Díly ze slitiny Incoloy: 825 vs 800 pro korozivní servis 

Když inženýr specifikuje an část incoloy pro korozivní řadu je výběr mezi slitinou Alloy 825 a Alloy 800 jen zřídka o tom, která slitina je „lepší“. Jde o to, která slitina odpovídá skutečným provozním podmínkám. Incoloy 825 (UNS N08825) byl navržen pro redukci kyselin, médií obsahujících chloridy a prostředí s kyselými plyny. Incoloy 800 (UNS N08800) byl navržen pro pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti oxidaci, s korozními vlastnostmi ve vodném prostředí jako sekundární výhodou. Záměna těchto dvou může vést buď ke zbytečným nákladům, nebo ke slitině, která neodpovídá požadavkům na služby.

Toto srovnání je napsáno pro inženýry a nákupčí v oblasti chemických, pobřežních a tepelných výměníků, kteří potřebují praktický rámec pro výběr, nikoli komplexní příručku k materiálům. Zaměřuje se na metalurgickou logiku každé slitiny, tvary dílů, kde na výběru záleží nejvíce, a výrobní a nákupní místa, která určují, zda konkrétní slitina skutečně funguje v provozu.

Incoloy 825 vs 800: Rozdíl v umístění

Nejjednodušší způsob, jak zarámovat rozdíl, je tento: Slitina 825 je korozivzdorná; Alloy 800 je tepelně prvotřídní.

Slitina 825 patří do rodiny Ni-Fe-Cr-Mo-Cu. Jeho obsah niklu se pohybuje v rozmezí 38–46 %, se záměrným přidáním molybdenu (2,5–3,5 %) a mědi (1,5–3,0 %) a stabilizací titanu. Tato kombinace byla vytvořena tak, aby zvládla oxidační i redukční kyseliny, odolávala chloridovému koroznímu praskání a tolerovala kyselé provozní podmínky obsahující H2S.

Alloy 800 je slitina Ni-Fe-Cr se zhruba 30–35 % niklu a 19–23 % chrómu, ale bez záměrného molybdenu a bez přídavku mědi. Jeho konstrukčním záměrem je použití při vysokých teplotách: odolnost proti oxidaci, nauhličování a pevnost při tečení při teplotách až přibližně 593 °C pro základní třídu 800, přičemž 800H a 800HT tento rozsah dále rozšiřují. Ve vodných korozivních médiích bez silného působení chloridů nebo snížení expozice kyselinám 800 funguje adekvátně, ale jeho odolnost proti korozi je užší podle konstrukce.

Pro část incoloy v chemické lince zpracování kyseliny sírové s chloridy je 825 vhodnou specifikací. Pro podpěru pece nebo vysokoteplotní spojovací kroužek je 800 často vhodnější a ekonomičtější volbou. Rozhodnutí by se mělo řídit dominantním mechanismem degradace, nikoli obecnou pověstí slitiny.

Složení a mechanismy odolnosti proti korozi

Co dělá nikl, chrom, molybden a měď

Odolnost proti korozi slitiny Alloy 825 není jednosložkový efekt. Každý legovací přídavek se týká specifického režimu selhání.

Nikl poskytuje základ odolnosti vůči chloridovému koroznímu praskání (SCC). Rozsah 38–46 % niklu v 825 je dostatečný pro odolnost proti chloridovým iontovým SCC v mnoha prostředích. Nižší obsah niklu (30–35 %) slitiny Alloy 800 také nabízí užitečnou odolnost vůči SCC v mnoha vodných médiích, ale vyšší obsah niklu v 825 poskytuje větší rezervu v náročných chloridových provozech.

Chrom tvoří pasivní oxidový film, který chrání před oxidačními médii, jako je kyselina dusičná a oxidační soli. Jak 800, tak 825 se pro tuto funkci spoléhají na chrom a oba obsahují zhruba 19–23,5 % Cr.

V molybdenu se tyto dvě slitiny rozcházejí nejzřetelněji. 2,5–3,5 % Mo v 825 zvyšuje odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi, zejména v prostředích obsahujících chloridy. Alloy 800 neobsahuje žádný záměrný přídavek molybdenu. Tato absence není vadou v designu 800; jednoduše to odráží, že 800 nebyl formulován pro odolnost vůči chloridové důlkové korozi.

Měď, přítomná v množství 1,5–3,0 % v 825, spolupracuje s molybdenem, aby odolával redukčním kyselinám, zejména kyselině sírové a fosforečné. Alloy 800 neobsahuje přídavek mědi. Ve zředěné kyselině sírové je obsah mědi 825 hlavním důvodem, proč je specifikován tam, kde by 800 nebyl.

Titan v 825 slouží jako stabilizátor, váže uhlík, aby se zabránilo vysrážení karbidu chrómu během svařování a snížilo se riziko senzibilizace. To je důvod, proč je 825 popisován jako odolný vůči mezikrystalové korozi ve stavu po svařování.

Co znamená nedostatek Mo a Cu 800 v praxi

Slitina 800 by neměla být v žádném kontextu odmítána jako „méně odolná vůči korozi“. Ve vysokoteplotních oxidačních atmosférách poskytuje obsah chrómu 800 a rovnováha niklu vynikající odolnost proti oxidaci a nauhličování, a proto zůstává standardním materiálem pro součásti reformerů a pecí. Slitina nabízí obecnou korozní odolnost vůči mnoha vodným médiím a odolává koroznímu praskání pod napětím v mnoha prostředích.

Omezení se objeví, když provozní prostředí zahrnuje chloridy a redukční kyseliny, nebo když důlková a štěrbinová koroze představují věrohodnou hrozbu. V těchto podmínkách je nedostatek molybdenu 800 náchylný k lokalizovanému útoku, kterému je 825 navržen tak, aby odolával. Experimentální práce na předehřívacích sekcích s vysokou koncentrací chloridů (5500 ppm Cl⁻) při zvýšené teplotě zjistily, že Incoloy 800 vykazoval důlkovou korozi, zatímco Incoloy 825 nevykazoval za stejných podmínek žádnou významnou povrchovou korozi. Tento typ srovnávacího důkazu, i když je specifický pro testovací prostředí, ilustruje praktický důsledek rozdílu ve složení.

Pro část incoloy u výměníku tepla chlazeného mořskou vodou je toto rozlišení důležité. Mořská voda kombinuje chlorid, příležitostné redukční podmínky z biologické aktivity a štěrbiny na přírubách a spojích trubek-trubkovnice. Obsah Mo a Cu slitiny Alloy 825 přímo řeší tyto mechanismy. Alloy 800 ne.

Typické formy dílů Incoloy a aplikační scénáře

Podložky a spojovací prvky Incoloy

Podložky jsou umístěny na obzvláště nelítostném místě ve šroubovém spoji: jsou stlačeny mezi dvěma povrchy, čímž vytvářejí štěrbinu, kde může vyčerpání kyslíku a koncentrace chloridů urychlit útok. V provozu s chloridovými ložisky musí materiál podložky odolávat obecné korozi i štěrbinové korozi při zachování předpětí.

Podložky Alloy 825 jsou vhodnou specifikací pro přírubové spoje v systémech manipulujících s kyselým plynem, mořskou vodou a kyselinami. Obsah molybdenu poskytuje odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi, které se 800 nemůže rovnat. Pro vysokoteplotní spaliny nebo pece, kde chybí chloridy a prioritou je tepelná stabilita, lze uvažovat o 800 pračkách.

Jedna praktická poznámka ze zkušeností s obráběním: Slitiny Incoloy se během soustružení a řezání závitů mechanicky zpevňují a rychlost mechanického zpevnění pro 825 je relativně vysoká, i když je poněkud nižší než u běžných austenitických nerezových ocelí. Tenké podložky pod zhruba 1,5 mm se mohou během tepelného zpracování deformovat, pokud nejsou podporovány správným upevněním. Válcování závitů spíše než řezání závitů je často preferováno pro konstrukce závitových podložek v chloridovém provozu, protože závitování může způsobit podpovrchové poškození smykem, které se stává iniciačním místem pro praskání korozí pod napětím. Ověřovací poznámka: Tento návod k výrobě odráží obecnou obráběcí praxi pro slitiny Incoloy; konkrétní parametry by měly být potvrzeny skutečným výrobcem.

Incoloy trubice a díly výměníku tepla

ASTM B423 / ASME SB423 pokrývá bezešvé a za studena opracované trubky v UNS N08825 pro obecný korozivní provoz. V potrubí výměníku tepla se volba mezi 825 a 800 typicky řídí chemií na straně pláště nebo na straně trubky.

Pokud je na straně trubice chladicí voda s chloridy nebo procesní kapalina obsahuje redukční kyseliny, trubice 825 poskytuje příspěvek Mo a Cu potřebný k odolnosti proti důlkové korozi a působení kyseliny. Pokud se jedná o vysokoteplotní reformovací nebo pyrolýzní pec, kde teploty kovu přesahují 600 °C a prostředí je v podstatě suché nebo oxidující, je konvenční volbou trubka 800H nebo 800HT.

Pozornost si zaslouží scénář středního rozsahu: tepelné výměníky s procesními teplotami kolem 400–500 °C a středními hladinami chloridů. Ani jedna slitina zde není univerzální odpovědí. Rozhodnutí by se mělo týkat toho, zda koncentrace chloridů a geometrie štěrbiny vytvářejí důvěryhodné riziko SCC nebo pitting. Pokud ano, vyšší obsah niklu a molybdenu v 825 poskytuje širší bezpečnostní rozpětí.

Obložení ventilů a obrobené součásti

U vnitřních částí ventilů dochází k erozi-korozi, napadání štěrbin na těsnicích plochách a při kyselém provozu k praskání sulfidovým namáháním. Ozdobná lišta ze slitiny 825 se používá při odlučování kyselin a kyselých plynů, kde je důležitá kombinace Mo pro odolnost proti důlkové korozi a Ni pro odolnost proti SCC. Slitina 800 je méně běžná v mokrých korozivních ventilech, ale objevuje se v aplikacích pro vysokoteplotní spaliny a ventily pecí.

Ověřovací poznámka: Sortiment produktů dostupný na webových stránkách by měl být potvrzen před uvedením dostupnosti ventilového obložení nebo jiného obráběné díly Incoloy mimo podložky. Pokud je současná nabídka webu zaměřena na podložky, měla by být tato část chápána jako kontext aplikace, nikoli jako tvrzení o produktu.

Tabulka rozhodnutí o výběru: Podle média a teploty

Následující tabulka shrnuje logiku výběru do podmínek, se kterými se běžně setkáváme část incoloy kupující. Předpokládá se, že součást je pevná nebo obrobená součást (podložka, trubka, tvarovka, obložení) a že primárním problémem je vodná koroze, pokud není uvedeno jinak.

Důležitá hranice na NACE MR0175: Tato norma se zabývá odolností vůči praskání sulfidovým namáháním a definuje materiály přijatelné pro provoz s obsahem H2S. Nestanovuje limity důlkové nebo štěrbinové koroze. Materiál uvedený v MR0175 není automaticky „plně odolný vůči korozi“ za všech kyselých podmínek; to znamená, že materiál splňuje požadavky na odolnost proti praskání v rámci definovaného rozsahu normy. U 825 v kyselé solance s vysokým obsahem chloridů stále závisí odolnost proti důlkové korozi na obsahu Mo a skutečné teplotě a koncentraci chloridů. V kyselém provozu s vysokým obsahem chloridů je shoda s MR0175 výchozím bodem, nikoli úplným posouzením koroze.

Zvažování výroby a nákupu

Pracovní kalení a obrábění

Slitiny 825 a 800 se mechanicky vytvrzují rychleji než austenitické nerezové oceli. Konkrétně u 825 je rychlost zpevňování o něco nižší než u běžných austenitických nerezových tříd, ale stále relativně vysoká a tvářecí zařízení musí být přiměřeně poháněno, aby kompenzovalo zvýšení meze kluzu během deformace. Při obráběcích operacích setrvání nebo tření nástroje o povrch zpevňuje řezanou vrstvu a urychluje opotřebení nástroje. Pro část incoloy s úzkými tolerancemi, jako je podložka s požadavky na rovinnost nebo závitová tvarovka, by se pořadí obrábění a dráha nástroje měly vyhnout zbytečným průchodům, které opracovávají povrch.

U tenkých dílů se nejedná o teoretickou obavu. Podložky s tloušťkou pod 1,5 mm se mohou během rozpouštěcího žíhání nebo konečného tepelného zpracování deformovat, pokud nejsou správně podepřeny. Podložky s velkým průměrem mohou vyžadovat řízenou rychlost chlazení, aby se zabránilo deformaci hran. Toto jsou podrobnosti o výrobě, které by měly být prodiskutovány ve fázi nabídky, které nebyly objeveny při první kontrole výrobku.

Povrchová úprava a její vliv na odolnost proti korozi

Důlková a štěrbinová koroze začíná na nespojitostech povrchu: škrábance, vsazené železo, tepelné zabarvení ze svařování a drsné opracované povrchy. U 825 dílů v chloridovém provozu má stav povrchu těsnicích ploch a povrchů tvořících štěrbiny přímý vliv na životnost.

Obrobená povrchová úprava Ra ≤ 0,8 µm je typická pro obecné korozivzdorné povrchy. Elektrolytické leštění na Ra ≤ 0,2 µm může být specifikováno pro kritické těsnící povrchy ve farmaceutickém nebo vysoce čistém chemickém provozu, kde je vyžadována jak odolnost proti korozi, tak čistitelnost. Pro myčky v mořské vodě nebo kyselém provozu je odstranění tepelného zabarvení a zajištění čistého pasivního povrchu po obrábění důležitější než dosažení ultra nízkého čísla Ra.

Standardní a certifikační kontroly

Při nákupu an část incoloy, certifikát materiálu by měl být ověřen podle specifikovaného čísla UNS a příslušné normy:

• Slitina 825: UNS N08825. Trubky a trubky mohou být specifikovány podle ASTM B423 / ASME SB423. Tyčové a kované formy spadají pod různé specifikace v závislosti na formě produktu. Shoda NACE MR0175 by měla být na certifikátu výslovně uvedena, pokud je vyžadována kyselá služba.
• Slitina 800: UNS N08800 (nebo N08810/N08811 pro 800H/800HT). Normy produktů se liší podle formy; tyčový materiál, plech a výkovky mají každý samostatné pokrytí ASTM.

Stávající stránka s produktem podložky Incoloy na webu uvádí schopnost obrábět podložky Incoloy na specifikované tolerance a povrchové úpravy. U jiných tvarů součástí, jako jsou trubky nebo zakázkově obráběné součásti, by měl být dostupný rozsah výroby potvrzen přímo, nikoli převzat ze stránky podložky.

FAQ

Je Incoloy 825 vždy lepší volbou pro korozivní služby ve srovnání s 800?
Ne. Slitina 825 je lepší volbou, pokud služba zahrnuje chloridy, redukční kyseliny nebo kyselý plyn, protože její přísady Mo a Cu jsou zaměřeny na tyto mechanismy. Alloy 800 je vhodnější a ekonomičtější pro vysokoteplotní oxidační nebo nauhličovací prostředí, kde je koroze řízena teplem spíše než vodní chemií. Použití 825 ve vysokoteplotní peci by zvýšilo náklady bez zvýšení výkonu.

Lze podložky Incoloy 800 použít v přírubách s mořskou vodou?
Nedoporučuje se. Mořská voda vytváří štěrbinové podmínky na čelech ostřikovačů a hladiny chloridů, které podporují tvorbu důlků. Alloy 800 neobsahuje žádný záměrný přídavek molybdenu, který je primárním legujícím prvkem pro odolnost proti důlkové korozi v chloridových médiích. Podložky ze slitiny 825 poskytují obsah Mo potřebný pro tuto službu.

Co vlastně znamená schválení NACE MR0175 pro součást Incoloy 825?
Znamená to, že materiál splňuje požadavky normy na odolnost proti praskání sulfidovým namáháním v prostředích obsahujících H2S v rámci definovaného rozsahu normy. Necertifikuje odolnost proti důlkové korozi, štěrbinové korozi nebo obecné korozi způsobené ztrátou hmotnosti. Část může být v souladu s MR0175 a přesto může utrpět důlkovou korozi v kyselé solance s vysokým obsahem chloridů, pokud obsah Mo a stav povrchu nejsou vhodné pro konkrétní podmínky.

Pokrývá ASTM B423 podložky Incoloy 825?
č. ASTM B423 pokrývá bezešvé trubky a trubky v UNS N08825. Podložky a další obráběné formy se obvykle nakupují podle materiálového certifikátu, který uvádí číslo UNS a chemii, spíše než podle standardu pro podložky. Certifikát by měl potvrzovat chemii N08825 a jakoukoli požadovanou shodu s NACE.

Proč záleží na povrchové úpravě součásti Incoloy v chloridovém provozu?
Jámy vznikají na povrchových defektech, kde se chloridy koncentrují a dostupnost kyslíku se liší od okolního prostředí. Hrubě obrobený povrch, tepelný odstín nebo zapuštěné cizí částice vytvářejí iniciační místa. Pro 825 v mořské vodě nebo kyselém solném roztoku je specifikace čistého, správně pasivovaného povrchu na těsnicích a štěrbinových površích praktickým způsobem, jak podpořit vlastní odolnost slitiny proti korozi.

Přizpůsobení slitiny službě

Volba mezi Incoloy 825 a 800 za an část incoloy by se měly řídit dominantním mechanismem degradace ve skutečném prostředí služby. Pokud jsou přítomny chloridy, redukční kyseliny nebo H₂S a součást bude fungovat ve vodném nebo vlhkém prostředí, obsah molybdenu, mědi a niklu 825 tyto specifické hrozby řeší. Pokud se jedná o vysokoteplotní oxidaci, nauhličování nebo provoz suché pece, je vhodnou skupinou 800 nebo jeho varianty s vyšší pevností.

U podložek a obráběných součástí v korozivním provozu by rozhodnutí o výběru mělo zohledňovat také geometrii štěrbiny, povrchovou úpravu a detaily výroby, které určují, zda specifikovaná slitina funguje tak, jak bylo zamýšleno. Certifikovaná podložka 825 se špatnou povrchovou úpravou může selhat v chloridovém provozu, stejně jako správně dokončená podložka 800 nemůže nahradit 825 tam, kde je potřeba molybden.

Chcete-li si prohlédnout dostupné specifikace podložek Incoloy, včetně tříd materiálu, tolerancí a možností povrchové úpravy, navštivte stránku produktu podložky Incoloy. U forem dílů mimo podložky potvrďte aktuální rozsah výroby přímo před specifikací.