Incoloy 800HT vs Alloy 600: Langtíma örbyggingarstöðugleiki við 800–900 gráður

Incoloy 800HTog Alloy 600 eru bæði járn-nikkel-króm og nikkel-króm-járnblöndur sem oft eru taldar fyrir ofnaíhluti, hita-meðhöndlunarbúnað og vinnslubúnað sem starfar á bilinu 800–900 gráður. Þrátt fyrir svipað útlit á gagnablaði, eldast þau mjög mismunandi yfir þúsundir klukkustunda við hitastig: önnur er tilgangs-byggð fyrir langtíma skriðstyrk, hin fyrir tæringarþol í efna- og kjarnorkuþjónustu við lægri-hita.

Þessi handbók ber saman efnafræði þeirra, karbíðútfellingarhegðun, kornabyggingu, skrið-rofstyrk og oxunar-/kolefnaþol, þannig að verkfræðingar geta valið málmblönduna sem mun í raun standast yfir margra- ára þjónustuherferð frekar en að mistakast snemma vegna ófyrirséðrar örbyggingarbreytingar.

Hvað eru Incoloy 800HT og Alloy 600, og hvers vegna bera þau saman við 800–900 gráður?

Incoloy 800HT (UNS N08811) er járn-nikkel-krómblendi sem er sérstaklega hannað fyrir háan-hitastyrk og burðarstöðugleika, á meðan Alloy 600 (UNS N06600) er nikkel-krómmótstöðu-, aðallega fyrir tæringu- í hönnunarhugmynd sem verður afgerandi þegar báðum málmblöndunum er haldið í langan tíma við 800–900 gráður.

Báðar málmblöndurnar deila í stórum dráttum svipaðan þriggja-einingagrunn (nikkel, króm, járn), þess vegna eru þær stundum bornar saman fyrir sama há-hitanotkun. Hins vegar munar blöndunarstefna þeirra verulega. Incoloy 800HT bætir við stýrðu kolefni ásamt ál og títan og tilgreinir grófari stjórnaða kornastærð, sérstaklega til að hámarka skrið-rofstyrk yfir 700 gráður.

Alloy 600var þróað fyrir framúrskarandi mótstöðu gegn klóríð-framkölluðum tæringarsprungum og ætandi sprungum í kjarnorkugufuframleiðendum og efnavinnslu, með hækkuðum-hitabyggingarstyrk sem aukaatriði. Við 800–900 gráður mynda þessi mismunandi hönnunarmarkmið mælanlega mismunandi langtíma-örbyggingarhegðun.

Tafla 1 - Fulltrúi efnasamsetningarsviðs samkvæmt ASTM/ASME forskriftum (B407/B163 fyrir 800HT; B166/B168 fyrir Alloy 600). Staðfestu í samræmi við núverandi forskriftir verksmiðjunnar fyrir hönnunarnotkun.

Hvaða örbyggingarbreytingar eiga sér stað í báðum málmblöndunum við langtíma-há-hitaútsetningu?

Báðar málmblöndurnar gangast undir karbíðútfellingu, einhverja þróun kornamarkaefnafræðinnar og smám saman tap á stofuhita-hitaþols við langtíma-útsetningu við 800–900 gráður, en stýrt kolefni og kornastærð Incoloy 800HT eru sérstaklega hönnuð til að láta þessar breytingar virka í þágu óstýrðs, 0 óstýrðar uppbygging korna og lægra kolefnisinnihald gera sömu breytingar líklegri til að draga úr sveigjanleika án þess að bæta styrkleikann.

Við viðvarandi háan hita sameinast króm við kolefni og myndar -krómrík karbíð (aðallega M23C6), sem hafa tilhneigingu til að mynda fyrst meðfram kornamörkum. Í Incoloy 800HT er þessi karbíðúrkoma vísvitandi hönnuð: hærra kolefnisinnihald málmblöndunnar og stýrð gróf kornastærð (ASTM kornastærð 5 eða grófari) stuðlar að hálf-samfelldu korna-karbíðneti sem festir kornamörkin og þolir rýrnun kornsins {8} við þessi hitastig.

Í Alloy 600, sem var ekki hannað með þennan styrkingarbúnað í huga, framleiðir sama karbíðúrkoma oftar samfellda korna-jaðarfilmu án samsvarandi styrkingarávinnings, sem getur staðbundið tæmt króm (næmingu) og dregið úr bæði tæringarþol og skrið sveigjanleika.

Hvernig er karbíðúrkoma mismunandi á milli Incoloy 800HT og Alloy 600?

Incoloy 800HT er hannað til að framleiða stýrða, ósamfellda korna-karbíðbyggingu sem bætir skriðstyrk, á meðan lægra og minna stýrt kolefnisinnihald Alloy 600 gerir það hætt við samfelldri karbíðfilmu sem stuðlar að sprungum í millikorna við langtíma-varmaálag og álag.

Tafla 2 - Samanburður á karbíðúrkomuhegðun og hönnunarhugmynd fyrir Incoloy 800HT og Alloy 600 við hærra hitastig.

Hvaða álfelgur hefur betri viðnám gegn Sigma fasa og öðrum brothættum millimálmfasa?

Hvorug málmblöndunni er mjög viðkvæmt fyrir sigma fasamyndun samanborið við hærra-króm, mólýbden-berandi ofurblendi, en málmblönduhönnun Incoloy 800HT og langur þjónustuferill á bilinu 800–900 gráður gefa því betri-skjalfest viðnám gegn stökkvandi váhrifum{6} sem hefur 6 ára millimálmfasa,00 styttri afrekaskrá sérstaklega á þessu hitastigi.

Sigma fasi og tengdar stökkvandi millimálmefni myndast auðveldlega í málmblöndur með háu krómi ásamt mólýbdeni, wolfram eða níóbíuminnihaldi við millihitastig (u.þ.b. 600–900 gráður). Bæði Incoloy 800HT og Alloy 600 eru með hóflegt króminnihald og hverfandi-til-lítið mólýbdeninnihald samanborið við málmblöndur eins og 625 eða ryðfrítt stál yfir austenítískt stál, sem takmarkar sigma fasa áhættu í báðum. Incoloy 800HT hefur hins vegar áratuga skjalfest notkun í etýlen pyrolysis ofnrörum, hvatakörfum og hitameðhöndlunarbúnaði, sérstaklega við 800–1100 gráður, sem gefur málmfræðingum mun stærri hluta af langtíma-öldrunargögnum en 0 sem staðfestir 0 öldrunarstöðugleika þess, 6 er oftar tilgreint fyrir þjónustu undir 650 gráður.

Hvaða áhrif hafa kornastærð og kornamörk á langtímastöðugleika-?

Tilgreind gróf kornastærð Incoloy 800HT bætir beinlínis líftíma skríða-rofa með því að draga úr heildarkornamörkum sem er tiltækt til að renna kornamörkum, en Alloy 600 er venjulega fínni, mala-glýjuð kornbygging - góð fyrir rýmis-þol og tæringarþol og tæringarþol {6} við 800–900 gráður.

Skriðaflögun við háan hita og lágt-til-í meðallagi álag einkennist af því að kornamörk renna og dreifing meðfram kornamörkum. Grófari kornabygging hefur hlutfallslega minna heildarkornaflatarmál á hverja rúmmálseiningu, sem hægir beint á þessum aflögunarbúnaði og lengir tímann til að rofna. Milliforskrift Incoloy 800HT krefst stýrðrar grófrar kornastærðar sérstaklega til að nýta þetta samband. Alloy 600, framleitt fyrst og fremst fyrir tæringarnotkun þar sem fínkornastærð bætir viðnám gegn tæringu milli korna og sprungur við lægra hitastig, er venjulega útvegað með fínni kornabyggingu sem er málmfræðilega gagnvirkt fyrir viðvarandi skriðþjónustu við háan-hita.

Hvaða álfelgur hefur betri skrið-rofstyrk við 800–900 gráður?

Incoloy 800HT veitir umtalsvert hærri skrið-rofstyrk en Alloy 600 við 800–900 gráður, sem er aðalástæðan fyrir því að - frekar en Alloy 600 - er staðlað tilgreint málmblöndur fyrir langa- byggingarhluta á þessu hitastigi.

Tafla 3 - Eigindlegur samanburður á hæfi skríða-rofhönnunar. Raunveruleg leyfileg streitugildi eru hitastig-, tími- og kóða-útgáfa-sértæk; hafðu samband við núverandi ASME kafla II hluta D eða viðeigandi hönnunarkóða fyrir tölugildi.

Hvernig er samanburður á oxunar- og uppkolunarþoli við þetta hitastig?

Hærra króminnihald Incoloy 800HT gefur því framúrskarandi oxunarviðnám við 800–900 gráður í lofti og vægu oxandi andrúmslofti, en mun hærra nikkelinnihald Alloy 600 gefur því forskot við að kolefna eða draga úr andrúmslofti þar sem kolefnisleysni og dreifni kolefnis er lægri í há-kolefnisupptökumörkum.

Tafla 4 - Umhverfis-viðnámssamanburður á milli Incoloy 800HT og Alloy 600.

Hvaða álfelgur þolir betur málmryk við háan hita?

Alloy 600 veitir almennt betri mótstöðu gegn málmryki en Incoloy 800HT í kolefnis-ríku, -súrefnisgasumhverfi vegna þess að umtalsvert hærra nikkelinnihald þess bælir á áhrifaríkan hátt niður kolefnisofmettunina sem kemur af stað málmryksárás.

Málmryk er hörmulegt form kolefnis sem á sér stað í kolefnis-yfirmettuðu gaslofti á bilinu 400–800 gráður, þar sem yfirborð málmblöndunnar sundrast í ryk úr fíngerðum málmögnum og kolefni. Nikkel hefur mun lægri kolefnisleysni og dreifingu en járn, þannig að málmblöndur með hærra nikkelinnihald standast almennt betri málmrykkveikju en járn-ríkar málmblöndur með svipað króminnihald.

Vegna þess að Alloy 600 ber meira en tvöfalt nikkelinnihald Incoloy 800HT, skilar það sig yfirleitt betur í gas-umbótum, syngas og annarri kolefnis-virkni-ríku ferli þar sem málmryk er ríkjandi ógn, jafnvel þó Incoloy 800HT sé enn sterkari kosturinn fyrir hreina skriðþjónustu í andrúmslofti.

Hvað sýna langtíma-öldrunarrannsóknir um sveigjanleikatap?

Báðar málmblöndur missa nokkuð rýmis-hitaþol eftir þúsundir klukkustunda við 800–900 gráður vegna úrkomu karbíðs á kornamörkum, en stýrð karbíðformgerð Incoloy 800HT leiðir almennt til fyrirsjáanlegra, hægfara sveigjanleikataps en málmblöndur 600, sem getur sýnt skarpari{5} kolefnisfilmur{5} samfellt.

Sveigjanleikatap við langtíma-öldrun er fyrst og fremst knúin áfram af umskiptum frá einangruðum, ósamfelldum korna-markakarbíðum yfir í samfellt karbíðnet, sem veitir auðvelda leið fyrir fjölkorna sprunguútbreiðslu þegar efnið kólnar og er hlaðið við stofuhita (til dæmis við lokun eða hitauppstreymi). Málblönduhönnun Incoloy 800HT - þar á meðal ál- og títanviðbót, sem einnig mynda fínt innankorna botnfall - hjálpar til við að koma jafnvægi á myndun korns-karbíðs á móti heildarstyrkingu fylkisins, sem framkallar fyrirgefnari langtíma-öldrun. Vegna þess að karbíðúrkoma Alloy 600 er ekki á sama hátt í jafnvægi eftir hönnun, getur viðvarandi útsetning við 800–900 gráður framkallað samfellda korn-karbíðnet og að sama skapi skarpari lækkun á sveigjanleika herbergis-hita yfir langar þjónustuherferðir.

Hvaða málmblöndur ætti að velja fyrir sérstakar háhitanotkun?-

Incoloy 800HT ætti að vera sjálfgefið val fyrir langtíma byggingaríhluti sem starfa stöðugt við 800–900 gráður í oxandi andrúmslofti, en Alloy 600 er áfram betri kosturinn þar sem kolefnis- eða málmrykviðnám er ríkjandi bilunarhamur, eða þar sem íhluturinn krefst einnig framúrskarandi mótstöðu gegn tæringu klóríðs við lægri hitastig-.

Etýlen pyrolysis ofnrör, hvatastuðningskörfur og geislandi rörhengjur: Incoloy 800HT - skriðstyrkur og oxunarþol eru ríkjandi kröfur.

Hita-meðhöndlunarbúnaður, hljóðdeyfir og endurvörp sem starfa stöðugt yfir 800 gráður: Incoloy 800HT - lang-víddarstöðugleiki við álag er mikilvægur.

Samefnisgas, vetnisumbótarefni og önnur kolefnis-virkni-mikil ferli íhlutir undir um það bil 800 gráður: álfelgur 600 - málmsryk og uppkolunarþol eru ríkjandi kröfur.

Íhlutir sem skipta á milli há-hitaþjónustu og lægri-hita í vatns- eða klóríði-áhrifum: Alloy 600 - sameinuð há-hita og klóríð SCC viðnám gæti verið nauðsynleg, þó að Alloy 690 sé nú oft valinn fyrir nýja hönnun sem krefst hvors tveggja.

Blandað-umhverfisforrit: ráðfærðu þig við sérstaka gassamsetningu ferlisins, álagsstig og nauðsynlegan hönnunarlíftíma, þar sem val á álfelgur við 800–900 gráður ætti alltaf að vera fullgilt miðað við stjórnandi bilunarham, ekki hitastigið eitt og sér.

Algengar spurningar

Alloy 600 getur lifað af skammtíma-útsetningu við 900 gráður, en fyrir samfellda, burðarþola-þjónustu yfir þúsundir klukkustunda, er Incoloy 800HT betri kosturinn vegna þess að stýrð kornastærð og karbíð/gamma-grunnstyrking veitir umtalsvert meiri skriðstyrk við það hitastig{{6}.

Af hverju tilgreinir Incoloy 800HT grófa kornastærð þegar fínni korn bæta venjulega styrk?

Fínkorn bæta styrkleika við stofuhita og lágt hitastig með því að standast hreyfingar frá hreyfingu, en við háan hita auka þau heildarkornamörkin sem er tiltækt fyrir kornmörk sem renna, sem er ríkjandi skriðaflögunarbúnaður yfir u.þ.b. 0,5 sinnum bræðslumark málmblöndunnar; grófari kornabygging dregur úr þessum áhrifum og bætir líftíma skrið-.

Er Alloy 600 tæringarþolnara en Incoloy 800HT í heildina?

Alloy 600 býður almennt upp á betri viðnám gegn tæringarsprungum á klóríðálagi og málmryki vegna hærra nikkelinnihalds, en Incoloy 800HT býður upp á betri oxunarþol í heitu lofti og brennslugasumhverfi vegna hærra króminnihalds, þannig að svarið veltur á tilteknu ætandi umhverfi frekar en að ein álfelgur sé almennt tæringarþolnara.

Gerir langvarandi-útsetning við 800–900 gráður óöruggt annað hvort málmblönduna í notkun eftir það við stofuhita?

Báðar málmblöndur halda gagnlegri rýmis-hitaþoli eftir langvarandi-háan-hitaútsetningu, þó að búast megi við nokkurri lækkun og reikna með hönnuninni; Íhlutir sem fjarlægðir eru úr langtíma-háhitaþjónustu ættu að vera skoðaðir og, þar sem það er krafist í viðeigandi kóða, metið með tilliti til áframhaldandi hæfni til þjónustu fyrir endurnotkun.

Hvaða álfelgur er meira notað fyrir etýlen sprunguofnrör?

Incoloy 800HT og steyptar hliðstæður þess (eins og HP-breyttar málmblöndur) eru mun algengari fyrir etýlen pyrolysis ofnrör en Alloy 600, vegna þess að rörin eru álags-berandi þrýstihlutar sem starfa stöðugt við hitastig þar sem skrið-rofþol stjórnar hönnunarrofþolinu.