Incoloy 800HT lwn Alloy 600:-Kestabilan Mikrostruktur Jangka Panjang pada 800–900 darjah

Incoloy 800HTdan Aloi 600 ialah aloi besi-nikel-kromium dan nikel-kromium-besi yang kerap dipertimbangkan untuk komponen relau, lekapan rawatan haba-dan peralatan proses yang beroperasi dalam julat 800–900 darjah. Walaupun rupanya serupa pada lembaran data, ia berumur sangat berbeza selama beribu-ribu jam pada suhu: satu tujuan-dibina untuk kekuatan rayapan-jangka panjang, satu lagi untuk rintangan kakisan dalam-suhu kimia dan perkhidmatan nuklear yang lebih rendah.

Panduan ini membandingkan kimianya, gelagat pemendakan karbida, struktur butiran,{0}}kekuatan pecah rayapan dan rintangan pengoksidaan/karburisasi, jadi jurutera boleh memilih aloi yang benar-benar akan bertahan dalam kempen servis berbilang-tahun dan bukannya gagal awal akibat perubahan struktur mikro yang tidak dijangka.

Apakah Incoloy 800HT dan Alloy 600, dan Mengapa Bandingkan Mereka pada 800–900 darjah?

Incoloy 800HT (UNS N08811) ialah aloi besi-nikel-kromium yang direka khusus untuk-kekuatan suhu tinggi dan kestabilan struktur, manakala Aloi 600 (UNS N06600) ialah nikel-kromium{3}}perbezaan asas{9}perbezaan besi dalam aloi kejuruteraan yang menjadi penentu apabila kedua-dua aloi dipegang untuk tempoh yang lama pada 800–900 darjah .

Kedua-dua aloi berkongsi tiga-asas unsur yang hampir sama (nikel, kromium, besi), itulah sebabnya ia kadangkala dibandingkan untuk aplikasi suhu tinggi-yang sama. Walau bagaimanapun, strategi pengaloian mereka menyimpang secara mendadak. Incoloy 800HT menambah karbon terkawal ditambah aluminium dan titanium, dan menentukan saiz butiran terkawal yang lebih kasar, khususnya untuk memaksimumkan-kekuatan pecah rayapan melebihi 700 darjah .

Aloi 600telah dibangunkan untuk rintangan yang sangat baik terhadap klorida-keretakan kakisan tegasan dan keretakan kaustik dalam penjana wap nuklear dan pemprosesan kimia, dengan kekuatan struktur suhu yang tinggi-sebagai pertimbangan kedua. Pada 800–900 darjah , matlamat reka bentuk yang berbeza ini menghasilkan gelagat mikrostruktur-jangka panjang yang berbeza.

Jadual 1 - Julat komposisi kimia perwakilan bagi setiap spesifikasi ASTM/ASME (B407/B163 untuk 800HT; B166/B168 untuk Aloi 600). Sahkan terhadap spesifikasi kilang semasa untuk kegunaan reka bentuk.

Apakah Perubahan Mikrostruktur yang Berlaku dalam Kedua-dua Aloi Semasa Pendedahan Suhu-Jangka Tinggi-Panjang?

Kedua-dua aloi mengalami pemendakan karbida, beberapa evolusi kimia sempadan bijian dan kehilangan beransur-ansur -suhu kemuluran bilik semasa-pendedahan jangka panjang pada 800–900 darjah, tetapi karbon terkawal Incoloy 800HT dan saiz butiran direka khusus untuk menjadikan perubahan ini berfungsi memihak kepada kekuatan creepless,0'sloyinner6 struktur dan kandungan karbon yang lebih rendah membuat perubahan yang sama lebih berkemungkinan mengurangkan kemuluran tanpa manfaat kekuatan yang mengimbangi.

Pada suhu tinggi yang berterusan, kromium bergabung dengan karbon untuk membentuk-karbida kaya kromium (terutamanya M23C6), yang cenderung untuk menukleus di sepanjang sempadan butiran terlebih dahulu. Dalam Incoloy 800HT, pemendakan karbida ini sengaja direka bentuk: kandungan karbon aloi yang lebih tinggi dan saiz butiran kasar terkawal (saiz butiran ASTM 5 atau lebih kasar) menggalakkan separa-butiran berterusan-rangkaian karbida sempadan yang menyematkan sempadan butiran dan menentang mekanisme menjalar dominan {8} ini. suhu.

Dalam Alloy 600, yang tidak direka bentuk dengan mengambil kira mekanisme pengukuhan ini, kerpasan karbida yang sama lebih kerap menghasilkan filem sempadan-irahan berterusan tanpa faedah pengukuhan yang sepadan, yang boleh mengurangkan kromium (pemekaan) setempat dan mengurangkan kedua-dua rintangan kakisan dan kemuluran rayapan.

Bagaimanakah Kerpasan Karbida Berbeza Antara Incoloy 800HT dan Aloi 600?

Incoloy 800HT dirumuskan untuk menghasilkan struktur karbida sempadan-butiran terkawal dan tidak selanjar yang meningkatkan kekuatan rayapan, manakala kandungan karbon Alloy 600 yang lebih rendah dan kurang dikawal ketat menjadikannya lebih terdedah kepada filem karbida berterusan yang menggalakkan keretakan antara butiran di bawah-pendedahan haba dan tekanan jangka panjang.

Jadual 2 - Tingkah laku kerpasan karbida perbandingan dan niat reka bentuk untuk Incoloy 800HT dan Aloi 600 pada suhu tinggi.

Aloi yang manakah Mempunyai Rintangan yang Lebih Baik terhadap Fasa Sigma dan Fasa Intermetallic Embrittling Lain?

Tiada aloi yang sangat terdedah kepada pembentukan fasa sigma berbanding dengan-kromium, molibdenum-bearing superaloi yang lebih tinggi, tetapi reka bentuk aloi Incoloy 800HT dan sejarah perkhidmatan yang panjang dalam julat 800–900 darjah memberikannya-rintangan terdokumentasi yang lebih baik terhadap dedahan antara{{0} aloi berbilang{06} tahun berbanding fasa aloi berbilang{06} tahun. rekod prestasi yang lebih pendek khususnya pada julat suhu ini.

Fasa sigma dan interlogam embrittling yang berkaitan paling mudah terbentuk dalam aloi dengan kromium tinggi digabungkan dengan kandungan molibdenum, tungsten atau niobium pada suhu sederhana (kira-kira 600–900 darjah ). Kedua-dua Incoloy 800HT dan Alloy 600 mempunyai kandungan kromium yang sederhana dan boleh diabaikan-ke-kandungan molibdenum rendah berbanding aloi seperti 625 atau keluli tahan karat superaustenit, yang mengehadkan risiko fasa sigma dalam kedua-duanya. Incoloy 800HT, walau bagaimanapun, mempunyai dekad penggunaan yang didokumenkan dalam tiub relau pirolisis etilena, bakul pemangkin dan{10}}merawat lekapan haba khususnya pada 800–1100 darjah, memberikan ahli metalurgi badan yang lebih besar{13}}data penuaan jangka panjang{13}}yang mengesahkan kewujudan struktur mikro60 yang biasa untuk kestabilan tetingkap ini, yang lebih biasa untuk kestabilan struktur mikro60 yang dinyatakan dalam aloi ini. perkhidmatan di bawah 650 darjah.

Bagaimanakah Saiz Bijirin dan Watak Sempadan Butiran Mempengaruhi Kestabilan-Jangka Panjang?

Saiz butiran kasar yang ditentukan Incoloy 800HT secara langsung meningkatkan hayat rayapan-dengan mengurangkan jumlah kawasan sempadan butiran yang tersedia untuk gelongsor sempadan butiran, manakala Alloy 600 biasanya lebih halus, kilang-struktur bijirin sepuhlindap - baik untuk -tahanan suhu bilik{5}} liabiliti untuk rintangan rayapan pada 800–900 darjah .

Ubah bentuk rayapan pada suhu tinggi dan tegasan rendah-hingga-sederhana dikuasai oleh gelongsor sempadan butiran dan resapan di sepanjang sempadan butiran. Struktur butiran yang lebih kasar mempunyai jumlah kawasan sempadan butiran per unit isipadu yang kurang berkadar, yang secara langsung melambatkan mekanisme ubah bentuk ini dan memanjangkan masa untuk pecah. Spesifikasi kilang Incoloy 800HT memerlukan saiz butiran kasar terkawal khusus untuk mengeksploitasi hubungan ini. Aloi 600, yang dihasilkan terutamanya untuk aplikasi kakisan di mana saiz butiran halus meningkatkan ketahanan terhadap kakisan antara butiran dan keretakan pada suhu yang lebih rendah, biasanya dibekalkan dengan struktur butiran yang lebih halus yang tidak produktif secara metalurgi untuk perkhidmatan rayapan suhu tinggi-tinggi yang berterusan.

Aloi Mana Yang Lebih Baik-Kekuatan Pecah pada 800–900 darjah ?

Incoloy 800HT memberikan kekuatan pecah rayap-yang jauh lebih tinggi daripada Aloi 600 pada 800–900 darjah , yang merupakan sebab utama ia - dan bukannya Aloi 600 - ialah aloi yang ditetapkan standard untuk komponen struktur tempoh-panjang dalam julat suhu ini.

Jadual 3 - Perbandingan kualitatif bagi rayapan-kesesuaian reka bentuk pecah. Nilai tegasan sebenar yang dibenarkan ialah suhu-, masa- dan kod-edisi-khusus; rujuk ASME Bahagian II Bahagian D semasa atau kod reka bentuk yang berkenaan untuk nilai berangka.

Bagaimanakah Perbandingan Rintangan Pengoksidaan dan Karburisasi pada Suhu Ini?

Kandungan kromium Incoloy 800HT yang lebih tinggi memberikannya rintangan pengoksidaan yang sangat baik pada 800–900 darjah dalam udara dan atmosfera yang sedikit mengoksida, manakala kandungan nikel yang jauh lebih tinggi dari Alloy 600 memberikan kelebihan dalam atmosfera pengkarburan atau pengurangan yang kuat di mana keterlarutan karbon dan keresapan yang lebih rendah dalam-karbon pickup nikel yang tinggi.

Jadual 4 - Persekitaran-perbandingan rintangan khusus antara Incoloy 800HT dan Alloy 600.

Aloi Mana Yang Lebih Baik Menahan Habuk Logam pada Suhu Tinggi?

Aloi 600 umumnya menawarkan rintangan yang lebih baik terhadap habuk logam berbanding Incoloy 800HT dalam persekitaran gas proses-kaya karbon, rendah-oksigen, kerana kandungan nikelnya yang jauh lebih tinggi dengan lebih berkesan menindas supersaturasi karbon yang memulakan serangan debu logam.

Debu logam ialah satu bentuk pengkarbonan bencana yang berlaku dalam karbon-atmosfera gas supertepu kira-kira antara 400–800 darjah , di mana permukaan aloi hancur menjadi debu zarah logam halus dan karbon. Nikel mempunyai keterlarutan dan keresapan karbon yang jauh lebih rendah daripada besi, jadi aloi dengan kandungan nikel yang lebih tinggi secara amnya menentang permulaan debu logam lebih baik daripada aloi kaya-besi dengan kandungan kromium yang serupa.

Oleh kerana Alloy 600 membawa lebih daripada dua kali ganda kandungan nikel Incoloy 800HT, ia biasanya berprestasi lebih baik dalam-pembaharuan gas, syngas dan aktiviti-karbon-yang lain-persekitaran proses yang kaya dengan habuk logam yang menjadi ancaman yang dominan, walaupun Incoloy 800HT kekal sebagai pilihan yang lebih kukuh untuk perkhidmatan penulen oksidasi teroksidasi.

Apakah yang Ditunjukkan-Kajian Penuaan Jangka Panjang Mengenai Kehilangan Kemuluran?

Kedua-dua aloi kehilangan beberapa-suhu kemuluran bilik selepas beribu-ribu jam pada 800–900 darjah disebabkan oleh pemendakan karbida sempadan bijian, tetapi morfologi karbida terkawal Incoloy 800HT secara amnya mengakibatkan kehilangan kemuluran beransur-ansur yang lebih boleh diramalkan daripada Aloi 600, yang boleh {menunjukkan} karbida yang lebih tajam jika sempadan filem menjadi lebih tajam berterusan.

Kehilangan kemuluran semasa-penuaan jangka panjang terutamanya didorong oleh peralihan daripada karbida sempadan-terpencil dan tidak selanjar kepada rangkaian karbida berterusan, yang menyediakan laluan mudah untuk perambatan retak antara butiran sebaik sahaja bahan sejuk dan dimuatkan pada suhu bilik (contohnya, semasa penutupan atau kitaran haba). Reka bentuk aloi Incoloy 800HT - termasuk penambahan aluminium dan titaniumnya, yang turut membentuk mendakan intragranular halus - membantu mengimbangi-pembentukan karbida sempadan terhadap keseluruhan pengukuhan matriks, menghasilkan tingkah laku penuaan jangka panjang-yang lebih memaafkan. Oleh kerana kerpasan karbida Alloy 600 tidak seimbang dengan reka bentuk, pendedahan berterusan pada 800–900 darjah boleh menghasilkan rangkaian karbida sempadan-butiran yang lebih berterusan dan penurunan suhu bilik{13}}yang setara dengannya sepanjang kempen perkhidmatan yang lama.

Aloi Yang Harus Dipilih untuk Aplikasi Suhu Tinggi-Tertentu?

Incoloy 800HT hendaklah menjadi pilihan lalai untuk komponen struktur-jangka panjang yang beroperasi secara berterusan pada 800–900 darjah dalam atmosfera pengoksidaan, manakala Aloi 600 kekal sebagai pilihan yang lebih baik di mana karburasi atau rintangan habuk logam ialah mod kegagalan yang dominan, atau di mana komponen itu juga memerlukan rintangan yang sangat baik terhadap klorida-pada suhu yang disebabkan oleh kakisan yang lebih rendah.

Tiub relau pirolisis etilena, bakul sokongan mangkin dan penyangkut tiub berseri: kekuatan rayapan Incoloy 800HT - dan rintangan pengoksidaan ialah keperluan yang mengawal.

Haba-merawat lekapan, peredam dan retort beroperasi secara berterusan melebihi 800 darjah : Incoloy 800HT - panjang-kestabilan dimensi di bawah beban adalah kritikal.

Syngas, reformer hidrogen dan komponen proses kaya-aktiviti-karbon lain di bawah lebih kurang 800 darjah : Aloi 600 - habuk logam dan rintangan pengkarbonan adalah keperluan yang mengawal.

Komponen yang berkitar antara -perkhidmatan suhu tinggi dan-suhu rendah atau pendedahan berair atau klorida-: Aloi 600 - gabungan rintangan SCC suhu tinggi-tinggi dan klorida mungkin diperlukan, walaupun Aloi 690 kini sering diutamakan untuk reka bentuk baharu yang memerlukan kedua-duanya.

Aplikasi persekitaran-bercampur: rujuk komposisi gas proses tertentu, tahap tegasan dan hayat reka bentuk yang diperlukan, kerana pemilihan aloi pada 800–900 darjah hendaklah sentiasa disahkan terhadap mod kegagalan yang mengawal, bukan suhu sahaja.

Soalan Lazim

Aloi 600 boleh bertahan pada pendedahan-jangka pendek pada 900 darjah, tetapi untuk perkhidmatan menanggung beban-yang berterusan selama beribu-ribu jam, Incoloy 800HT ialah pilihan yang lebih baik kerana saiz butiran terkawal dan pengukuhan utama karbida/gamma-membekalkan daya ranjatan yang lebih tinggi-kekuatan pecah pada suhu tersebut.

Mengapakah Incoloy 800HT menentukan saiz butiran kasar apabila butiran yang lebih halus biasanya meningkatkan kekuatan?

Bijirin halus meningkatkan kekuatan pada suhu bilik dan suhu rendah dengan menahan gerakan kehelan, tetapi pada suhu tinggi ia meningkatkan jumlah kawasan sempadan bijian yang tersedia untuk gelongsor sempadan bijian, yang merupakan mekanisme ubah bentuk rayapan yang dominan di atas kira-kira 0.5 kali takat lebur aloi; struktur butiran yang lebih kasar mengurangkan kesan ini dan meningkatkan{1}}hayat pecah rayapan.

Adakah Alloy 600 lebih tahan kakisan daripada Incoloy 800HT secara keseluruhan?

Aloi 600 secara amnya menawarkan rintangan yang lebih baik terhadap retakan kakisan tegasan klorida dan habuk logam kerana kandungan nikelnya yang lebih tinggi, manakala Incoloy 800HT menawarkan rintangan pengoksidaan yang lebih baik dalam persekitaran udara panas dan gas pembakaran kerana kandungan kromiumnya yang lebih tinggi, jadi jawapannya bergantung pada persekitaran menghakis tertentu dan bukannya satu aloi yang lebih tahan kakisan secara universal.

Adakah-pendedahan jangka panjang pada 800–900 darjah menjadikan aloi tidak selamat untuk digunakan selepas itu pada suhu bilik?

Kedua-dua aloi mengekalkan-kemuluran suhu bilik yang berguna selepas pendedahan suhu-jangka lama yang tinggi-, walaupun beberapa pengurangan harus dijangka dan diambil kira dalam reka bentuk; komponen yang dialih keluar daripada perkhidmatan suhu tinggi-jangka panjang-harus diperiksa dan, jika diperlukan oleh kod yang berkenaan, dinilai untuk kesesuaian berterusan untuk perkhidmatan sebelum digunakan semula.

Aloi manakah yang lebih meluas digunakan untuk tiub relau retak etilena?

Incoloy 800HT dan bahan tuangnya (seperti HP-aloi diubah suai) adalah jauh lebih biasa untuk tiub relau pirolisis etilena berbanding Alloy 600, kerana tiub adalah beban-komponen tekanan galas yang beroperasi secara berterusan pada suhu yang mana kekuatan pecah rayapan-mentadbir hayat reka bentuk.