1. تفاوت های کلیدی ترکیبی بین Incoloy 800، 800H و 800HT چیست و چگونه کاربردهای مربوطه خود را دیکته می کنند؟
Incoloy 800، 800H و 800HT خانواده‌ای از آلیاژهای نیکل-آهن-کروم با استحکام عالی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا هستند. تفاوت اصلی آنها در محتوای کربن و عملیات حرارتی است که مستقیماً مقاومت خزش و گسیختگی در دمای بالا را کنترل می‌کند.
Incoloy 800 (UNS N08800) دارای محتوای کربن استاندارد (0.03٪ حداکثر) است. این محلول-بازپخت شده است، مقاومت در برابر خوردگی عمومی خوب و استحکام دمای متوسط-بالا دارد. معمولاً در لوله‌های مبدل حرارتی، لوله‌کشی فرآیند، و وسایل کربورسازی که در آن دما بالاست، اما مقاومت در برابر خزش شدید تنها معیار نیست، استفاده می‌شود.
Incoloy 800H (UNS N08810) دارای محتوای کربن کنترل شده بالاتری است (0.05{7}}0.10%). این "H" نشان دهنده کربن بالا است، که اجازه می دهد تا رسوبات کاربید پایدار در ساختار دانه در طول سرویس ایجاد شود، و به طور قابل توجهی استحکام گسیختگی خزش را بالاتر از حدود 600 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت) افزایش می دهد. برای بهینه‌سازی ویژگی‌های خزش، باید در شرایط بازپختی محلول با اندازه دانه درشت (ASTM No. 5 یا درشت‌تر) عرضه شود. کاربردها شامل اجزای صنعت فرآیند با دمای بالا مانند لوله های بخاری تابشی، لوله های اصلاح کننده و اجزای کوره است.
Incoloy 800HT (UNS N08811) همچنین دارای محدوده کربن بالایی است (0.06{8}}0.10%)، اما کنترل دقیق تری بر روی محتوای آلومینیوم و تیتانیوم (Al+Ti ≥ 0.85%) اضافه می کند. این نسبت خاص تثبیت بهینه را در برابر حساس شدن (بارش کاربید کروم در مرزهای دانه) تضمین می کند و بالاترین قدرت گسیختگی خزشی را در بین سه درجه ارائه می دهد. مانند 800H، در یک محلول-بازپخت شده، دانه درشت- عرضه می‌شود. این ماده ترجیحی برای سخت‌ترین کاربردهای دما بالا، مانند اجزای داخلی اصلاح‌کننده‌های متان بخار و کوره‌های ترک اتیلن است.
به طور خلاصه، در حالی که هر سه مقاومت در برابر خوردگی اولیه مشابهی دارند، 800 یک درجه همه منظوره-، 800H استحکام خزشی بهبود یافته و 800HT حداکثر عملکرد تضمین شده دمای بالا را ارائه می‌دهد.
2. چرا کنترل اندازه دانه برای ورق Incoloy 800H و 800HT حیاتی است و چگونه به دست می آید؟
برای آلیاژهای{0}در دمای بالا مانند 800H و 800HT، اندازه دانه درشت یک نقص نیست، بلکه یک ویژگی طراحی ضروری است. در دمای بالای 600 درجه سانتیگراد، تغییر شکل عمدتاً از طریق مکانیسم های خزش رخ می دهد. ساختار دانه درشت (معمولاً ASTM 5 یا درشت تر) مرزهای دانه کمتری را در واحد حجم فراهم می کند. از آنجایی که مرزهای دانه مسیرهایی برای انتشار آسان تر و لغزش در دماهای بالا هستند، کاهش تعداد آنها مستقیماً مانع تغییر شکل خزش می شود و عمر قطعه را تحت بار در دما افزایش می دهد.
این ساختار دانه درشت در طول عملیات حرارتی بازپخت محلول نهایی به دست می آید. ورق تا دمای بالاتر از 1100 درجه سانتیگراد (اغلب حدود 1150-1200 درجه سانتیگراد) گرم می شود، جایی که آلیاژ کاملا آستنیتی می شود و کاربیدها حل می شوند. نگهداری در این دما باعث رشد دانه ها می شود. سپس این ماده به سرعت سرد می شود (خاموش می شود) تا این ریزساختار منجمد شود و از رسوب مجدد کاربیدها جلوگیری شود که در غیر این صورت کروم را از ماتریکس تخلیه می کند و مقاومت به خوردگی را کاهش می دهد. مشخصات خرید (به عنوان مثال، ASME SB-409) به صراحت به این شرایط آنیل شده و دانه درشت برای محصولات صفحه و ورق 800H/HT نیاز دارد.
3. ورق Incoloy 800 در چه محیط های خورنده ای موثر است و در کجا باید از آن اجتناب کرد؟
سری Incoloy 800 مقاومت در برابر خوردگی خود را از محتوای نیکل (~30{4}}35٪) و کروم (~19-23٪) بدست می آورد. نیکل در برابر محیط های کاهنده و ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید (SCC) مقاومت می کند، در حالی که کروم در برابر شرایط اکسیداسیون و اکسیداسیون/سولفیداسیون در دمای بالا مقاومت می کند.
محیط های موثر:
اکسیداسیون در دمای بالا: یک مقیاس اکسید کروم (Cr2O3) محافظ و چسبنده ایجاد می‌کند که آن را برای قطعات کوره و تجهیزات عملیات حرارتی تا ~1100 درجه سانتیگراد در هوا عالی می‌کند.
اتمسفرهای کربورسازی و نیتریدینگ: بسیار مقاوم در برابر گرد و غبار فلزات و کربوره شدن، دلیل اصلی استفاده از آن در کوره های اصلاح کننده و کرکینگ پتروشیمی است.
گوگرد-جو حامل: مقاومت خوبی در برابر سولفید شدن دارد، اگرچه به خوبی آلیاژهای نیکل بالاتر نیست.
خوردگی آبی: مقاومت عمومی خوب در برابر نمک های خنثی و قلیایی، اسیدهای ملایم و قلیایی ها. به دلیل عملکرد خوب خوردگی در آب با خلوص بالا، به طور گسترده در انرژی هسته ای برای لوله های مولد بخار استفاده می شود.
محیط هایی که باید از آنها اجتناب کرد یا با احتیاط از آنها استفاده کرد:
اسیدهای کاهنده قوی: مقاومت ضعیف در برابر اسیدهای غیر اکسید کننده مانند هیدروکلریک (HCl) و سولفوریک (H2SO4) در شرایط غلیظ و گرم.
حفره کلرید و خوردگی شکاف: در حالی که نسبت به فولادهای ضد زنگ استاندارد مقاوم تر است، اما مصون نیست. در آبهای راکد و پر کلرید، حفره شدن ممکن است رخ دهد.
سوز آور غلیظ داغ (NaOH/KOH): در حالی که با مواد سوزاننده رقیق خوب است، غلظت ها و دماهای بالا می توانند باعث ایجاد ترک خوردگی ناشی از تنش شوند. نیکل خالص یا آلیاژهای نیکل بالاتر بهتر هستند.
4. ملاحظات ساخت اولیه هنگام کار با ورق فلزی Incoloy سری 800 چیست؟
ساخت ورق Incoloy 800 به تکنیک هایی شبیه به فولادهای زنگ نزن آستنیتی نیاز دارد، اما با تنظیماتی برای استحکام بالاتر و سرعت سخت شدن کار{1}}.
کار سرد: کار می کند-به سرعت سخت می شود. فرآیندهایی مانند خمش، برش و پانچ به قدرت بیشتری نسبت به فولاد ضد زنگ نیاز دارند. برای بازیابی شکل‌پذیری و جلوگیری از ترک خوردن، ممکن است بین عملیات شکل‌دهی شدید، بازپخت مورد نیاز باشد. از خم شدن تیز باید اجتناب شود.
کار گرم: محدوده کار گرم توصیه شده 870-1200 درجه سانتیگراد است. باید به طور یکنواخت حرارت داده شود و قبل از آهنگری یا نورد شدن در درجه حرارت نگه داشته شود. کار در دمای زیر 870 درجه سانتیگراد می تواند منجر به بارش بیش از حد مرز دانه و ترک خوردگی شود.
جوشکاری: جوش پذیری عالی با تکنیک های رایج (GTAW/TIG، GMAW/MIG، SMAW). از فلزات پرکننده نیکل{1}}آلیاژی منطبق استفاده کنید (به عنوان مثال، ERNiCr-3 برای 800/800H). برای 800H/HT، عملیات حرارتی بعد از جوش{10}به طور کلی برای اکثر کاربردها لازم نیست، اما کنترل گرمای ورودی برای جلوگیری از رشد بیش از حد دانه در منطقه متاثر از گرما (HAZ)، که می‌تواند بر خواص خزش به صورت محلی تأثیر بگذارد، بسیار مهم است.
عملیات حرارتی: پس از هر کار سردی که می‌تواند باعث ایجاد حساسیت شود یا برای کاهش استرس، آنیل کامل محلول (همانطور که در بالا توضیح داده شد) و سپس خنک‌سازی سریع مورد نیاز است.
5. عملکرد و هزینه ورق سری Incoloy 800 در مقایسه با فولادهای زنگ نزن معمولی و آلیاژهای نیکل بالاتر چگونه است؟
سری Incoloy 800 هم از نظر عملکرد و هم از نظر هزینه، حد وسط استراتژیک را اشغال می کند.
در مقایسه با فولادهای زنگ نزن استاندارد (به عنوان مثال، 304H، 316H): آلیاژهای Incoloy 800 دارای استحکام دمایی بالا (پارگی خزش)، مقاومت بهتر در برابر اکسیداسیون، کربوریزاسیون و سولفید شدن هستند. همچنین در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید مقاومت بیشتری دارند. با این حال، آنها گران‌تر هستند (2-4 برابر) و نرخ سخت‌کاری بالاتری دارند، که ساخت را چالش‌برانگیزتر می‌کند. برای کاربردهای زیر ~650 درجه سانتیگراد که اکسیداسیون ملایم است، فولادهای ضد زنگ ممکن است کافی و مقرون به صرفه تر باشند.
در مقابل آلیاژهای نیکل بالاتر (به عنوان مثال، Inconel 600/601، آلیاژ 617): آلیاژهایی مانند Inconel 600 مقاومت بهتری در برابر حفره های کلرید و محیط های خورنده خاص دارند. آلیاژهای 601 و 617 قابلیت و استحکام دمایی بالاتری دارند. با این حال، این آلیاژها به طور قابل ملاحظه‌ای گران‌تر هستند (اغلب 1.5-3 برابر هزینه 800HT) به دلیل محتوای نیکل و/یا کبالت بالاتر. سری Incoloy 800، به‌ویژه 800HT، نسبت هزینه‌های فوق‌العاده-به{18}}برای خدمات طولانی‌مدت در محدوده 600 تا 1000 درجه سانتیگراد را ارائه می‌دهد، به همین دلیل است که در صنایع پتروشیمی و تولید برق یک اسب بخار است.
بنابراین، انتخاب ورق سری Incoloy 800 اغلب به دلیل نیاز به عملکرد فراتر از قابلیت‌های فولاد ضد زنگ انجام می‌شود، اما در جایی که ویژگی‌های شدید (و پرهزینه) آلیاژهای نیکل ممتاز-کروم یا نیکل{2}}کروم{3}}کبالت قابل توجیه نیست.
