Inconel 600 vs Incoloy 800: nikkelilejeeringin valinta lämpökäsittelyuunin komponentteihin

Mitä ovat Inconel 600 ja Incoloy 800, ja miten niiden koostumukset eroavat?

Inconel 600 on nikkeli-kromi--rautaseos, joka on rakennettu nikkeli-rikkaalle pohjalle (vähintään 72 %), kun taas Incoloy 800 on pohjimmiltaan rauta-pohjainen metalliseos, jossa on vain 30-35 % nikkeliä - päinvastoin, mikä on tarkoituksella tehty historiallinen suunnittelu, hinta-versus-korkea{12}}lämpötila-suorituskykyspektri.

Lähde: Special Metals Corporationin tekniset tiedotteet SMC-027 (INCONEL-seos 600) ja SMC-046 (INCOLOY-seos 800).

Incoloy 800 esiteltiin 1950-luvulla nimenomaan täyttämään lämmön-- ja korroosionkestävän-seoksen tarpeen suhteellisen alhaisella nikkelipitoisuudella, koska nikkeliä pidettiin tuolloin strategisena metallina. Tämä ei ole satunnaista historiaa -, se on suunnittelulogiikka, joka erottaa nämä kaksi metalliseosta vielä nykyäänkin. Inconel 600:n korkea nikkelipitoisuus antaa sille erinomaisen kestävyyden pelkistäviä olosuhteita vastaan ​​ja käytännössä immunisoi sen kloridi-ionijännitys-korroosiohalkeilua vastaan; Incoloy 800:n alumiini- ja titaanilisäkkeet (600:ssa vain pieniä määriä, jos ollenkaan) muodostavat vahvistavia saostumia, jotka osittain kompensoivat sen alhaisempaa nikkelipitoisuutta korotetussa lämpötilassa.

Millä seoksella on korkeampi maksimikäyttölämpötila uunin komponenteille?

Inconel 600:ssa on korkeampi palvelu-kattolämpötila - jatkuva käyttö 1 093 asteeseen (2 000 asteeseen F) -, kun taas tavallista Incoloy 800:aa käytetään yleensä sen lujuusominaisuuksien vuoksi noin 816 asteeseen asti; Tämän pisteen yläpuolella uunikäytössä Incoloyn omat korkean lämpötilan{12}variantit, 800H ja 800HT, sulkevat suuren osan erosta.

Special Metals kuvaa Inconel 600:n monipuolisuutta ulottuvan "lämpötiloihin kryogeenisestä yli 2 000 asteeseen F (1 095 astetta)" ja sanoo suoraan, että seoksen lujuus ja hapettumisenkestävyys korkeissa lämpötiloissa tekevät siitä hyödyllisen retorteissa, muhveleissa, rullaahnoissa ja muissa uunin komponenteissa. Sitä vastoin Special Metals toteaa, että Incoloy 800:aa "käytetään sen lujuusominaisuuksien vuoksi käyttölämpötiloissa aina noin 816 asteeseen asti" ja että "sovelluksissa, jotka vaativat suurta virumis- tai murtumislujuutta, käytetään sen sijaan INCOLOY-seoksia 800H tai 800HT".

Sekä 800H että 800H T sisältävät hallitun hiilialueen (0,05-0,10 % ja 0,06-0,10 %) ja karkeamman vähimmäisraekoon (ASTM 5 tai karkeampi), jotka on erityisesti suunniteltu nostamaan virumis- ja jännitysmurtumislujuutta yli käytännöllisen 800-perheen lämpötila-alueen. perusseoksen 1500 asteen F suunnittelupiste.

Mikä metalliseos kestää paremmin hiiltymistä uunin ilmakehissä?

Inconel 600 absorboi mitattavasti vähemmän hiiltä kuin Incoloy 800HT identtisissä hiiletysolosuhteissa: Special Metalsin oma 100 -tunnin kaasu-hiiletystesti vety/2 % metaaniatmosfäärissä osoittaa Inconel 600:n vahvistuvan 2,66-12,30 mg/cm 2,5 mg/4 cm. Incoloy 800HT - noin puolet painonnoususta molemmissa testatuissa lämpötiloissa.

Lähde: Special Metals Corporation, kaasuhiiletystestit (100 h) vety/2 % metaaniatmosfäärissä (1700 asteen F testiilmakehässä myös 5 % argonia), INCONEL-seos 600 tekninen tiedote SMC-027.

Tämä vierekkäinen--testi on yksi harvoista paikoista, joissa uunin-komponenttien määrittäjä voi nähdä Inconel 600:n ja Incoloy 800HT:n mitattuna samassa hiilihapotusaltistuksessa yhdessä kontrolloidussa kokeessa. Hiiletyksellä on valtava merkitys tässä sovelluksessa, koska hiilivety{6}}pitoiset uunin ilmakehät (endoterminen kaasu, krakattu ammoniakki ja vastaavat hiiletysympäristöt, joita käytetään-karkaisu- ja kaasuhiiletysuuneissa) ajavat hiiltä uunin kiinnikkeiden pintaan muodostaen sisäisiä karbideja, jotka lyhentävät metallin käyttöikää. Alhaisempi hiilenotto merkitsee suoraan pidempään käyttöikään koreille, tarjottimille ja kalusteille, jotka pyöräilevät toistuvasti hiilettävissä olosuhteissa.

Mikä metalliseos kestää paremmin syklistä hapettumista ja hilseilyä?

Special Metalsin oma syklinen hapettumistestaus 1 800 asteessa F (980 astetta) - käyttäen toistuvia 15-minuutin lämmitys- ja 5-minuuttisia jäähdytysjaksoja ilmassa 1 000 tunnin aikana - vertaa suoraan Inconel 600:aa tyypin 304 ruostumattomaan teräkseen, Incoloyn 3 ruostumattomaan teräkseen 9 ja Incoloyn 9. 800HT, ja osoittaa, että Inconel 600:n nikkeli-kromi-rauta-koostumus säilyttää suojaavan oksidihilseensä paljon paremmin kuin kaksi ruostumatonta terästä toistuvan lämpösyklin aikana.

Syklinen, eikä vakaan tilan, hapettumisenkestävyys on realistisempi testi uunin kalusteille, jotka lämpenevät ja jäähtyvät jokaisen tuotantoerän yhteydessä sen sijaan, että ne istuisivat yhdessä liotuslämpötilassa loputtomasti. Toistuva lämpökierto aiheuttaa minkä tahansa seoksen suojaavan kromi-oksidikerroksen halkeilun ja lohkeilun alla olevan metallin lämpölaajenemisen ja -kutistumisen seurauksena. metalliseos, joka vastustaa tätä läiskettä parhaiten, säilyttää suojakerroksensa ja siten korroosionkestävyytensä useammilla lämpö{3}}jäähdytysjaksoilla.

Se, että Special Metals sisällytti Incoloy 800HT:n suoraan tähän samaan vertailuun - sen sijaan, että olisi testannut sitä erikseen - korostaa, että molemmat nikkeli-rikkaat seokset on kehitetty juuri tätä uunin-kiertohäiriötapaa silmällä pitäen, vaikka testi osoittaa korkeimman-nikkeliseoksen, jonka retentio on vahvin (600).

Mikä metalliseos tarjoaa paremman typpikestävyyden?

Oma valmistaja on nimenomaisesti asettanut Inconel 600:n typpisäiliöiden vakiomateriaaliksi, koska se kestää typen absorptiota korkeassa lämpötilassa. Tämä on erityinen, nimetty sovellus, jota ei esiinny Incoloy 800:n omassa teknisessä kirjallisuudessa.

Special Metals toteaa selvästi, että Inconel 600 "on vakiomateriaali nitraussäiliöissä, koska se kestää typpeä korkeissa lämpötiloissa." Nitrausuuneissa käytetään ammoniakki-dissosiaatioilmakehää (noin 25 % typpeä, 75 % vetyä) typen diffundoimiseen teräsosien pintoihin, ja kaikki tälle ilmakehään altistuvat uunin kiinnikkeet ovat itsessään vaarassa kerääntyä typpeä ja haurastua. Koska Incoloy 800:n omassa julkaistussa kirjallisuudessa ei esitetä vastaavaa nitrauskestävyyttä koskevaa väitettä, nitrausuuneihin tarkoitettujen kiinnikkeiden ja säiliöiden oletuksena tulisi olla Inconel 600, elleivät kenttätiedot tue vaihtoehtoa.

Miten nämä kaksi metalliseosta verraavat virumis- ja rasituslujuuteen{0}}?

Inconel 600:n julkaistut repeämä-lujuustiedot ulottuvat selkeästi 2 000 asteeseen F (1 093 asteeseen), kun taas Special Metals kertoo selvästi, että standardia Incoloy 800:aa "ei tavallisesti käytetä sovelluksissa, jotka vaativat optimaalisia ryömintä-murtumisominaisuuksia". kemia ja karkeampi raekoko on suunniteltu erityisesti nostamaan pitkäaikaista, korkean lämpötilan{11}}lujuutta.

Lähde: Special Metals Corporationin repeämä-ominaisuustaulukko (liuos-käsitelty lämpötilassa 2 050 F/1 121 astetta, ilma-jäähdytetty), INCONEL-seos 600 tekninen tiedote SMC-027.

Uunien kalusteissa, jotka ovat jatkuvassa kuormituksessa korkeassa lämpötilassa - muhvelikannattimet, tela-helarullat tai säteilevät-putkiripustimet - viruminen-, murtumislujuus, ei vetolujuus, on yleensä hallitseva suunnitteluominaisuus. Standard Incoloy 800 tukee suunnittelujännitystä vain noin 1 500 asteeseen F asti ASME:n kattila- ja paineastiakoodin mukaisesti, kun taas Incoloy 800H ja 800HT ohjaavat 0,05-0,10 % (tai 0,06-0,10} ASTM}5}{{{2ser- ja ASME Code Committee on erityisesti hyväksynyt raekoon korkeammille suunnittelujännityksille 1 100-1 500 astetta F (593-816 astetta) ja yli sen jälkeen, kun Metals Property Council on analysoinut 87 lämpöä ja 1 052 datapistettä. Jos jatkuva korkean lämpötilan kantava palvelu on etusijalla, Inconel 600:n vertaaminen erityisesti 800H:hen tai 800HT:hen – ei Incoloy-pohjaiseen 800 - on teknisesti oikea vertailu.

Miten nämä kaksi metalliseosta ovat vertailukelpoisia kloridin jännitys{0}}korroosionkestävyyden suhteen?

Inconel 600:n vähintään 72 % nikkelipitoisuus tekee siitä käytännöllisesti katsoen immuuni kloridi-ionijännitys-korroosiohalkeilulle, kun taas Incoloy 800:n alempi 30-35 % nikkelipitoisuus voi sallia halkeilun ankarissa laboratorio-olosuhteissa – vaikka Incoloy 800:n jo riittävän tarkkaan korvaamaan tämän vaurioituneen materiaalin, jonka käyttökestävyys on edelleen korkea. vikatila.

Tällä on merkitystä uunilaitteille, jotka altistuvat ajoittain kloridikontaminaatiolle - sammutusainejäämille, meri- tai teollisuusilmalle tai puhdistuskemikaaleille - korkean-lämpötilojen käytön lisäksi. Yleinen metallurginen sääntö, joka on vahvistettu Special Metalsin omassa kirjallisuudessa, on, että austeniittisten metalliseosten taipumus halkeilla kloridiliuoksissa vähenee nikkelipitoisuuden kasvaessa. Inconel 600, jossa on vähintään 72 % nikkeliä, on spektrin toisessa päässä; Incoloy 800, jonka nikkelipitoisuus on noin puolet, istuu kauempana sitä pitkin, mutta sen kestävyys ylittää silti huomattavasti tavallisten 300-sarjan austeniittisten ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kiinnikkeiden, joita se yleensä korvaa.

Ovatko molemmat seokset alttiita herkistymiselle uunin lämpöpyöräilyn aikana?

Kyllä - molemmilla seoksilla on sama perustavanlaatuinen haavoittuvuus: kromikarbidit saostuvat rakeiden rajoilla suunnilleen samalla 1 000-1 400 astetta F (540-760 astetta) sekä Inconel 600:ssa että Incoloy 800:ssa, ja uunin kiinnittimet altistuvat tälle kaistalle, jotka altistuvat toistuvasti lämpöherkkyyden riskille. seos valitaan.

Special Metalsin tekninen kirjallisuus molemmille seoksille kuvaa olennaisesti samaa mekanismia: titaaninitridit ja -karbidit (tai 600-luvun tapauksessa syanonitridit) muodostuvat lämpökäsittelystä riippumatta, kun taas kromikarbidit saostuvat nimenomaan välillä 1000 - 1800 astetta F (540-980 astetta Inconel 60, 1 000–2 000 astetta F (540–1 095 astetta) Incoloy 800:lle, ja molempien seosten aggressiivisin herkistysalue on 1 000–1 400 astetta F (540–760 astetta).

Special Metals jopa julkaisee aika{0}}lämpötila-herkistyskaavioita Incoloy 800:lle Huey-testin perusteella (kiehuva 65 % typpihappo) nimenomaan tämän riskin määrittämiseksi. Käytännössä Special Metals kuvailee herkistymistä "ei ongelma useimmissa korkeissa -lämpötiloissa" kummallekaan seokselle -, sillä on ensisijaisesti merkitystä, jos valaisin peitataan myöhemmin tai altistuu aggressiiviselle vesiympäristölle sen ollessa vielä herkistyneessä tilassa, mikä on harvinaista kalusteille, jotka pysyvät uunissa.

Miten metalliseokset vertautuvat kustannus- ja materiaalivalintastrategiassa?

Incoloy 800 on olemassa nimenomaan siksi, että Inconel 600:n korkea nikkelipitoisuus teki siitä kalliin, ja 1950-luvulla strategisesti rajoitettu - Incoloy 800:n rauta-pohjainen kemia oli harkittu insinöörikauppa-, jotta saataisiin aikaan riittävä lämmön- ja korroosionkestävyys näiden kahden välillä, ja niiden välillä on vain murto-osa. metalliseosperheet nykyään.

Tämä ei ole markkinointikertomus; se on lejeeringin dokumentoitu alkuperä. Special Metalsin oma lejeeringin historia kertoo, että Incoloy 800 "otettiin markkinoille 1950-luvulla täyttämään lämmön- ja korroosionkestävän metalliseoksen tarve, jonka nikkelipitoisuus on suhteellisen alhainen, koska nikkeliä kutsuttiin tuolloin "strategiseksi" metalliksi."

Uunin laitteissa, joissa suurimmat ja raskaimmat kalusteet (tela-ahjun telat, suuret muhvelit, säteilevät putkiniput) hallitsevat materiaalikustannuksia, määrittämällä Incoloy 800 tai 800H/800HT aina, kun sen alhaisempi huolto-lämpötila ja jonkin verran alhaisempi virumiskustannus kokonaislujuuteen verrattuna ovat hyväksyttäviä. kaikki-Inconel-600-malli, mutta varata 600 erityisesti korkeimmalle-lämpötilalle, useimmin hiilettäville tai typelle altistuville komponenteille samassa uunissa.

Kuinka metalliseokset ovat vertailukelpoisia uunikiinnikkeiden valmistuksessa ja hitsauksessa?

Molemmat seokset ovat helposti kuuma- ja kylmämuovattavia-, niillä on lähes identtinen työ-kovettuvuus, ja molemmat voidaan hitsata INCONEL Filler Metalilla 82 -, mikä on todella kätevää päällekkäisyyttä liikkeille, jotka valmistavat seka-seosseoksia uunin kalusteita, koska yksi täyteaine voi yhdistää tai yhdistää molemmat erilainen{5}}metalliliitos niiden välillä.

Lähde: Special Metals Corporationin tekniset tiedotteet SMC-027 (INCONEL-seos 600) ja SMC-046 (INCOLOY-seos 800).

Mitkä standardit koskevat Inconel 600:aa ja Incoloy 800:aa uunikomponenttien valmistuksessa?

Molemmat seokset on hyväksytty ASME:n kattila- ja paineastiakoodin mukaisesti erillisillä koodikoteloilla - Inconel 600 koodikotelolla 1827 ja Incoloy 800/800H/800HT koodikotelolla 1325 - rinnakkaisilla mutta erillisillä tuote-muotomäärittelyillä kullekin seosaineperheelle.

Lähde: Special Metals Corporation "Saatavilla olevat tuotteet ja tekniset tiedot" -taulukot, INCONEL-seos 600 ja INCOLOY metalliseos 800 tekniset tiedotteet.

Mikä metalliseos tulisi määrittää lämpökäsittelyuunin komponenteille?

Määritä Inconel 600 vakavimmalle hiiltymiselle ja typpipitoisuudelle, korkeimmille uunin lämpötiloille tai mille tahansa komponentille, jossa kloridijännitys{1}}korroosiohalkeilu on realistinen riski. määritä Incoloy 800 (tai 800H/800HT korkeammassa-lämpötilassa, kuormitusta-kantavissa tehtävissä), joissa uunin lämpötilat pysyvät lähellä tai alle noin 1500-1800 astetta F ja alhaisemmat materiaalikustannukset ovat etusijalla.

• Valitse Inconel 600:Typpiuunien säiliöt ja kalusteet, joissa 600 on nimetty vakiomateriaali.
• Valitse Inconel 600:Voimakkaasti hiilihapottavat ympäristöt (endoterminen kaasu, kotelon{0}}karkaisuuunit), joissa hiilen keräämisen minimoiminen pidentää kiinnittimen käyttöikää.
• Valitse Inconel 600:Jatkuva palvelu noin 1 800-2 000 asteen F yläpuolella Incoloy 800H/800HT:n käytännöllisen alueen yläreunassa tai sen ulkopuolella.
• Valitse Inconel 600:Komponentit, jotka ovat realistisesti alttiina kloridikontaminaatiolle korkean lämmön lisäksi.
• Valitse Incoloy 800 / 800H / 800HT:Suuret, raskaat kalusteet - muhvelimet, rullat-appirullat, säteilyputkituet -, joissa materiaalikustannusasteikko vetoisuuden ja käyttölämpötilan mukaan pysyy 800 perheen sisällä.
• Valitse Incoloy 800 / 800H / 800HT:Jatkuva, kantava{0}}palvelu yli 1500 astetta F, jossa 800H:n tai 800HT:n ASME{5}}tunnistetut korkeammat suunnittelujännitykset ovat riittävät sovellukseen.
• Valitse Incoloy 800 / 800H / 800HT:Sovellukset, joissa kloridi-jännitys-korroosiohalkeilu on pieni, mutta ei-nollariski, ja Incoloy 800:n edelleen-huima nikkelipitoisuus tarjoaa riittävän marginaalin ruostumattomiin teräsvaihtoehtoihin verrattuna.

Seos{0}}seosseosuunien malleissa nämä kaksi metalliseosta yhdistyvät luonnollisesti: Inconel 600 kalusteisiin ja säiliöihin, jotka ovat alttiina ankarimmille ilmakehille tai korkeimmalle paikalliselle lämpötilalle, ja Incoloy 800/800H/800HT suurempiin rakenteisiin, joissa sen pienempi nikkelipitoisuus alentaa materiaalin kokonaiskustannuksia tinkimättä kokonaiskäyttöiästä.

Usein kysytyt kysymykset

K: Mikä on tärkein ero Inconel 600:n ja Incoloy 800:n välillä?

A: Inconel 600 (UNS N06600) on nikkeli-pohjainen seos, jossa on vähintään 72 % nikkeliä, kun taas Incoloy 800 (UNS N08800) on rauta-pohjainen, jossa on vain 30-35 % nikkeliä. Tämä koostumusero antaa Inconel 600:lle paremman hiiltymis- ja nitridointikestävyyden ja korkeamman käyttölämpötilakaton, kun taas Incoloy 800 tarjoaa huomattavasti alhaisemmat materiaalikustannukset - kompromissi, joka juontaa juurensa suoraan Incoloy 800:n 1950-luvun suunnittelutavoitteeseen eli nikkelin säästämiseen.

K: Mikä metalliseos kestää hiiltä paremmin uunin ilmakehässä?

A: Inconel 600. Special Metalsin oma 100 tunnin hiiletystesti vety/2 % metaani-ilmakehässä osoittaa, että Inconel 600 nostaa noin puolet painosta (2,66-12,30 mg/cm2) kuin Incoloy 800HT lisää (4,94-21,58 mg/cm2) samalla altistuksella.

K: Voidaanko Incoloy 800:a käyttää samoissa lämpötiloissa kuin Inconel 600:a?

A: Ei aivan. Inconel 600:aa käytetään jatkuvasti 1 093 astetta (2 000 astetta F), kun taas standardi Incoloy 800 on yleensä rajoitettu noin 1 500 asteeseen (816 asteeseen) lujuuteen perustuvan suunnittelun vuoksi. Korkeammassa-lämpötiloissa uunissa käytettävät 800H- ja 800HT-muunnelmat -, joissa on kontrolloitu hiilipitoisuus ja karkeampi raekoko - laajentavat Incoloy 800:n käytännöllistä lämpötila-aluetta ja sulkevat suuren osan aukosta.

K: Onko Inconel 600 tai Incoloy 800 parempi nitrausuunien kalusteisiin?

A: Inconel 600. Special Metals nimeää sen nimenomaan typpisäiliöiden vakiomateriaaliksi, koska se kestää typen absorptiota korkeassa lämpötilassa; Incoloy 800:n oma julkaistu kirjallisuus ei esitä vastaavaa väitettä.

K: Miksi Incoloy 800:ssa on niin alhainen nikkelipitoisuus verrattuna Inconel 600:aan?

A: Incoloy 800 esiteltiin 1950-luvulla nimenomaan vähentämään riippuvuutta nikkelistä, joka luokiteltiin silloin strategiseksi metalliksi rajoitetusti. Sen rauta-pohjainen kemia (30-35 % nikkeliä vs. Inconel 600:n vähintään 72 %) oli tarkoituksellinen kustannus- ja tarjontalähtöinen-tekninen kompromissi, ei suorituskykytavoite sinänsä.

K: Kestävätkö Inconel 600 ja Incoloy 800 molemmat kloridirasitus-korroosiohalkeilua?

A: Inconel 600:ta pidetään käytännössä immuunina sen korkean nikkelipitoisuuden vuoksi. Incoloy 800 voidaan saada halkeilemaan ankarissa laboratorio-olosuhteissa sen alhaisemman nikkelipitoisuuden vuoksi, mutta sen kestävyys on silti riittävän korkea, jotta sitä käytetään yleisesti korvaamaan jo käytössä epäonnistuneita materiaaleja juuri tästä mekanismista.

K: Käyttävätkö Inconel 600 ja Incoloy 800 samaa hitsaustäytemetallia?

A: GTAW:ssa ja GMAW:ssa kyllä ​​- molemmat seokset liitetään yleisesti INCONEL Filler Metal 82:lla. Suojatun metallin-kaarihitsauksessa Inconel 600 käyttää tyypillisesti INCONEL Welding Electrode 182:ta, kun taas Incoloy 800:ssa INCONEL.