Inconel 600 לעומת Incoloy 800: בחירת סגסוגת ניקל עבור רכיבי תנור טיפול בחום

מה הם Inconel 600 ו- Incoloy 800, וכיצד ההרכבים שלהם שונים?

Inconel 600 הוא סגסוגת ברזל-ניקל-בנויה על בסיס-עשיר בניקל (מינימום 72%), בעוד ש-Incoloy 800 הוא ביסודו סגסוגת מבוססת-ברזל עם רק 30-35% ניקל -, בחירה מכוונת של שניים, שמציבה באופן היסטורי את הבחירה השניה. עלות-לעומת-ספקטרום ביצועים-גבוהים של טמפרטורה.

מקור: עלונים טכניים של חברת Special Metals Corporation SMC-027 (סגסוגת INCONEL 600) ו-SMC-046 (סגסוגת INCOLOY 800).

Incoloy 800 הוצג בשנות ה-50 במיוחד כדי למלא את הצורך בסגסוגת עמידה בחום- וקורוזיה- עם תכולת ניקל נמוכה יחסית, שכן ניקל היה, בזמנו, כמתכת אסטרטגית. זו לא היסטוריה מקרית - זה ההיגיון העיצובי שעדיין מפריד בין שתי הסגסוגות כיום. תכולת הניקל הגבוהה של Inconel 600 מעניקה לו עמידות מצוינת בפני תנאים מצמצמים ומחסנת אותו למעשה מפני פיצוח קורוזיה-כלורידי-יונים; תוספות אלומיניום וטיטניום של Incoloy 800 (הנמצאות ב-600 בכמויות קורט בלבד, אם בכלל) יוצרות משקעים מחזקים שמפצים חלקית על תכולת הניקל הנמוכה שלו בטמפרטורה גבוהה.

לאיזו סגסוגת יש טמפרטורת שירות מרבית גבוהה יותר עבור רכיבי תנור?

Inconel 600 נושא שירות כותרת גבוה יותר -תקרת טמפרטורה - שימוש מתמשך עד 2,000 מעלות F (1,093 מעלות ) - בעוד ש-Incoloy 800 הסטנדרטי משמש בדרך כלל עבור מאפייני החוזק שלו עד כ-1,500 מעלות F (816 מעלות ); עבור הפעלת תנור מעל לנקודה זו, גרסאות הטמפרטורה הגבוהות-של Incoloy עצמו, 800H ו-800HT, סוגרות חלק גדול מהפער.

מתכות מיוחדות מתארות את הרבגוניות של Inconel 600 ככזו שמתפרשת בין "טמפרטורות מקריוגניות ועד מעל 2,000 מעלות F (1,095 מעלות)" ומציינת ישירות כי החוזק וההתנגדות לחמצון של הסגסוגת בטמפרטורה גבוהה הופכים אותה לשימושית עבור רטורטים, מופפים, אחורי רולר ורכיבי תנור אחרים. לעומת זאת, Special Metals קובעת כי Incoloy 800 "משמשת עבור מאפייני החוזק שלה בטמפרטורות שירות של עד כ-1,500 מעלות F (816 מעלות)" וכי "עבור יישומים הדורשים חוזק זחילה או קרע גבוה, נעשה שימוש בסגסוגות INCOLOY 800H או 800HT".

גם 800H וגם 800H T נושאות טווח פחמן מבוקר (0.05-0.10% ו-0.06-0.10% בהתאמה) וגודל גרגר מינימלי גס יותר (ASTM 5 או גס יותר) שהונדס במיוחד כדי להעלות את חוזק הזחילה והפריצה במתח מעבר לטווח הסטנדרטי של 80 פרווה. משפחת 800 הרבה מעבר לנקודת העיצוב של סגסוגת הבסיס של 1,500 מעלות F.

איזו סגסוגת עמידה טוב יותר בפחמימות באווירה של תנור?

Inconel 600 סופג פחות פחמן באופן מדיד מ-Incoloy 800HT בתנאי קרבור זהים: בדיקת קרבוריזציה של 100-שעות גז-של Special Metals עצמו באטמוספירה של מימן/2% מתאן מראה כי Inconel 600 עולה ב-2.66-12.30 מ"ג/ס"מ ל-12.30 מ"ג/סמ"ר, לעומת 100 מ"ג/סמ"ר, לעומת 12.30 מ"ג/סמ"ר. 800HT - בערך מחצית מהעלייה במשקל בשתי הטמפרטורות שנבדקו.

מקור: תאגיד מתכות מיוחדות, בדיקות קרבוריזציה של גז (100 שעות) באווירת מימן/2% מתאן (אווירת בדיקה של 1,700 מעלות צלזיוס הכילה גם 5% ארגון), עלון טכני של INCONEL 600 SMC-027.

בדיקה זו-לצד- היא אחד המקומות הבודדים שמפרט רכיבים של תנור- יכול לראות את Inconel 600 ו-Incoloy 800HT נמדדות מול אותה חשיפה לפחמימות בניסוי יחיד ומבוקר. לפחמימות יש חשיבות עצומה ביישום זה מכיוון שאטמוספרות של תנורים נושאי פחמימנים (-גז אנדותרמי, אמוניה סדוקה וסביבות קרבור דומות המשמשות במקרה של התקשות-תנורים לפחמימות גז) דוחפות פחמן אל פני השטח של אביזרי תנור, ויוצרות קרבידים פנימיים שמשבקים את חיי המתכת. ספיגת פחמן נמוכה יותר מתורגמת ישירות לחיי שירות ארוכים יותר עבור סלים, מגשים ומתקנים הרוכבים על אופניים שוב ושוב דרך אטמוספרות פחמימות.

איזו סגסוגת עמידה טוב יותר בפני חמצון מחזורי והתפרקות אבנית?

בדיקת החמצון המחזורית של מתכות מיוחדות ב-1,800 מעלות פרנהייט (980 מעלות) - תוך שימוש חוזר במחזורי חימום חוזרים של 15-דקות ומחזורי קירור של 5-דקות באוויר במשך 1,000 שעות - משווה ישירות את Inconel 600 ל-Inconel 600 מול פלדה ללא חלד מסוג 304, Inc. 800HT, ומדגים שהרכב הניקל-כרום-ברזל של Inconel 600 שומר על אבנית התחמוצת המגינה שלו הרבה יותר טוב משתי הפלדות אל-חלד במחזוריות תרמית חוזרת ונשנית.

עמידות חמצון מחזורית, ולא-יציבה, היא המבחן המציאותי יותר עבור אביזרי תנורים, שמתחממים ומתקררים עם כל אצוות ייצור במקום לשבת בטמפרטורת טבילה אחת ללא הגבלת זמן. מחזוריות תרמית חוזרת ונשנית גורמת לאבנית התחמוצת המגינה של כרום- על כל סגסוגת להיסדק ולהיקרע מההתפשטות והתכווצות התרמית של המתכת הבסיסית; הסגסוגת שמתנגדת בצורה הטובה ביותר להתפרקות זו שומרת על שכבת ההגנה שלה, ולכן עמידותה בפני קורוזיה, לאורך יותר מחזורי חום-קירור.

הכללת Incoloy 800HT ישירות של Incoloy 800HT ישירות באותה השוואה - במקום לבדוק אותה בנפרד - מדגישה ששתי הסגסוגות העשירות בניקל- פותחו תוך מחשבה על מצב כשל מחזורי-תנור זה בדיוק, למרות שהבדיקה מראה את הסגסוגת הגבוהה ביותר-בקבוצת האבנית החזקה ביותר של ניקל (60 החזקה ביותר של אבנית ניקל.

איזו סגסוגת מציעה עמידות טובה יותר לניגוד?

Inconel 600 ממוקם במפורש על ידי היצרן שלו כחומר הסטנדרטי עבור מיכלי ניטרידה בגלל העמידות שלו לספיגת חנקן בטמפרטורה גבוהה, יישום ספציפי בשם שאינו מופיע בספרות הטכנית של Incoloy 800 עצמה.

מתכות מיוחדות קובעות בבירור כי Inconel 600 "הוא החומר הסטנדרטי לניטרידת מיכלים בגלל העמידות שלו לחנקן בטמפרטורות גבוהות". תנורי חנקה משתמשים באטמוספרות ניתוק אמוניה (בערך 25% חנקן, 75% מימן) כדי לפזר חנקן לתוך משטחי חלקי פלדה, וכל מתקן כבשן שנחשף לאטמוספירה זו בעצמו נמצא בסיכון לאיסוף חנקן ולהתפרקות. מכיוון שהספרות שפורסמה של Incoloy 800 עצמה אינה טוענת תביעת התנגדות-שווה לניטריד, מתקנים ומיכלים לתנורי ניטרציה צריכים להיות ברירת המחדל של Inconel 600 אלא אם נתוני שדה תומכים בחלופה.

כיצד משתווים שתי הסגסוגות מבחינת זחילה ומתח-עוצמת הקרע?

נתוני חוזק הקרע-של Inconel 600 מתרחבים בצורה נקייה עד 2,000 מעלות פרנהייט (1,093 מעלות ), בעוד שמתכות מיוחדות מפורשות ש-Incoloy 800 הסטנדרטי "אינו משמש בדרך כלל עבור יישומים הדורשים מאפייני זחילה אופטימליים-פריצה" - התפקיד 80Holoy ו-HT שייך ל- Incoloy, HT וגודל גרגר גס יותר תוכננו במיוחד כדי להעלות את חוזק הטמפרטורה-לטווח ארוך-גבוהה.

מקור: טבלת קרעים-של Special Metals Corporation (פתרון-טופל ב-2,050 מעלות F/1,121 מעלות, מקורר באוויר-), עלון טכני של INCONEL 600 SMC-027.

עבור אביזרי תנורים תחת עומס מתמשך בטמפרטורה גבוהה - תומכי מופלה, גלילי גלילה- או מתלי צינורות - זוהרים - זחילה-, חוזק הקרע, לא חוזק מתיחה, הוא בדרך כלל תכונת העיצוב השולטת. Incoloy 800 הסטנדרטי תומך במתחי תכנון רק עד לערך של 1,500 מעלות פרנהייט תחת קוד הדוד וכלי הלחץ של ASME, בעוד שתוכן פחמן{24} של Incoloy 800H ו-800HT נשלט על 0.05-0.10% (או 0.06-0.10%) 5{24}תכולת פחמן{24} ו-ASCar{24} גודל הגרגירים אושרו במיוחד על ידי ועדת הקוד של ASME עבור מתחי תכנון גבוהים יותר ב-1,100-1,500 מעלות F (593-816 מעלות) ומעלה, לאחר ניתוח של 87 חום ו-1,052 נקודות נתונים על ידי מועצת הנכסים של מתכות. כאשר שירות נושא עומס מתמשך בטמפרטורות גבוהות הוא העדיפות, השוואה של Inconel 600 מול 800H או 800HT ספציפית - לא Incoloy בסיס 800 - היא ההשוואה הטכנית הנכונה.

כיצד משתווים שתי הסגסוגות במתח הכלוריד-עמידות בפני פיצוח קורוזיה?

תכולת הניקל המינימלית של Inconel 600 גורמת לו להיות חסין למעשה בפני כלורי-מתח יון- פיצוח קורוזיה, בעוד שתכולת הניקל הנמוכה של Incoloy 800 של 30-35% יכולה לאפשר פיצוח בתנאי מעבדה קשים - למרות של-Incoloy 800 יש עדיין שימוש גבוה מספיק כדי להחליף את החומרים שעדיין משתמשים בהם כדי להחליף חומרים. מצב כשל מדויק.

זה חשוב עבור ציוד תנורים שרואה חשיפה לסירוגין לזיהום כלוריד - לשאריות כיבוי, אטמוספרות ימיות או תעשייתיות, או כימיקלים לניקוי - בנוסף לשירות-בטמפרטורה גבוהה. הכלל המטלורגי הכללי, שאושר בספרות של Special Metals עצמו, הוא שהנטייה של סגסוגות אוסטניטיות להיסדק בתמיסות כלוריד פוחתת ככל שתכולת הניקל עולה. Inconel 600, עם 72% ניקל מינימלי, יושב בקצה אחד של הספקטרום הזה; Incoloy 800, עם בערך מחצית מתכולת הניקל, יושבת יותר לאורכו, אבל ההתנגדות שלו עדיין עולה במידה ניכרת על זו של גופי נירוסטה אוסטניטיים סטנדרטיים מסדרה 300 שהיא בדרך כלל מחליפה.

האם שתי הסגסוגות מועדות לרגישות במהלך רכיבה על אופניים תרמית בתנור?

כן - שתי הסגסוגות חולקות את אותה פגיעות בסיסית: כרום קרבידים משקעים בגבולות התבואה בערך באותו טווח של 1,000-1,400 מעלות פרנהייט (540-760 מעלות ) הן עבור Inconel 600 והן עבור Incoloy 800, ותנורים חוזרים על אותו מחזורי חום שחוזרים על עצמם בכל מחזורי חום זהים. ללא קשר לאיזו סגסוגת נבחר.

הספרות הטכנית של מתכות מיוחדות עבור שתי הסגסוגות מתארת למעשה את אותו מנגנון: טיטניום ניטרידים וקרבידים (או, במקרה של 600, ציאנוניטרידים) נוצרים ללא תלות בטיפול בחום, בעוד שכרום קרבידים משקעים באופן ספציפי בין 1,000 מעלות F ל-1,800 מעלות F (540-900) עבור 0,080 מעלות צלזיוס 1,000-2,000 מעלות פרנהייט (540-1,095 מעלות) עבור Incoloy 800, כאשר רצועת הרגישות האגרסיבית ביותר עבור שתי הסגסוגות יושבת על 1,000-1,400 מעלות פרנהייט (540-760 מעלות).

מתכות מיוחדות אפילו מפרסמות דיאגרמות רגישות בזמן-טמפרטורות- עבור Incoloy 800 בהתבסס על מבחן Huey (הרתחה של 65% חומצה חנקתית) במיוחד כדי לכמת סיכון זה. בפועל, רגישות מתוארת על ידי מתכות מיוחדות כ"אינה בעיה ברוב יישומי-טמפרטורות גבוהות" לאף אחת מהסגסוגות -, זה משנה בעיקר אם המתקן יוחלף מאוחר יותר או ייחשף לסביבה מימית אגרסיבית בעודו במצב רגיש, דבר שאינו שכיח עבור מתקנים שנשארים בשירות תנור.

כיצד משתווים הסגסוגות באסטרטגיית בחירת עלות וחומר?

Incoloy 800 קיים במיוחד מכיוון שתכולת הניקל הגבוהה של Inconel 600 הפכה אותו ליקר, ובשנות ה-50, כימיה מבוססת ברזל - של Incoloy 800's ברזל- מוגבלת אסטרטגית הייתה סחר הנדסי מכוון-כדי לספק תכולה נאותה של חום ועמידות בפני קורוזיה ובין התנגדות לקורוזיה. שתי משפחות הסגסוגת האלה היום.

זה לא נרטיב שיווקי; זהו המקור המתועד של הסגסוגת. ההיסטוריה של הסגסוגת של Special Metals עצמה קובעת כי Incoloy 800 "הוצגה לשוק בשנות ה-50 כדי למלא את הצורך בסגסוגת עמידה לחום- וקורוזיה- עם תכולת ניקל נמוכה יחסית, שכן ניקל היה, בזמנו, כמתכת 'אסטרטגית'".

עבור ציוד תנורים שבהם המתקנים הגדולים והכבדים ביותר (גלילים-גלילים, חבילות גדולות, צרורות צינורות קורנים) שולטים בעלות החומר, ציון Incoloy 800 או 800H/800HT בכל מקום שבו תקרת השירות-הנמוכה יותר ותקרה נמוכה במידת מה וזחילה{5}, כלומר, חוזק מקבע יכול להפחית את העלות הכוללת. כל עיצוב -Inconel-600, תוך שמירת 600 במיוחד עבור-הטמפרטורה הגבוהה ביותר, רוב הרכיבים החשופים לפחמימות או לחניקה באותו תנור.

כיצד משתווים הסגסוגות בייצור וריתוך לייצור אביזרי תנורים?

שתי הסגסוגות נוצרות בקלות- וקרה-, חולקות קצב התקשות- כמעט זהה, וניתן לרתך את שתיהן עם INCONEL Filler Metal 82 - חפיפה נוחה באמת לחנויות המייצרות מתקנים מעורבים של-תנור סגסוגת, מכיוון ששני מתכת בסיס{5} יכולה להתפרק{5} ביניהם.

מקור: עלונים טכניים של חברת Special Metals Corporation SMC-027 (סגסוגת INCONEL 600) ו-SMC-046 (סגסוגת INCOLOY 800).

אילו תקנים חלים על Inconel 600 ו- Incoloy 800 לייצור רכיבי תנור?

שתי הסגסוגות מאושרות תחת קוד הדוד ASME וכלי לחץ עם מארזי קוד ייעודיים - Inconel 600 תחת קוד 1827 ו-Incoloy 800/800H/800HT תחת קוד קוד 1325 - עם מפרטי מוצר מקבילים אך מובחנים-לכל משפחת סגסוגות.

מקור: טבלאות "מוצרים ומפרטים זמינים" של חברת Special Metals Corporation, עלונים טכניים מסגסוגת INCONEL 600 וסגסוגת INCOLOY 800.

איזו סגסוגת עליך לציין עבור רכיבי תנור טיפול בחום?

ציין את Inconel 600 עבור החשיפה החמורה ביותר לקרבור ולניטריד, לטמפרטורות הכבשן הגבוהות ביותר, או כל רכיב שבו פיצוח קורוזיה-של כלוריד הוא סיכון ריאלי; ציין את Incoloy 800 (או 800H/800HT עבור-טמפרטורות גבוהות יותר, נושאות-עומס) כאשר טמפרטורות הכבשן נשארות ליד או מתחת לכ-1,500-1,800 מעלות F ועלות חומר נמוכה יותר היא בראש סדר העדיפויות.

• בחר את Inconel 600 עבור:מיכלים ומתקנים לתנורי ניטרידינג, כאשר 600 הוא החומר הסטנדרטי הנקרא.
• בחר את Inconel 600 עבור:אטמוספרות מקרבות בכבדות (גז אנדותרמי,-תנורי התקשות) שבהן מזעור איסוף הפחמן מאריך את חיי המתקן.
• בחר את Inconel 600 עבור:שירות רציף מעל כ-1,800-2,000 מעלות פרנהייט, בקצה העליון או מעבר לטווח המעשי של Incoloy 800H/800HT.
• בחר את Inconel 600 עבור:רכיבים עם כל חשיפה מציאותית לזיהום כלוריד בנוסף לחום גבוה.
• בחר את Incoloy 800 / 800H / 800HT עבור:מתקנים גדולים וכבדים -, גלילי גלילה-אח, תומכי צינורות קורנים - שבהם קנה המידה של עלות החומרים עם הטונאז' וטמפרטורת השירות נשארים בתוך המעטפת של 800 משפחות.
• בחר את Incoloy 800 / 800H / 800HT עבור:שירות נושאי עומס- מתמשך מעל 1,500 מעלות פרנהייט, כאשר מתחי עיצוב גבוהים יותר המוכרים של 800H או ASME- של 800HT מספיקים ליישום.
• בחר את Incoloy 800 / 800H / 800HT עבור:יישומים שבהם פיצוח קורוזיה-מונע-כלוריד הוא סיכון נמוך אך לא -אפס, ותכולת הניקל הכבדה של Incoloy 800 עדיין- מספקת מרווח נאות על פני חלופות נירוסטה.

בעיצובים מעורבים של תנורי סגסוגת-, שתי הסגסוגות מתחברות באופן טבעי: Inconel 600 עבור המתקנים והמיכלים החשופים לאטמוספירה הקשה ביותר או לטמפרטורה המקומית הגבוהה ביותר, ו-Incoloy 800/800H/800HT עבור המתקנים המבניים הגדולים יותר, כאשר תכולת הניקל הנמוכה יותר שלו מפחיתה את עלות השירות הנמוכה יותר של החומר, מבלי לפגוע בעלות הניקל הכוללת.

שאלות נפוצות

ש: מה ההבדל העיקרי בין Inconel 600 לבין Incoloy 800?

A: Inconel 600 (UNS N06600) היא סגסוגת- מבוססת ניקל עם 72% ניקל מינימלי, בעוד ש-Incoloy 800 (UNS N08800) היא ברזל- מבוססת רק עם 30-35% ניקל. הבדל ההרכב הזה מעניק ל-Inconel 600 עמידות טובה יותר לקרבור ולחניקה ותקרת טמפרטורת-שירות גבוהה יותר, בעוד ש-Incoloy 800 מציע עלות חומר נמוכה משמעותית -, פשרה שמקורה ישירות ביעד התכנון של Incoloy 800 של שנות ה-50 של שימור ניקל.

ש: איזו סגסוגת מתנגדת טוב יותר לקרבור באווירה של כבשן?

A: Inconel 600. בדיקת קרבוריזציה עצמית של 100 שעות של Special Metals באווירת מימן/2% מתאן מראה כי Inconel 600 עולה בערך במחצית מהמשקל (2.66-12.30 מ"ג/סמ"ר) ש-Incoloy 800HT עולה (4.94-21.58 מ"ג/סמ"ר) באותה חשיפה.

ש: האם ניתן להשתמש ב-Incoloy 800 באותן טמפרטורות כמו Inconel 600?

A: לֹא בְּדִיוּק. Inconel 600 נמצא בשימוש רציף עד 2,000 מעלות פרנהייט (1,093 מעלות), בעוד ש-Incoloy 800 הסטנדרטי מוגבל בדרך כלל לכ-1,500 מעלות פרנהייט (816 מעלות) עבור עיצוב מבוסס{10}}חוזק. להפעלת תנור-בטמפרטורה גבוהה יותר, גרסאות 800H ו-800HT - עם תכולת פחמן מבוקרת וגודל גרגר גס יותר - מרחיבות את טווח הטמפרטורות המעשי של Incoloy 800 וסוגרות חלק גדול מהפער.

ש: האם Inconel 600 או Incoloy 800 טובים יותר עבור אביזרי חנקה?

A: Inconel 600. מתכות מיוחדות שמות אותו במפורש כחומר הסטנדרטי לניגוד מיכלים בשל עמידותו לספיגת חנקן בטמפרטורה גבוהה; הספרות שפורסמה עצמה של Incoloy 800 אינה טוענת טענה מקבילה.

ש: מדוע ל-Incoloy 800 יש תכולת ניקל כה נמוכה בהשוואה ל-Inconel 600?

A: Incoloy 800 הוצג בשנות ה-50 במיוחד כדי להפחית את ההסתמכות על ניקל, שסווג אז כמתכת אסטרטגית בהיצע מוגבל. הכימיה המבוססת על ברזל (30-35% ניקל לעומת 72% המינימום של Inconel 600) הייתה פשרה הנדסית-מכוונת עלויות ואספקה, ולא יעד ביצועים בפני עצמו.

ש: האם Inconel 600 ו-Incoloy 800 עמידים שניהם בפני מתח כלוריד-לפיצוח קורוזיה?

A: Inconel 600 נחשב למעשה חסין בשל תכולת הניקל הגבוהה שלו. ניתן לגרום ל-Incoloy 800 להיסדק בתנאי מעבדה קשים בגלל תכולת הניקל הנמוכה שלו, אך ההתנגדות שלו עדיין גבוהה מספיק כדי להשתמש בו כדי להחליף חומרים שכבר נכשלו בשירות ממנגנון זה בדיוק.

ש: האם Inconel 600 ו- Incoloy 800 משתמשים באותה מתכת מילוי ריתוך?

A: עבור GTAW ו-GMAW, כן - שתי הסגסוגות מחוברות בדרך כלל ל-INCONEL Filler Metal 82. עבור ריתוך קשת-מתכת מסוככת, Inconel 600 משתמש בדרך כלל ב-INCONEL Welding Electrode 182, בעוד Incoloy 800 משתמש ב-INCO-WELD.