Incoloy 800HT ile Alloy 600 Karşılaştırması: 800–900 Derecede Uzun-Dönem Mikroyapısal Kararlılık

Incoloy 800HTve Alaşım 600'ün her ikisi de demir-nikel-krom ve nikel-krom-demir alaşımlarıdır ve genellikle 800–900 derece aralığında çalışan fırın bileşenleri, ısıl-bağlantılar ve proses ekipmanları için dikkate alınır. Veri sayfasındaki benzer görünümlerine rağmen, sıcaklıkta binlerce saat boyunca çok farklı şekilde yaşlanırlar: Biri-uzun vadeli sürünme mukavemeti için, diğeri ise daha düşük sıcaklıktaki kimyasal ve nükleer hizmetlerde korozyona dayanıklılık için özel olarak üretilmiştir.

Bu kılavuz bunların kimyasını, karbür yağış davranışını, tane yapısını, sürünme-kopma mukavemetini ve oksidasyon/karbürizasyon direncini karşılaştırır; böylece mühendisler, beklenmedik bir mikroyapısal değişiklik nedeniyle erken arızalanmak yerine, çok-yıllık bir servis kampanyası boyunca gerçekten dayanacak alaşımı seçebilirler.

Incoloy 800HT ve Alloy 600 Nedir ve Neden Bunları 800–900 Derecede Karşılaştırın?

Incoloy 800HT (UNS N08811), yüksek-sıcaklık dayanımı ve yapısal kararlılık için özel olarak tasarlanmış bir demir-nikel-krom alaşımıdır; Alloy 600 (UNS N06600) ise öncelikle korozyon direnci için tasarlanmış bir nikel-krom-demir alaşımıdır - her iki alaşım da uzun süre aynı sıcaklıkta tutulduğunda belirleyici hale gelen tasarım amacındaki bir fark 800–900 derece.

Her iki alaşım da genel olarak benzer bir üç-element tabanını (nikel, krom, demir) paylaşır, bu nedenle bazen aynı yüksek-sıcaklık uygulaması için karşılaştırılırlar. Ancak alaşımlama stratejileri keskin bir şekilde farklılaşıyor. Incoloy 800HT, kontrollü karbon artı alüminyum ve titanyum ekler ve özellikle 700 derecenin üzerinde sürünme-kopma mukavemetini en üst düzeye çıkarmak için daha kaba, kontrollü bir tane boyutu belirtir.

Alaşım 600nükleer buhar jeneratörlerinde ve kimyasal işlemlerde klorür-kaynaklı gerilimli korozyon çatlamasına ve kostik çatlamaya karşı mükemmel direnç sağlamak üzere geliştirildi ve ikincil bir husus olarak yüksek-sıcaklıktaki yapısal dayanıklılık göz önünde bulunduruldu. 800-900 derecede, bu farklı tasarım hedefleri ölçülebilir derecede farklı uzun-vadeli mikroyapısal davranışlar üretir.

Tablo 1 - ASTM/ASME spesifikasyonlarına göre temsili kimyasal bileşim aralıkları (800HT için B407/B163; Alaşım 600 için B166/B168). Tasarım kullanımı için mevcut değirmen spesifikasyonlarına göre doğrulama yapın.

Uzun Süreli-Yüksek-Sıcaklığa Maruz Kalma Sırasında Her İki Alaşımda Hangi Mikroyapısal Değişiklikler Meydana Gelir?

Her iki alaşım da karbür çökelmesine, bir miktar tane sınırı kimyası oluşumuna ve 800-900 dereceye uzun süreli maruz kalma sırasında kademeli oda-sıcaklığı sünekliği kaybına uğrar, ancak Incoloy 800HT'nin kontrollü karbonu ve tane boyutu bu değişikliklerin sürünme mukavemeti lehine çalışmasını sağlayacak şekilde özel olarak tasarlanmıştır; Alaşım 600'ün daha ince, kontrolsüz tane yapısı ve daha düşük karbon içeriği ise aynı değişikliklerin herhangi bir telafi olmaksızın sünekliği azaltma olasılığını artırır. gücü faydası.

Sürekli yüksek sıcaklıkta krom, karbonla birleşerek krom-zengin karbürler (öncelikle M23C6) oluşturur ve bunlar ilk önce tane sınırları boyunca çekirdeklenme eğilimindedir. Incoloy 800HT'de, bu karbür çökelmesi bilinçli olarak tasarlanmıştır: alaşımın daha yüksek karbon içeriği ve kontrollü kaba tane boyutu (ASTM tane boyutu 5 veya daha iri), tane sınırlarını sabitleyen ve bu sıcaklıklarda baskın sürünme deformasyon mekanizması olan tane sınırı kaymasına - direnen yarı-sürekli tane-sınır karbür ağını destekler.

Bu güçlendirme mekanizması göz önünde bulundurularak tasarlanmayan Alloy 600'de, aynı karbür çökeltmesi çoğunlukla, eşdeğer bir güçlendirme faydası olmaksızın sürekli bir tane-sınır filmi üretir; bu, kromu yerel olarak tüketebilir (hassaslaşma) ve hem korozyon direncini hem de sürünme sünekliğini azaltabilir.

Incoloy 800HT ve Alloy 600 Arasında Karbür Yağışı Nasıl Farklılaşır?

Incoloy 800HT, sürünme mukavemetini artıran kontrollü, süreksiz bir tane-sınır karbür yapısı üretecek şekilde formüle edilirken, Alloy 600'ün daha düşük ve daha az sıkı bir şekilde kontrol edilen karbon içeriği, uzun süreli termal maruziyet ve stres altında tanecikler arası çatlamayı destekleyen sürekli bir karbür filme daha yatkın olmasını sağlar-.

Tablo 2 - Yüksek sıcaklıkta Incoloy 800HT ve Alloy 600 için karşılaştırmalı karbür yağış davranışı ve tasarım amacı.

Hangi Alaşım Sigma Fazına ve Diğer Kırılgan Intermetalik Fazlarlara Daha İyi Dirençlidir?

Alaşımların hiçbiri, daha yüksek-krom, molibden- içeren süper alaşımlarla karşılaştırıldığında sigma fazı oluşumuna çok yatkın değildir, ancak Incoloy 800HT'nin alaşım tasarımı ve 800–900 derece aralığındaki uzun servis geçmişi, ona,-yıllık maruziyetlerde gevrekleşen intermetalik fazlara karşı, daha kısa iz süresine sahip olan Alloy 600'e göre daha iyi-belgelenmiş bir direnç sağlar özellikle bu sıcaklık aralığında kayıt yapın.

Sigma fazı ve ilgili gevrekleştirici intermetalikler, ara sıcaklıklarda (kabaca 600-900 derece) molibden, tungsten veya niyobyum içeriği ile birleştirilmiş yüksek kromlu alaşımlarda en kolay şekilde oluşur. Hem Incoloy 800HT hem de Alloy 600, mütevazı krom içeriğine sahiptir ve 625 veya süper östenitik paslanmaz çelikler gibi alaşımlarla karşılaştırıldığında göz ardı edilebilir-ile-düşük molibden içeriğine sahiptir; bu, her ikisinde de sigma fazı riskini sınırlar. Ancak Incoloy 800HT'nin, etilen piroliz fırın borularında, katalizör sepetlerinde ve özellikle 800-1100 derecede ısıl işlem tertibatlarında onlarca yıldır belgelenmiş kullanımı vardır; bu, metalürjistlere, bu pencerede mikroyapısal stabilitesini doğrulayan, daha yaygın olarak 650 derecenin altındaki servis için belirtilen Alloy 600'e kıyasla çok daha geniş bir uzun vadeli eskime verileri gövdesi sağlar.

Tane Boyutu ve Tane Sınırı Karakteri Uzun-Dönem Stabiliteyi Nasıl Etkiler?

Incoloy 800HT'nin belirtilen iri tane boyutu, tane sınırı kayması için mevcut toplam tane sınırı alanını azaltarak sürünme-kopma ömrünü doğrudan iyileştirirken, Alloy 600'ün tipik olarak daha ince, öğütülmüş-tavlanmış tane yapısı - oda-sıcaklık sünekliği ve korozyon direnci için iyidir -, 800–900 derecede sürünme direnci için bir sorumluluk haline gelir.

Yüksek sıcaklıkta ve düşük{0}}ile-orta şiddette gerilimde sürünme deformasyonuna, tane sınırı kayması ve tane sınırları boyunca yayılma hakimdir. Daha iri taneli bir yapı, birim hacim başına orantılı olarak daha az toplam tane sınır alanına sahiptir, bu da doğrudan bu deformasyon mekanizmasını yavaşlatır ve kopma süresini uzatır. Incoloy 800HT'nin değirmen spesifikasyonu, özellikle bu ilişkiden yararlanmak için kontrollü bir iri tane boyutu gerektirir. Öncelikle ince tane boyutunun düşük sıcaklıklarda tanecikler arası korozyona ve çatlamaya karşı direnci arttırdığı korozyon uygulamaları için üretilen Alloy 600, genellikle yüksek-sıcaklıkta sürekli sürünme hizmeti için metalurjik açıdan verimsiz olan daha ince taneli bir yapıyla birlikte sunulur.

Hangi Alaşım 800–900 Derecede Daha İyi Sürünme-Kopma Dayanımına Sahiptir?

Incoloy 800HT, 800–900 derecede Alloy 600'e göre önemli ölçüde daha yüksek sürünme-kopma mukavemeti sağlar; bu, bu sıcaklık aralığında uzun-süreli yapısal bileşenler için standart olarak belirtilen alaşımın Alaşım 600 - yerine - olmasının temel nedenidir.

Tablo 3 - Sürünme-kırılma tasarımının uygunluğunun niteliksel karşılaştırması. İzin verilen gerçek stres değerleri sıcaklığa-, zamana- ve kod-basımına-özeldir; sayısal değerler için mevcut ASME Bölüm II Kısım D'ye veya geçerli tasarım koduna bakın.

Oksidasyon ve Karbürizasyon Direnci Bu Sıcaklıklarda Nasıl Karşılaştırılır?

Incoloy 800HT'nin daha yüksek krom içeriği, havada ve hafif oksitleyici atmosferlerde 800-900 derece arasında mükemmel oksidasyon direnci sağlarken, Alloy 600'ün çok daha yüksek nikel içeriği, yüksek-nikel matrisinde karbon alımını sınırlayan düşük karbon çözünürlüğü ve difüzyonunun olduğu güçlü karbonlama veya indirgeyici atmosferlerde ona avantaj sağlar.

Tablo 4 - Incoloy 800HT ile Alloy 600 arasındaki ortama-özel direnç karşılaştırması.

Hangi Alaşım Yüksek Sıcaklıkta Metal Tozlanmasına Daha İyi Direnir?

Alloy 600, karbon-zengin, düşük{-oksijenli proses gazı ortamlarında genellikle metal tozumaya karşı Incoloy 800HT'ye göre daha iyi direnç sunar, çünkü önemli ölçüde daha yüksek nikel içeriği, metal tozuma saldırısını başlatan karbon aşırı doygunluğunu daha etkili bir şekilde bastırır.

Metal tozu, alaşım yüzeyinin ince metal parçacıklarından ve karbondan oluşan bir toz halinde parçalandığı, kabaca 400-800 derece arasındaki karbon-aşırı doymuş gaz atmosferlerinde meydana gelen, karbürizasyonun yıkıcı bir biçimidir. Nikel, demirden çok daha düşük karbon çözünürlüğüne ve yayılabilirliğine sahiptir, bu nedenle daha yüksek nikel içeriğine sahip alaşımlar, genellikle benzer krom içeriğine sahip demir-zengin alaşımlara göre metal tozlanmasının başlatılmasına daha iyi direnç gösterir.

Alloy 600, Incoloy 800HT'nin iki katından daha fazla nikel içeriği taşıdığından, Incoloy 800HT oksitleyici atmosferlerde saf yapısal sürünme hizmeti için daha güçlü bir seçim olmayı sürdürse de, metal tozunun baskın tehdit olduğu gaz-yenileme, sentez gazı ve diğer karbon-aktivite-zengin proses ortamlarında genellikle daha iyi performans gösterir.

Uzun-Dönem Yaşlandırma Çalışmaları Süneklik Kaybı Hakkında Ne Gösteriyor?

Her iki alaşım da tane sınırında karbür çökelmesi nedeniyle 800-900 derecede binlerce saat sonra oda sıcaklığı sünekliğinin bir kısmını kaybeder, ancak Incoloy 800HT'nin kontrollü karbür morfolojisi genel olarak Alloy 600'e göre daha öngörülebilir, kademeli süneklik kaybıyla sonuçlanır; bu da tane sınırındaki karbür filmleri sürekli hale gelirse daha keskin kırılganlık gösterebilir.

Uzun-dönemli yaşlanma sırasındaki süneklik kaybı, temel olarak izole edilmiş, süreksiz tane-sınır karbürlerinden sürekli bir karbür ağına geçişten kaynaklanır; bu, malzeme soğuduğunda ve oda sıcaklığında yüklendiğinde (örneğin, kapatma veya termal döngü sırasında) taneler arası çatlak yayılması için kolay bir yol sağlar. Incoloy 800HT'nin alaşım tasarımı -, aynı zamanda ince tanecik içi çökeltiler de oluşturan alüminyum ve titanyum ilaveleri - genel matris güçlendirmeye karşı tane-sınır karbür oluşumunu dengelemeye yardımcı olur ve daha uzun-vadeli yaşlanma davranışını affeder. Alloy 600'ün karbür çökelmesi tasarım açısından benzer şekilde dengelenmediğinden, 800-900 dereceye sürekli maruz kalma, daha sürekli bir tane-sınır karbür ağı oluşturabilir ve buna bağlı olarak, uzun servis kampanyalarında oda{13}}sıcaklığı sünekliğinde daha keskin bir düşüşe neden olabilir.

Belirli Yüksek-Sıcaklık Uygulamaları için Hangi Alaşım Seçilmelidir?

Incoloy 800HT, oksitleyici atmosferlerde sürekli olarak 800-900 derecede çalışan uzun süreli yapısal bileşenler için varsayılan seçim olmalıdır; diğer taraftan Alloy 600, karbürizasyon veya metal tozuma direncinin baskın arıza modu olduğu veya bileşenin aynı zamanda düşük sıcaklıklarda klorür- kaynaklı korozyona karşı mükemmel direnç gerektirdiği durumlarda daha iyi bir seçim olmaya devam eder.

Etilen piroliz fırın tüpleri, katalizör destek sepetleri ve radyant tüp askıları: Incoloy 800HT - sürünme mukavemeti ve oksidasyon direnci, geçerli gerekliliklerdir.

800 derecenin üzerinde sürekli çalışan ısıl-bağlantı elemanları, susturucu ve imbikler: Incoloy 800HT - yük altında uzun-vadeli boyutsal kararlılık kritik öneme sahiptir.

Sentez gazı, hidrojen reformer ve yaklaşık 800 derecenin altındaki diğer karbon-etkinliği-zengin proses bileşenleri: Alaşım 600 - metal tozu ve karbürizasyon direnci, geçerli gerekliliklerdir.

Yüksek-sıcaklık hizmeti ile daha düşük-sıcaklık sulu veya klorür-yatak maruziyeti arasında geçiş yapan bileşenler: Alaşım 600 - birleşik yüksek-sıcaklık ve klorür SCC direnci gerekli olabilir, ancak Alaşım 690 artık her ikisini de gerektiren yeni tasarımlar için sıklıkla tercih edilmektedir.

Karma-ortam uygulamaları: 800-900 derecede alaşım seçiminin yalnızca sıcaklığa değil, her zaman geçerli arıza moduna göre doğrulanması gerektiğinden, spesifik proses gazı bileşimine, gerilim seviyesine ve gerekli tasarım ömrüne bakın.

Sıkça Sorulan Sorular

Alloy 600, 900 derecelik sıcaklıkta kısa-süreli maruz kalma durumunda hayatta kalabilir, ancak binlerce saat boyunca sürekli yük taşıma hizmeti için Incoloy 800HT daha iyi bir seçimdir çünkü kontrollü tane boyutu ve karbür/gamma-prime güçlendirmesi, bu sıcaklıkta önemli ölçüde daha yüksek sürünme{-kırılma mukavemeti sağlar.

Incoloy 800HT, daha ince taneler genellikle mukavemeti artırırken neden iri tane boyutunu belirtiyor?

İnce taneler, dislokasyon hareketine direnerek oda sıcaklığında ve düşük sıcaklıkta mukavemeti artırır, ancak yüksek sıcaklıkta alaşımın erime noktasının kabaca 0,5 katının üzerinde baskın sürünme deformasyon mekanizması olan tane sınırı kayması için mevcut toplam tane sınırı alanını arttırırlar; daha iri taneli yapı bu etkiyi azaltır ve sürünme-kopma ömrünü artırır.

Alloy 600 genel olarak Incoloy 800HT'den daha mı korozyona dayanıklıdır?

Alloy 600, yüksek nikel içeriği nedeniyle genel olarak klorür stresli korozyon çatlamasına ve metal tozumaya karşı daha iyi direnç sunarken Incoloy 800HT, yüksek krom içeriği nedeniyle sıcak hava ve yanma gazı ortamlarında daha iyi oksidasyon direnci sunar; bu nedenle yanıt, tek bir alaşımın evrensel olarak korozyona daha dayanıklı olmasından ziyade spesifik aşındırıcı ortama bağlıdır.

800–900 dereceye uzun süre-süreyle maruz kalmak, her iki alaşımın daha sonra oda sıcaklığında kullanılmasını güvensiz hale getirir mi?

Her iki alaşım da, uzun-yüksek sıcaklığa- maruz kaldıktan sonra yararlı oda-sıcaklık esnekliğini korur, ancak bir miktar azalma beklenmeli ve tasarımda dikkate alınmalıdır; Uzun-dönemli yüksek{-sıcaklık servisinden çıkarılan bileşenler incelenmeli ve geçerli kuralların gerektirdiği durumlarda, yeniden kullanılmadan önce servise sürekli uygunluk açısından değerlendirilmelidir.

Etilen kırma fırını borularında hangi alaşım daha yaygın olarak kullanılır?

Incoloy 800HT ve onun döküm muadilleri (HP-modifiye edilmiş alaşımlar gibi), etilen piroliz fırını boruları için Alloy 600'e göre çok daha yaygındır, çünkü borular, sürünme-kopma mukavemetinin tasarım ömrünü belirlediği sıcaklıklarda sürekli olarak çalışan yük-taşıma basıncı bileşenleridir.