Inconel 600 vs. Incoloy 800: Výběr slitiny niklu pro součásti pecí pro tepelné zpracování

Co jsou Inconel 600 a Incoloy 800 a jak se liší jejich složení?

Inconel 600 je slitina niklu-chromu-na bázi niklu-bohatého na nikl (minimálně 72 %), zatímco Incoloy 800 je v zásadě slitina na bázi železa- s pouze 30-35 % niklu -, což je záměrné, historicky zdokumentované dvě slitiny na opačných koncích. náklady-vs-vysoko{12}}teplotní výkon.

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

Incoloy 800 byl představen v 50. letech 20. století, aby naplnil potřebu slitiny odolné vůči teplu- a korozi- s relativně nízkým obsahem niklu, protože nikl byl v té době označován za strategický kov. Toto není náhodná historie -, je to logika designu, která dodnes tyto dvě slitiny odděluje. Vysoký obsah niklu v Inconelu 600 mu dává vynikající odolnost vůči redukčním podmínkám a prakticky jej imunizuje proti chloridovému-napěťovému-koroznímu praskání; Přísady hliníku a titanu Incoloy 800 (přítomné v 600 pouze ve stopových množstvích, pokud vůbec) vytvářejí zpevňující precipitáty, které částečně kompenzují nižší obsah niklu při zvýšené teplotě.

Která slitina má vyšší maximální provozní teplotu pro komponenty pece?

Inconel 600 má vyšší hlavní službu-teplotní strop - nepřetržité použití do 2 000 stupňů F (1 093 stupňů) -, zatímco standardní Incoloy 800 se obecně používá pro své pevnostní charakteristiky až do přibližně 1 500 stupňů F (816 stupňů); pro provoz pece nad tímto bodem, vlastní vysokoteplotní{12}}varianty společnosti Incoloy, 800H a 800HT, uzavírají velkou část mezery.

Special Metals popisuje všestrannost Inconelu 600 jako zahrnující „teploty od kryogenních až po více než 2 000 stupňů F (1 095 stupňů)“ a přímo uvádí, že pevnost slitiny a odolnost proti oxidaci při vysoké teplotě ji činí použitelnou pro retorty, mufle, válečkové nístěje a další součásti pecí. Naproti tomu Special Metals uvádí, že Incoloy 800 „se používá pro své pevnostní charakteristiky při provozních teplotách až do asi 1 500 stupňů F (816 stupňů)“ a že „pro aplikace, které vyžadují vysokou pevnost při tečení nebo lomu, se místo toho používají slitiny INCOLOY 800H nebo 800HT“.

Jak 800H, tak 800H T mají kontrolovaný rozsah uhlíku (0,05-0,10 % a 0,06{7}}0,10 %) a hrubší minimální velikost zrna (ASTM 5 nebo hrubší) speciálně navrženy tak, aby zvýšily pevnost při tečení a namáhání při přetržení nad rámec standardních pecí 800, které dobře dodávají základní praktické pece řady 800 Návrhový bod 1500 stupňů F.

Která slitina lépe odolává nauhličování v prostředí pece?

Inconel 600 absorbuje měřitelně méně uhlíku než Incoloy 800HT za stejných podmínek nauhličování: Vlastní 100-hodinový{11}}test nauhličování plynem- společnosti Special Metals v atmosféře vodíku/2% metanu ukazuje, že Inconel 600 získává 2,66–12,30 mg/cm2 pro 94 Inc.21yolo, ve srovnání s 21 mg/cm2 800HT - zhruba poloviční přírůstek hmotnosti při obou testovaných teplotách.

Zdroj: Special Metals Corporation, testy nauhličování plynu (100 h) v atmosféře vodík/2 % metanu (testovací atmosféra 1 700 stupňů F také obsahovala 5 % argonu), technický bulletin INCONEL slitiny 600 SMC-027.

Tento-vedle{1}}test vedle sebe je jedním z mála míst, kde může specifikátor komponent pece-vidět měření Inconel 600 a Incoloy 800HT se stejnou expozicí nauhličování v jediném kontrolovaném experimentu. Nauhličování je v této aplikaci nesmírně důležité, protože atmosféra pecí obsahující uhlovodíky (endotermický plyn, krakovaný čpavek a podobná nauhličovací prostředí používaná v pecích pro cementování a plynové nauhličování) vhání uhlík do povrchu přípravků pece, tvoří vnitřní karbidy, které křehnou kov a zkracují životnost přípravku. Nižší absorpce uhlíku se přímo promítá do delší životnosti košů, táců a přípravků, které opakovaně cyklují v karburizačních atmosférách.

Která slitina lépe odolává cyklické oxidaci a odlupování vodního kamene?

Vlastní testování cyklické oxidace společnosti Special Metals při 1800 stupních F (980 stupňů) - s použitím opakovaných 15-minutových zahřívání a 5{13}}minutových cyklů ochlazování na vzduchu po dobu 1000 hodin - přímo porovnává Inconel 600 s typem 304, nerezová ocel, typ 809, nerezová ocel typu 309 a Incolo Složení nikl-chrom-železo Inconel 600 si zachovává své ochranné oxidové usazeniny mnohem lépe než dvě nerezové oceli při opakovaném tepelném cyklování.

Cyklický, spíše než ustálený-stav, odolnost proti oxidaci je realističtější test pro přípravky pece, které se zahřívají a ochlazují s každou výrobní šarží, než aby seděly při jediné teplotě prohřívání po neomezenou dobu. Opakované tepelné cykly způsobují, že ochranná vrstva oxidu chromitého na jakékoli slitině praskne a odlupuje se v důsledku tepelné roztažnosti a smršťování základního kovu; slitina, která nejlépe odolává tomuto odlupování, si zachovává svou ochrannou vrstvu, a tím i odolnost proti korozi, po více tepelných-chlazení.

Zařazení Incoloy 800HT přímo do stejného srovnání společností Special Metals - místo samostatného testování - podtrhuje, že obě slitiny bohaté na nikl- byly vyvinuty s ohledem na tento přesný-způsob selhání pece, i když test ukazuje nejvyšší-slitinu niklu (600) s nejsilnějším zachováním vodního kamene ze skupiny.

Která slitina nabízí lepší nitridační odolnost?

Inconel 600 je výslovně uveden svým vlastním výrobcem jako standardní materiál pro nitridační nádoby kvůli jeho odolnosti vůči absorpci dusíku při vysoké teplotě, což je specifická, pojmenovaná aplikace, která se neobjevuje ve vlastní technické literatuře Incoloy 800.

Special Metals jasně uvádí, že Inconel 600 "je standardním materiálem pro nitridační nádoby, protože je odolný vůči dusíku při vysokých teplotách." Nitridační pece využívají disociační atmosféry čpavku (zhruba 25 % dusíku, 75 % vodíku) k difuzi dusíku do povrchů ocelových součástí a jakýkoli přípravek pece vystavený této atmosféře je sám vystaven riziku nasávání dusíku a křehnutí. Protože vlastní publikovaná literatura Incoloy 800 neuvádí ekvivalentní tvrzení o nitridační -odolnosti, měly by upínací přípravky a nádoby pro nitridační pece specificky jako výchozí nastavení použít Inconel 600, pokud data v terénu nepodporují alternativu.

Jak se tyto dvě slitiny srovnávají z hlediska tečení a pevnosti při protržení-?

Publikované údaje o pevnosti při protržení-Inconel 600 dosahují čistě až do 2 000 stupňů F (1 093 stupňů), zatímco Special Metals výslovně uvádí, že standardní Incoloy 800 „se běžně nepoužívá pro aplikace, které vyžadují optimální tečení-vlastnosti při protržení“ -, jejichž role byla omezena velikostí zrna Incoloy a HT 800. navrženo speciálně pro zvýšení dlouhodobé-pevnosti při vysokých{12}}teplotách.

Zdroj: Tabulka vlastností protržení Special Metals Corporation- (řešení-upraveno při 2 050 stupních F/1 121 stupňů, chlazeno vzduchem-), technický bulletin INCONEL slitiny 600 SMC-027.

U přípravků pecí pod trvalým zatížením při vysoké teplotě je obvykle rozhodující vlastností návrhu - podpěry muflí, válečkové-válce topeniště nebo sálavé{2}}závěsy trubek - tečení- pevnost v tečení, nikoli pevnost v tahu. Standardní Incoloy 800 podporuje konstrukční namáhání pouze zhruba do 1 500 stupňů F podle ASME Boiler and Pressure Vessel Code, zatímco Incoloy 800H a 800HT kontrolují 0,05-0,10 % (nebo 0,06-0,10 %) konkrétně obsah uhlíku{}coars{24}} 5 konkrétně obsah uhlíku{}coars{24}} 5 schváleno výborem ASME Code Committee pro vyšší návrhová namáhání při 1 100-1 500 stupních F (593-816 stupňů) a více, po analýze 87 taveb a 1 052 datových bodů Radou pro vlastnictví kovů. Tam, kde je prioritou trvalá vysokoteplotní nosná služba, je technicky správné srovnání Inconel 600 s 800H nebo 800HT – nikoli základní Incoloy 800 -.

Jak se tyto dvě slitiny srovnávají z hlediska odolnosti vůči chloridovému namáhání-koroznímu praskání?

Minimální obsah niklu 72 % v Inconelu 600 činí prakticky imunní vůči chloridovému-iontovému namáhání-koroznímu praskání, zatímco obsah niklu v Incoloy 800 s nižším obsahem 30-35 % může umožnit praskání v náročných laboratorních podmínkách – i když odolnost Incoloy 800 je stále dostatečně vysoká, protože se již běžně používá k výměně materiálů v servisním režimu.

To je důležité pro zařízení pece, která jsou občas vystavena kontaminaci chloridy - zbytkům kalení, mořské nebo průmyslové atmosféře nebo čisticím chemikáliím - kromě provozu při vysokých-teplotách. Obecným metalurgickým pravidlem, potvrzeným ve vlastní literatuře Special Metals, je, že tendence austenitických slitin k praskání v chloridových roztocích klesá s rostoucím obsahem niklu. Inconel 600 s minimálním obsahem niklu 72 % je na jednom konci tohoto spektra; Incoloy 800 se zhruba polovičním obsahem niklu sedí dále, ale jeho odolnost stále podstatně převyšuje odolnost standardních svítidel z austenitické nerezové oceli řady 300, které běžně nahrazuje.

Jsou obě slitiny náchylné k senzibilizaci během tepelného cyklování pece?

Ano - obě slitiny sdílejí stejnou základní zranitelnost: karbidy chrómu se vysrážejí na hranicích zrn zhruba ve stejném rozsahu 1 000–1 400 stupňů F (540–760 stupňů ) pro Inconel 600 i Incoloy 800 a přípravky pro pece, které se opakovaně zahřívají tímto pásmem při každém cyklu, jsou vystaveny stejnému riziku.

Technická literatura Special Metals pro obě slitiny popisuje v podstatě stejný mechanismus: nitridy a karbidy titanu (nebo v případě 600 kyanonitridy) se tvoří nezávisle na tepelném zpracování, zatímco karbidy chrómu se vysrážejí specificky mezi 1000 stupni F a 1800 stupni F (540-980 stupňů ) pro Inconel 2,00-600 stupňů (540-1 095 stupňů) pro Incoloy 800, s nejagresivnějším pásmem senzibilizace pro obě slitiny při 1 000-1 400 stupních F (540-760 stupňů).

Special Metals dokonce publikuje časové -teplotní{1}} diagramy senzibilizace pro Incoloy 800 založené na Hueyově testu (vroucí 65% kyselina dusičná), konkrétně za účelem kvantifikace tohoto rizika. V praxi je senzibilizace popsána společností Special Metals jako „není problém ve většině vysokoteplotních aplikací“ pro obě slitiny -, záleží především na tom, zda bude přípravek později mořen nebo vystaven agresivnímu vodnému prostředí, zatímco je stále ve senzibilizovaném stavu, což je neobvyklé u přípravků, které zůstávají v provozu pece.

Jak se slitiny porovnávají z hlediska nákladů a strategie výběru materiálu?

Incoloy 800 existuje konkrétně proto, že vysoký obsah niklu v Inconelu 600 jej zdražil a v 50. letech strategicky omezená - chemie na bázi železa-v Incoloy 800 byla záměrným inženýrským obchodem-k zajištění dostatečné odolnosti vůči teplu a korozi za zlomek ceny, kterou dnes tyto dvě rodiny slitin obsahují, a obsah niklu je dnes stále stejný.

Toto není marketingový příběh; je to doložený původ slitiny. Vlastní historie slitiny Special Metals uvádí, že Incoloy 800 „byla uvedena na trh v 50. letech minulého století, aby naplnila potřebu slitiny odolné vůči teplu- a korozi- s relativně nízkým obsahem niklu, protože nikl byl v té době označován za ‚strategický‘ kov.“

U zařízení pecí, kde v nákladech na materiál dominují největší a nejtěžší přípravky (válečkové{0}}válce topeniště, velké mufle, svazky sálavých trubek), specifikujte Incoloy 800 nebo 800H/800HT všude tam, kde je nižší provozní-teplotní strop a poněkud nižší tečení-ve srovnání s celkovou pevností uchycení přijatelné. všechny provedení-Inconel-600, přičemž 600 je vyhrazeno speciálně pro nejvyšší-teplotu, většinu nauhličování nebo nitridaci exponovaných součástí ve stejné peci.

Jak se slitiny porovnávají ve výrobě a svařování pro výrobu svítidel pro pece?

Obě slitiny se snadno tvarují za tepla- i za studena-, sdílejí téměř identickou pracovní-rychlost vytvrzování a obě lze svařovat pomocí INCONEL Filler Metal 82 -, což je skutečně pohodlné překrytí pro dílny vyrábějící přípravky pro pece ze smíšených-slitin, protože jeden přídavný kov je může spojit obě základní slitiny nebo různý spoj{5}mezi kovy.{5}

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

Jaké normy platí pro Inconel 600 a Incoloy 800 pro výrobu komponentů pecí?

Obě slitiny jsou schváleny podle ASME Boiler and Pressure Vessel Code s vyhrazenými kódovými pouzdry - Inconel 600 pod kódovým pouzdrem 1827 a Incoloy 800/800H/800HT pod kódovým pouzdrem 1325 - s paralelními, ale odlišnými specifikacemi produktu-pro každou rodinu slitin.

Zdroj: Special Metals Corporation tabulky "Dostupné produkty a specifikace", technické bulletiny INCONEL slitina 600 a INCOLOY slitina 800.

Jakou slitinu byste měli specifikovat pro součásti pecí pro tepelné zpracování?

Specifikujte Inconel 600 pro nejnáročnější nauhličování a nitridaci, nejvyšší teploty v peci nebo jakoukoli součást, kde je realistické riziko vzniku korozního praskání-napětím chloridů; specifikujte Incoloy 800 (nebo 800H/800HT pro vyšší-teplotu, zatížení-zatížení), kde teploty pece zůstávají blízko nebo pod zhruba 1500-1800 °F a prioritou je nižší cena materiálu.

• Vyberte Inconel 600 pro:Nádoby a přípravky pro nitridační pece, kde 600 je jmenovaný standardní materiál.
• Vyberte Inconel 600 pro:Silně nauhličované atmosféry (endotermický plyn, cement{0}}kamerové pece), kde minimalizace nasávání uhlíku prodlužuje životnost přípravku.
• Vyberte Inconel 600 pro:Nepřetržitý provoz nad zhruba 1 800-2 000 stupňů F, na horním okraji praktického rozsahu Incoloy 800H/800HT nebo za ním.
• Vyberte Inconel 600 pro:Komponenty s jakýmkoli realistickým vystavením kontaminaci chloridy kromě vysokého tepla.
• Vyberte Incoloy 800 / 800H / 800HT pro:Velká, těžká tělesa - mufle, válečkové-válce topeniště, podpěry sálavých trubek -, kde náklady na materiál spolu s tonáží a provozní teplotou zůstávají v rámci 800-rodiny.
• Vyberte Incoloy 800 / 800H / 800HT pro:Trvalá nosná-služba nad 1 500 stupňů F, kde vyšší konstrukční namáhání 800H nebo 800HT ASME-postačí pro aplikaci.
• Vyberte Incoloy 800 / 800H / 800HT pro:Aplikace, kde je chloridové-napěťové{1}}praskání způsobené korozí nízké, ale ne-nulové riziko, a stále značný obsah niklu v Incoloy 800- poskytuje adekvátní rezervu oproti alternativám z nerezové oceli.

V konstrukcích pecí ze smíšených slitin se tyto dvě slitiny přirozeně párují: Inconel 600 pro přípravky a nádoby vystavené nejnáročnějšímu ovzduší nebo nejvyšší místní teplotě a Incoloy 800/800H/800HT pro větší konstrukční přípravky, kde nižší obsah niklu snižuje celkové náklady na materiál, aniž by ohrozil celkovou životnost pece.

Často kladené otázky

Otázka: Jaký je hlavní rozdíl mezi Inconel 600 a Incoloy 800?

A: Inconel 600 (UNS N06600) je slitina na bázi niklu-s minimálním obsahem niklu 72 %, zatímco Incoloy 800 (UNS N08800) je na bázi železa-s pouze 30-35 % niklu. Tento rozdíl ve složení dává Inconelu 600 lepší nauhličovací a nitridační odolnost a vyšší provozní-teplotní strop, zatímco Incoloy 800 nabízí podstatně nižší materiálové náklady -, což je kompromis, který přímo navazuje na konstrukční cíl Incoloy 800 z 50. let 20. století, spočívající v zachování niklu.

Otázka: Která slitina lépe odolává nauhličování v atmosféře pece?

A: Inconel 600. Vlastní 100hodinový test nauhličování společnosti Special Metals v atmosféře vodíku/2% metanu ukazuje, že Inconel 600 získává zhruba poloviční hmotnost (2,66-12,30 mg/cm2) než Incoloy 800HT (4,94-21,58 mg/cm2) při stejné expozici.

Otázka: Lze Incoloy 800 používat při stejných teplotách jako Inconel 600?

A: Ne tak docela. Inconel 600 se používá nepřetržitě až do 2 000 stupňů F (1 093 stupňů), zatímco standardní Incoloy 800 je obecně omezen na asi 1 500 stupňů F (816 stupňů) pro návrh založený na pevnosti. Pro provoz pece s vyšší-teplotou rozšiřují varianty 800H a 800HT - s řízeným obsahem uhlíku a hrubší zrnitostí - praktický teplotní rozsah Incoloy 800 a uzavírají velkou část mezery.

Otázka: Je Inconel 600 nebo Incoloy 800 lepší pro přípravky nitridační pece?

A: Inconel 600. Special Metals jej výslovně označuje jako standardní materiál pro nitridační nádoby kvůli jeho odolnosti vůči absorpci dusíku při vysoké teplotě; Vlastní publikovaná literatura Incoloy 800 nečiní ekvivalentní tvrzení.

Otázka: Proč má Incoloy 800 tak nízký obsah niklu ve srovnání s Inconelem 600?

A: Incoloy 800 byl představen v 50. letech 20. století speciálně za účelem snížení závislosti na niklu, který byl tehdy klasifikován jako strategický kov v omezeném množství. Jeho chemie na bázi železa- (30-35 % niklu oproti 72 % minimálně 72 % u Inconelu 600) byla záměrným technickým kompromisem-na základě nákladů a dodávek, nikoli výkonnostním cílem jako takovým.

Otázka: Jsou Inconel 600 i Incoloy 800 odolné vůči chloridovému namáhání-koroznímu praskání?

A: Inconel 600 je považován za prakticky imunní díky vysokému obsahu niklu. Incoloy 800 může být vyroben tak, aby praskl v náročných laboratorních podmínkách kvůli jeho nižšímu obsahu niklu, ale jeho odolnost je stále dostatečně vysoká, aby se běžně používal jako náhrada materiálů, které již selhaly v provozu z tohoto přesného mechanismu.

Otázka: Používají Inconel 600 a Incoloy 800 stejný přídavný kov pro svařování?

A: Pro GTAW a GMAW ano - obě slitiny jsou běžně spojeny pomocí INCONEL Filler Metal 82. Pro obloukové svařování v ochranném kovu- používá Inconel 600 obvykle svářecí elektrodu INCONEL 182, zatímco Incoloy 800 používá elektrodu INCO-WELD A.