyhania pece, hoci test ukazuje najvyššiu-zliatinu niklu (600) s najsilnejším zachovaním stupnice zo skupiny.

Ktorá zliatina ponúka lepšiu nitridačnú odolnosť?

Inconel 600 je výslovne umiestnený vlastným výrobcom ako štandardný materiál pre nitridačné nádoby kvôli jeho odolnosti voči absorpcii dusíka pri vysokej teplote, čo je špecifická, pomenovaná aplikácia, ktorá sa neobjavuje vo vlastnej technickej literatúre Incoloy 800.

Special Metals jasne uvádza, že Inconel 600 "je štandardným materiálom pre nitridačné nádoby, pretože je odolný voči dusíku pri vysokých teplotách." Nitridačné pece používajú atmosféru disociácie čpavku (približne 25 % dusíka, 75 % vodíka) na difúziu dusíka do povrchov oceľových dielov a každé zariadenie pece vystavené tejto atmosfére je samo osebe vystavené riziku nasatia dusíka a skrehnutia. Pretože vlastná publikovaná literatúra Incoloy 800 neuvádza ekvivalentné tvrdenie o odolnosti proti nitridácii-, upínacie prípravky a nádoby pre nitridačné pece by mali byť predvolene nastavené na Inconel 600, pokiaľ údaje v teréne nepodporujú alternatívu.

Ako sa tieto dve zliatiny porovnávajú z hľadiska tečenia a pevnosti pri pretrhnutí-?

Publikované údaje o pevnosti pri pretrhnutí-Inconel 600 siahajú až do 2 000 stupňov F (1 093 stupňov ), zatiaľ čo Special Metals jasne uvádza, že štandardný Incoloy 800 sa "normálne nepoužíva pre aplikácie, ktoré vyžadujú optimálne tečenie-vlastnosti pri pretrhnutí" -, ktorých úloha patrí do kategórie zrnitosti Incoloy a HT 800. špeciálne navrhnuté na zvýšenie-dlhodobej pevnosti pri vysokých{12}}teplotách.

Zdroj: Tabuľka vlastností pretrhnutia-Special Metals Corporation (roztok-upravený pri teplote 2 050 stupňov F/1 121 stupňov, chladené vzduchom-), technický bulletin INCONEL zliatiny 600 SMC-027.

Pre upínacie prípravky pece pri trvalom zaťažení pri vysokej teplote je zvyčajne rozhodujúcou konštrukčnou vlastnosťou - podpery muflí, valčekové-valce ohniska alebo sálavé{2}}závesy rúr - tečenie-pevnosť v tečení, nie pevnosť v ťahu. Štandardný Incoloy 800 podporuje konštrukčné namáhanie len do približne 1 500 stupňov F podľa ASME kódexu kotlov a tlakových nádob, zatiaľ čo Incoloy 800H a 800HT kontrolujú 0,05-0,10 % (alebo 0,06-0,10 %) špecificky obsah uhlíka{}coars{24}} 5 špecificky obsah uhlíka{24} alebo veľkosť zrna ASTM 5 schválené výborom ASME Code Committee pre vyššie konštrukčné namáhanie pri 1 100 – 1 500 stupňoch F (593 – 816 stupňov ) a viac, po analýze 87 teplôt a 1 052 údajových bodov Radou pre vlastnosti kovov. Tam, kde je prioritou trvalé nosenie pri vysokej teplote, porovnanie Inconel 600 s 800H alebo 800HT konkrétne - nie základný Incoloy 800 - je technicky správne porovnanie.

Ako sa tieto dve zliatiny porovnávajú z hľadiska odolnosti voči chloridovému namáhaniu-koróznemu praskaniu?

Minimálny obsah niklu 72 % v Inconel 600 ho robí prakticky imúnnym voči chloridovému-napätiu-koróznemu praskaniu, zatiaľ čo obsah niklu v Incoloy 800 s nižším obsahom 30-35 % môže umožniť praskanie v náročných laboratórnych podmienkach – hoci odolnosť Incoloy 800 je stále dostatočne vysoká na to, aby nahradila materiály, ktoré sa už bežne používajú v servise.

To je dôležité pre zariadenia pece, ktoré sú okrem prevádzky pri vysokých-teplotách vystavené občasnému vystaveniu kontaminácii chloridmi - zvyškom kalu, morskej alebo priemyselnej atmosfére alebo čistiacim chemikáliám -. Všeobecným metalurgickým pravidlom, potvrdeným vo vlastnej literatúre Special Metals, je, že tendencia austenitických zliatin praskať v chloridových roztokoch klesá so zvyšujúcim sa obsahom niklu. Inconel 600 s minimálnym obsahom niklu 72 % je na jednom konci tohto spektra; Incoloy 800 so zhruba polovičným obsahom niklu sa nachádza ďalej, ale jeho odolnosť stále výrazne prevyšuje odolnosť štandardných svietidiel z austenitickej nehrdzavejúcej ocele série 300, ktoré bežne nahrádza.

Sú obe zliatiny náchylné na senzibilizáciu počas tepelného cyklovania pece?

Áno - obe zliatiny zdieľajú rovnakú základnú zraniteľnosť: karbidy chrómu sa zrážajú na hraniciach zŕn približne v rovnakom rozsahu 1 000 – 1 400 stupňov F (540 – 760 stupňov ) pre Inconel 600 aj Incoloy 800 a upínacie prípravky zliatiny, ktoré sa opakovane zahrievajú cez toto pásmo pri každom cykle, sú vystavené rovnakému riziku

Technická literatúra Special Metals pre obe zliatiny opisuje v podstate rovnaký mechanizmus: nitridy a karbidy titánu (alebo v prípade 600-ky kyanonitridy) vznikajú nezávisle od tepelného spracovania, zatiaľ čo karbidy chrómu sa zrážajú špecificky medzi 1 000 stupňami F a 1 800 stupňami F (540-980 stupňami) pre Inconel 2,000,000 stupňov. (540 - 1 095 stupňov) pre Incoloy 800, s najagresívnejším pásmom senzibilizácie pre obe zliatiny pri teplote 1 000 - 1 400 stupňov F (540 - 760 stupňov).

Special Metals dokonca publikuje časové -teplotné{1}} diagramy senzibilizácie pre Incoloy 800 založené na Hueyho teste (vriaca 65 % kyselina dusičná), konkrétne na kvantifikáciu tohto rizika. V praxi je senzibilizácia opísaná spoločnosťou Special Metals ako „nie je problémom vo väčšine-aplikácií pri vysokých teplotách“ pre žiadnu zliatinu -, záleží predovšetkým na tom, či bude prípravok neskôr morený alebo vystavený agresívnemu vodnému prostrediu, kým je stále v senzibilizovanom stave, čo je nezvyčajné pre prípravky, ktoré zostávajú v prevádzke pece.

Ako sa porovnávajú zliatiny z hľadiska nákladov a stratégie výberu materiálu?

Incoloy 800 existuje špecificky preto, že vysoký obsah niklu v Inconel 600 ho predražil a v 50. rokoch strategicky obmedzená - chémia na báze železa-v Incoloy 800 bola zámerným inžinierskym obchodom-na poskytovanie adekvátnej odolnosti voči teplu a korózii za zlomok ceny, ktorú dnes stoja tieto dve rodiny zliatin s obsahom niklu.

Toto nie je marketingový príbeh; ide o zdokumentovaný pôvod zliatiny. Vlastná história zliatiny Special Metals uvádza, že Incoloy 800 „bol uvedený na trh v 50. rokoch 20. storočia, aby naplnil potrebu zliatiny odolnej voči teplu- a korózii-s relatívne nízkym obsahom niklu, keďže nikel bol v tom čase označovaný za ‚strategický‘ kov.“

Pre zariadenia pecí, kde v nákladoch na materiál dominujú najväčšie a najťažšie prípravky (valčekové{0}}kotúče ohniska, veľké mufle, zväzky sálavých rúrok), špecifikujte Incoloy 800 alebo 800H/800HT všade tam, kde je nižší prevádzkový-teplotný strop a o niečo nižšie tečenie-v porovnaní s celkovou pevnosťou upevnenia prijateľné. všetky dizajny-Inconel-600, pričom 600 je vyhradených špeciálne pre najvyššiu-teplotu, najviac nauhličované alebo nitridované komponenty v tej istej peci.

Ako sa porovnávajú zliatiny vo výrobe a zváraní na výrobu príslušenstva pre pece?

Obidve zliatiny sa ľahko formujú za tepla- aj za studena-, zdieľajú takmer rovnakú pracovnú-rýchlosť vytvrdzovania a obe sa dajú zvárať s INCONEL Filler Metal 82 -, čo je skutočne pohodlné prekrytie pre obchody vyrábajúce zmiešavacie-zliatinové pece, pretože jeden prídavný kov môže spojiť obe základné zliatiny alebo ich rozdielny spoj{5}medzi rôznymi kovmi.{5}

Zdroj: Technické bulletiny Special Metals Corporation SMC-027 (INCONEL zliatina 600) a SMC-046 (INCOLOY zliatina 800).

Aké normy upravujú Inconel 600 a Incoloy 800 pre výrobu komponentov pece?

Obidve zliatiny sú schválené podľa ASME kódexu kotlov a tlakových nádob s vyhradenými kódovými puzdrami - Inconel 600 pod kódovým puzdrom 1827 a Incoloy 800/800H/800HT pod kódovým puzdrom 1325 - s paralelnými, ale odlišnými špecifikáciami tvaru produktu- pre každú rodinu zliatin.

Zdroj: Special Metals Corporation tabuľky "Dostupné produkty a špecifikácie", technické bulletiny INCONEL zliatina 600 a INCOLOY zliatina 800.

Ktorú zliatinu by ste mali špecifikovať pre komponenty pece na tepelné spracovanie?

Špecifikujte Inconel 600 pre najtvrdšie nauhličovanie a nitridáciu, najvyššie teploty pece alebo akýkoľvek komponent, kde je realistické riziko korózneho praskania-napätím chloridov; špecifikujte Incoloy 800 (alebo 800H/800HT pre vyššiu-teplotu, záťaž-zaťaženie), kde teploty pece zostávajú blízko alebo nižšie približne 1 500 – 1 800 stupňov F a prioritou sú nižšie náklady na materiál.

• Vyberte Inconel 600 pre:Nádoby a prípravky nitridačných pecí, kde 600 je menovaný štandardný materiál.
• Vyberte Inconel 600 pre:Silne nauhličované atmosféry (endotermický plyn, pece-kameňového kalenia), kde minimalizácia zachytávania uhlíka predlžuje životnosť prípravku.
• Vyberte Inconel 600 pre:Nepretržitá prevádzka nad približne 1 800 až 2 000 stupňov F, na hornom okraji praktického rozsahu Incoloy 800H/800HT alebo za ním.
• Vyberte Inconel 600 pre:Komponenty s akýmkoľvek realistickým vystavením kontaminácii chloridmi okrem vysokého tepla.
• Vyberte Incoloy 800 / 800H / 800HT pre:Veľké, ťažké príslušenstvo - mufle, valčekové{1}}kotúče ohniska, podpery sálavých rúr -, kde náklady na materiál s tonážou a prevádzkovou teplotou zostávajú v rámci 800-člennej rodiny.
• Vyberte Incoloy 800 / 800H / 800HT pre:Trvalá nosnosť-nad 1 500 stupňov F, kde 800H alebo 800HT ASME-rozpoznané vyššie konštrukčné namáhanie sú dostatočné pre danú aplikáciu.
• Vyberte Incoloy 800 / 800H / 800HT pre:Aplikácie, kde je korózne praskanie spôsobené chloridom-napätím{1}} nízke, ale nie{2}}nulové riziko, a stále vysoký obsah niklu v Incoloy 800-zabezpečuje primeranú rezervu v porovnaní s alternatívami z nehrdzavejúcej ocele.

V konštrukciách pecí zo zmiešaných{0}}zliatin sa tieto dve zliatiny prirodzene párujú: Inconel 600 pre prípravky a nádoby vystavené najtvrdšej atmosfére alebo najvyššej miestnej teplote a Incoloy 800/800H/800HT pre väčšie konštrukčné prípravky, kde nižší obsah niklu znižuje celkové náklady na materiál bez toho, aby bola ohrozená celková životnosť pece.

Často kladené otázky

Otázka: Aký je hlavný rozdiel medzi Inconel 600 a Incoloy 800?

A: Inconel 600 (UNS N06600) je zliatina na báze niklu-s minimálnym obsahom niklu 72 %, zatiaľ čo Incoloy 800 (UNS N08800) je na báze železa-s iba 30-35 % niklu. Tento rozdiel v zložení poskytuje Inconel 600 lepšiu odolnosť voči nauhličovaniu a nitridácii a vyšší prevádzkový-teplotný strop, zatiaľ čo Incoloy 800 ponúka podstatne nižšie materiálové náklady -, čo je kompromis, ktorý priamo súvisí s cieľom dizajnu Incoloy 800 z 50. rokov 20. storočia zachovať nikel.

Otázka: Ktorá zliatina lepšie odoláva nauhličovaniu v atmosfére pece?

A: Inconel 600. Vlastný 100-hodinový test nauhličovania od spoločnosti Special Metals v atmosfére vodík/2 % metánu ukazuje, že Inconel 600 získava zhruba polovičnú hmotnosť (2,66 – 12,30 mg/cm2), akú získava Incoloy 800HT (4,94 – 21,58 mg/cm2) pri rovnakej expozícii.

Otázka: Môže sa Incoloy 800 používať pri rovnakých teplotách ako Inconel 600?

A: Nie tak celkom. Inconel 600 sa používa nepretržite až do 2 000 stupňov F (1 093 stupňov ), zatiaľ čo štandardný Incoloy 800 je vo všeobecnosti obmedzený na približne 1 500 stupňov F (816 stupňov) pre dizajn založený na pevnosti{10}}. Pre vyššiu-teplotnú prevádzku pece rozširujú varianty 800H a 800HT - s kontrolovaným obsahom uhlíka a hrubšou veľkosťou zrna - praktický teplotný rozsah Incoloy 800 a uzatvárajú veľkú časť medzery.

Otázka: Je Inconel 600 alebo Incoloy 800 lepší pre prípravky na nitridáciu pecí?

A: Inconel 600. Special Metals ho výslovne označuje ako štandardný materiál pre nitridačné nádoby kvôli jeho odolnosti voči absorpcii dusíka pri vysokej teplote; Vlastná publikovaná literatúra Incoloy 800 nepredstavuje ekvivalentné tvrdenie.

Otázka: Prečo má Incoloy 800 taký nízky obsah niklu v porovnaní s Inconelom 600?

A: Incoloy 800 bol predstavený v 50. rokoch 20. storočia špeciálne s cieľom znížiť závislosť od niklu, ktorý bol vtedy klasifikovaný ako strategický kov v obmedzenej ponuke. Jeho chémia-na báze železa (30-35 % niklu oproti 72 % minimálnej hodnoty Inconel 600) bola zámerným technickým kompromisom-poháňaným cenou a ponukou, nie samotným výkonnostným cieľom.

Otázka: Sú Inconel 600 a Incoloy 800 odolné voči koróznemu praskaniu-napätím chloridov?

A: Inconel 600 sa považuje za prakticky imúnny vďaka vysokému obsahu niklu. Incoloy 800 môže prasknúť v náročných laboratórnych podmienkach kvôli nižšiemu obsahu niklu, ale jeho odolnosť je stále dostatočne vysoká na to, aby sa bežne používal na nahradenie materiálov, ktoré už zlyhali v prevádzke z tohto presného mechanizmu.

Otázka: Používajú Inconel 600 a Incoloy 800 rovnaký zvárací kov?

A: Pre GTAW a GMAW áno - obe zliatiny sa bežne spájajú pomocou INCONEL Filler Metal 82. Na oblúkové zváranie v tienidle -kov používa Inconel 600 zvyčajne zváraciu elektródu INCONEL 182, zatiaľ čo Incoloy 800 používa elektródu INCO-WELD A.