قطعات آلیاژی Incoloy: 825 در مقابل 800 برای خدمات خورنده 

وقتی یک مهندس یک را مشخص می کند قسمت بی رنگ برای یک خط خورنده، انتخاب بین آلیاژ 825 و آلیاژ 800 به ندرت در مورد این است که کدام آلیاژ "بهتر" است. در مورد اینکه کدام آلیاژ با شرایط خدمات واقعی مطابقت دارد. Incoloy 825 (UNS N08825) برای کاهش اسیدها، محیط های حاوی کلرید و محیط های گاز ترش طراحی شده است. Incoloy 800 (UNS N08800) برای استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون، با عملکرد خوردگی در محیط های آبی به عنوان یک مزیت ثانویه طراحی شده است. اشتباه گرفتن این دو می تواند منجر به هزینه غیر ضروری یا آلیاژی شود که با خواسته های خدمات مطابقت ندارد.

این مقایسه برای مهندسین شیمی، فراساحلی و مبدل حرارتی و خریدارانی نوشته شده است که به یک چارچوب انتخاب عملی نیاز دارند، نه یک کتاب راهنمای جامع مواد. بر روی منطق متالورژیکی پشت هر آلیاژ، شکل‌های قطعه که انتخاب بیشترین اهمیت را دارد، و نقاط ساخت و خرید که تعیین می‌کنند آیا آلیاژ مشخص شده واقعاً در خدمت است یا خیر، تمرکز دارد.

Incoloy 825 در مقابل 800: The Positioning Difference

ساده ترین راه برای قاب بندی تفاوت این است: آلیاژ 825 اولین خوردگی است. آلیاژ 800 گرما اول است.

آلیاژ 825 متعلق به خانواده Ni-Fe-Cr-Mo-Cu است. محتوای نیکل آن در محدوده 38 تا 46 درصد قرار دارد، با افزودن عمدی مولیبدن (2.5-3.5٪) و مس (1.5-3.0٪)، به علاوه تثبیت تیتانیوم. این ترکیب برای رسیدگی به اسیدهای اکسید کننده و کاهنده، مقاومت در برابر خوردگی استرس کلرید و تحمل شرایط ترش خدمات حاوی H2S فرموله شده است.

آلیاژ 800 یک آلیاژ Ni-Fe-Cr با تقریباً 30-35٪ نیکل و 19-23٪ کروم است، اما بدون مولیبدن عمدی و بدون افزودن مس. هدف طراحی آن خدمات در دمای بالا است: مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر کربوریزاسیون، و مقاومت در برابر خزش در دماهای تقریباً 593 درجه سانتیگراد برای درجه پایه 800، با 800H و 800HT این محدوده را بیشتر گسترش می دهد. در محیط های خورنده آبی بدون کلرید شدید یا کاهش قرار گرفتن در معرض اسید، 800 به اندازه کافی عمل می کند، اما مقاومت به خوردگی آن از نظر طراحی باریک تر است.

برای یک قسمت بی رنگ در خط فرآیند شیمیایی که اسید سولفوریک با کلریدها را مدیریت می کند، 825 مشخصات مناسب است. برای پشتیبانی کوره یا حلقه اتصال با دمای بالا، 800 اغلب انتخاب مناسب‌تر و اقتصادی‌تر است. تصمیم باید از مکانیسم تخریب غالب پیروی کند، نه شهرت عمومی آلیاژ.

مکانیسم های ترکیب و مقاومت در برابر خوردگی

کاری که نیکل، کروم، مولیبدن و مس انجام می دهند

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ 825 یک اثر تک عنصری نیست. هر افزوده آلیاژی به یک حالت خرابی خاص می پردازد.

نیکل پایه و اساس مقاومت در برابر ترک خوردگی تنش کلرید (SCC) را فراهم می کند. محدوده 38-46٪ نیکل در 825 برای مقاومت در برابر SCC یون کلرید در بسیاری از محیط ها کافی است. میزان نیکل کمتر آلیاژ 800 (30 تا 35 درصد) همچنین مقاومت مفیدی در برابر SCC در بسیاری از محیط‌های آبی ارائه می‌کند، اما نیکل بالاتر در 825 حاشیه وسیع‌تری در خدمات کلرید شدید ایجاد می‌کند.

کروم یک لایه اکسید غیرفعال را تشکیل می دهد که از محیط های اکسید کننده مانند اسید نیتریک و نمک های اکسید کننده محافظت می کند. هر دو 800 و 825 برای این عملکرد به کروم متکی هستند و هر دو دارای تقریباً 19 تا 23.5٪ کروم هستند.

مولیبدن جایی است که این دو آلیاژ به وضوح از هم جدا می شوند. 2.5-3.5% مو در 825 مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی را به ویژه در محیط های حاوی کلرید افزایش می دهد. آلیاژ 800 حاوی مولیبدن عمدی نیست. این عدم وجود نقصی در طراحی 800 نیست. این به سادگی نشان می دهد که 800 برای مقاومت در برابر حفره های کلریدی فرموله نشده است.

مس که در 825 1.5 تا 3.0 درصد وجود دارد، با مولیبدن کار می کند تا در برابر اسیدهای احیاکننده، به ویژه اسید سولفوریک و فسفریک مقاومت کند. آلیاژ 800 فاقد مس است. در سرویس اسید سولفوریک رقیق، محتوای مس 825 دلیل اصلی این است که در جایی که 800 نباشد، مشخص می شود.

تیتانیوم موجود در 825 به عنوان یک تثبیت کننده عمل می کند، کربن را برای جلوگیری از رسوب کاربید کروم در حین جوشکاری و کاهش خطر حساسیت به کار می برد. به همین دلیل است که 825 دارای مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای در شرایط جوشکاری است.

فقدان مو و مس 800 در عمل به چه معناست

آلیاژ 800 نباید در هر زمینه ای به عنوان "کمتر مقاوم در برابر خوردگی" نادیده گرفته شود. در اتمسفرهای اکسید کننده با دمای بالا، محتوای کروم و تعادل نیکل 800 مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و کربوریزه شدن را ایجاد می کند، به همین دلیل است که یک ماده استاندارد برای اجزای اصلاح کننده و کوره باقی می ماند. این آلیاژ مقاومت در برابر خوردگی عمومی را برای بسیاری از محیط های آبی ارائه می دهد و در برابر خوردگی استرس در بسیاری از محیط ها مقاومت می کند.

این محدودیت زمانی ظاهر می‌شود که محیط سرویس شامل کلریدها به اضافه اسید احیاکننده باشد، یا زمانی که خوردگی حفره‌ای و شکاف تهدیدی معتبر باشد. در این شرایط، کمبود مولیبدن 800، آن را در برابر حملات موضعی آسیب پذیر می کند که 825 برای مقاومت در برابر آن طراحی شده است. کار آزمایشی بر روی مقاطع پیش گرمایش با غلظت کلرید بالا (5500 پی پی ام Cl-) در دمای بالا نشان داد که Incoloy 800 خوردگی حفره ای را نشان می دهد در حالی که Incoloy 825 خوردگی سطحی قابل توجهی را تحت شرایط مشابه نشان نمی دهد. این نوع شواهد مقایسه ای، در حالی که مختص محیط آزمون است، پیامد عملی تفاوت ترکیبی را نشان می دهد.

برای یک قسمت بی رنگ در مبدل حرارتی خنک شده با آب دریا، این تمایز اهمیت دارد. آب دریا ترکیبی از کلرید، شرایط کاهش گاه به گاه ناشی از فعالیت بیولوژیکی، و شکاف در فلنج ها و اتصالات لوله به لوله است. محتوای Mo و Cu آلیاژ 825 مستقیماً به این مکانیسم ها می پردازد. آلیاژ 800 ندارد.

فرم‌های قطعه Incoloy معمولی و سناریوهای کاربردی

واشر Incoloy و اجزای بست

واشرها در محل مخصوصاً نابخشودنی در یک اتصال پیچی قرار می گیرند: آنها بین دو سطح فشرده می شوند و شکافی ایجاد می کنند که در آن کاهش اکسیژن و غلظت کلر می تواند حمله را تسریع کند. در سرویس حامل کلرید، مواد واشر باید در مقابل خوردگی عمومی و خوردگی شکافی مقاومت کنند و در عین حال بارگذاری اولیه را حفظ کنند.

واشر آلیاژی 825 مشخصات مناسبی برای اتصالات فلنجی در سیستم های گاز ترش، آب دریا و اسید می باشد. محتوای مولیبدن مقاومت خوردگی حفره ای و شکافی را ایجاد می کند که 800 نمی تواند با آن مطابقت کند. برای گازهای دودکش با دمای بالا یا کاربردهای کوره که در آن کلرید وجود ندارد و پایداری حرارتی در اولویت است، می توان 800 واشر در نظر گرفت.

یک نکته عملی از تجربه ماشینکاری: آلیاژهای بی رنگ در حین تراشکاری و رزوه کاری سخت می شوند و نرخ سخت شدن کار برای 825 نسبتاً بالا است حتی اگر تا حدودی کمتر از فولادهای زنگ نزن آستنیتی معمولی باشد. واشرهای نازک زیر تقریباً 1.5 میلی متر می توانند در طول عملیات حرارتی دچار اعوجاج شوند، مگر اینکه با اتصال مناسب پشتیبانی شوند. نورد نخ به جای ضربه زدن اغلب برای طرح های واشر رزوه ای در سرویس کلرید ترجیح داده می شود، زیرا ضربه زدن می تواند باعث آسیب برشی زیرسطحی شود که به محل شروع ترک خوردگی ناشی از تنش تبدیل می شود. یادداشت تأیید: این دستورالعمل ساخت نشان دهنده عملکرد کلی ماشینکاری برای آلیاژهای Incoloy است. پارامترهای خاص باید با سازنده واقعی تایید شود.

قطعات لوله و مبدل حرارتی Incoloy

ASTM B423 / ASME SB423 لوله بدون درز و سرد کار شده در UNS N08825 را برای خدمات خورنده عمومی پوشش می دهد. در لوله های مبدل حرارتی، انتخاب بین 825 و 800 معمولاً از شیمی سمت پوسته یا سمت لوله پیروی می کند.

اگر سمت لوله آب خنک کننده با کلریدها را حمل کند، یا سیال فرآیند حاوی اسیدهای کاهنده باشد، لوله 825 سهم مو و مس لازم برای مقاومت در برابر حفره و حمله اسید را فراهم می کند. اگر کاربرد یک کوره اصلاح کننده یا پیرولیز با دمای بالا است که دمای فلز از 600 درجه سانتیگراد بیشتر می شود و محیط اساساً خشک یا اکسید کننده است، لوله 800H یا 800HT انتخاب معمولی است.

یک سناریوی میان رده سزاوار توجه است: مبدل های حرارتی با دمای فرآیند در حدود 400 تا 500 درجه سانتی گراد و سطوح کلرید متوسط. هیچ یک از آلیاژها در اینجا پاسخی جهانی نیستند. این تصمیم باید در مورد اینکه آیا غلظت کلرید و هندسه شکاف ایجاد یک SCC معتبر یا خطر حفره‌ای ایجاد می‌کند، باشد. اگر بله، محتوای نیکل و مولیبدن بالاتر 825 حاشیه ایمنی بیشتری را ایجاد می کند.

تریم سوپاپ و قطعات ماشینکاری شده

قطعات داخلی دریچه فرسایش - خوردگی، حمله شکاف در سطوح آب بندی و در سرویس ترش، ترک خوردگی استرس سولفید را تجربه می کنند. تریم آلیاژی 825 در سرویس تخلیه گاز اسید و ترش استفاده می شود که در آن ترکیب Mo برای مقاومت حفره ای و نیکل برای مقاومت SCC مرتبط است. آلیاژ 800 در سرویس شیر خورنده مرطوب کمتر رایج است اما در کاربردهای گاز دودکش و دریچه کوره با دمای بالا ظاهر می شود.

یادداشت تأیید: محدوده محصول موجود در وب سایت باید قبل از اشاره به در دسترس بودن تریم سوپاپ یا موارد دیگر تأیید شود. قطعات Incoloy ماشینکاری شده فراتر از واشرها اگر پیشنهاد فعلی سایت روی واشر متمرکز است، این بخش باید به عنوان زمینه برنامه خوانده شود تا ادعای محصول.

جدول تصمیم گیری انتخاب: بر اساس متوسط و دما

جدول زیر منطق انتخاب را در شرایطی که معمولاً با آن مواجه می‌شوند، فشرده می‌کند قسمت بی رنگ خریداران فرض می‌کند که قطعه یک جزء جامد یا ماشین‌کاری شده (واشر، لوله، اتصالات، تریم) است و نگرانی اصلی خوردگی آبی است، مگر اینکه طور دیگری ذکر شده باشد.

مرز مهم در NACE MR0175: این استاندارد به مقاومت در برابر ترک خوردگی تنش سولفید می پردازد و مواد قابل قبول برای خدمات حاوی H2S را تعریف می کند. محدودیت های خوردگی حفره ای یا شکافی را تعیین نمی کند. یک ماده فهرست شده در MR0175 به طور خودکار برای همه شرایط ترش "مقاوم در برابر خوردگی کامل" نیست. این بدان معناست که مواد الزامات مقاومت در برابر ترک را در محدوده تعریف شده استاندارد برآورده می کند. برای 825 در آب نمک ترش با کلرید بالا، مقاومت حفره‌ای همچنان به محتوای Mo و دمای واقعی و غلظت کلر بستگی دارد. در سرویس ترش با کلرید بالا، انطباق MR0175 یک نقطه شروع است، نه یک ارزیابی کامل خوردگی.

ملاحظات ساخت و خرید

سخت کاری و ماشینکاری

آلیاژ 825 و 800 هر دو سریعتر از فولادهای زنگ نزن آستنیتی سخت می شوند. به طور خاص برای 825، میزان سخت شدن کار تا حدودی کمتر از درجه های زنگ نزن آستنیتی معمولی است، اما همچنان نسبتاً بالا است، و تجهیزات شکل دهی باید به اندازه کافی نیرو داشته باشند تا افزایش استحکام تسلیم در طول تغییر شکل را جبران کنند. در عملیات ماشینکاری، ماندن یا مالش ابزار بر روی سطح، لایه بریده شده را سخت می کند و سایش ابزار را تسریع می کند. برای یک قسمت بی رنگ با تلرانس های سخت، مانند واشر با نیاز به صافی یا اتصالات رزوه ای، ترتیب ماشینکاری و مسیر ابزار باید از عبورهای غیرضروری که روی سطح کار می کنند، جلوگیری کند.

این یک نگرانی نظری برای قطعات نازک نیست. واشرهایی با ضخامت کمتر از 1.5 میلی متر می توانند در حین بازپخت محلول یا عملیات حرارتی نهایی در صورت عدم پشتیبانی مناسب دچار اعوجاج شوند. واشرهای با قطر بزرگ ممکن است برای جلوگیری از تاب برداشتن لبه ها به سرعت خنک کننده کنترل شده نیاز داشته باشند. اینها جزئیات ساختگی هستند که باید در مرحله نقل قول مورد بحث قرار گیرند، نه اینکه در بازرسی مقاله اول کشف شوند.

پوشش سطح و تأثیر آن بر مقاومت در برابر خوردگی

خوردگی حفره ای و شکافی در ناپیوستگی های سطحی شروع می شود: خراشیدگی، آهن جاسازی شده، رنگ حرارتی ناشی از جوشکاری، و سطوح ماشینکاری ناصاف. برای 825 قطعه در سرویس کلرید، وضعیت سطح سطوح آب بندی و سطوح شکاف ساز مستقیماً بر عمر مفید تأثیر می گذارد.

پرداخت ماشینکاری شده Ra ≤ 0.8 میکرومتر برای سطوح عمومی مقاوم در برابر خوردگی معمولی است. ممکن است برای سطوح آب بندی بحرانی در خدمات دارویی یا شیمیایی با خلوص بالا، که هم مقاومت در برابر خوردگی و هم قابلیت تمیز کردن مورد نیاز است، الکتروپولیش تا Ra ≤ 0.2 میکرومتر مشخص شود. برای واشرهای موجود در آب دریا یا سرویس ترش، از بین بردن رنگ حرارتی و اطمینان از یک سطح تمیز و غیرفعال پس از ماشینکاری مهمتر از دستیابی به عدد Ra بسیار کم است.

چک های استاندارد و گواهینامه

هنگام خرید یک قسمت بی رنگ، گواهی مواد باید بر اساس شماره UNS مشخص شده و استاندارد قابل اجرا تأیید شود:

• آلیاژ 825: UNS N08825. لوله و لوله ممکن است به ASTM B423 / ASME SB423 مشخص شود. فرم های میله ای و آهنگری بسته به فرم محصول دارای مشخصات مختلفی هستند. انطباق NACE MR0175 باید به صراحت در گواهی ذکر شود در صورت نیاز به خدمات ترش.
• آلیاژ 800: UNS N08800 (یا N08810/N08811 برای 800H/800HT). استانداردهای محصول بر اساس فرم متفاوت است. استوک میله، صفحه، و آهنگری هر کدام دارای پوشش ASTM جداگانه هستند.

صفحه محصول واشر Incoloy موجود در وب‌سایت، توانایی ماشین‌کاری واشرهای Incoloy را با تلورانس‌ها و پرداخت‌های سطح مشخص نشان می‌دهد. برای سایر اشکال قطعات، مانند لوله یا قطعات ماشینکاری سفارشی، محدوده تولید موجود باید مستقیماً تأیید شود نه اینکه از صفحه واشر فرض شود.

سوالات متداول

آیا Incoloy 825 همیشه برای سرویس خورنده در مقایسه با 800 انتخاب بهتری است؟
خیر. آلیاژ 825 زمانی که خدمات شامل کلریدها، اسیدهای احیاکننده یا گاز ترش باشد، انتخاب بهتری است، زیرا افزودن‌های Mo و Cu آن مکانیسم‌ها را هدف قرار می‌دهند. آلیاژ 800 برای محیط‌های اکسیدکننده یا کربوره‌کننده در دمای بالا که در آن خوردگی به جای شیمی آبی توسط گرما ایجاد می‌شود، مناسب‌تر و مقرون به صرفه‌تر است. استفاده از 825 در یک کوره با دمای بالا بدون افزایش کارایی هزینه را افزایش می دهد.

آیا واشر Incoloy 800 در فلنج های آب دریا قابل استفاده است؟
توصیه نمی شود. آب دریا شرایط شکافی در سطوح واشر و سطوح کلرید ایجاد می کند که باعث ایجاد حفره می شود. آلیاژ 800 حاوی هیچ افزودن عمدی مولیبدن نیست، که عنصر آلیاژی اولیه برای مقاومت حفره‌ای در محیط کلرید است. واشرهای آلیاژی 825 محتوای Mo مورد نیاز برای این سرویس را فراهم می کنند.

تأییدیه NACE MR0175 در واقع برای قطعه Incoloy 825 به چه معناست؟
این بدان معنی است که این ماده الزامات استاندارد را برای مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس سولفیدی در محیط های حاوی H2S در محدوده تعریف شده استاندارد برآورده می کند. این مقاومت در برابر سوراخ شدن، خوردگی شکاف یا خوردگی کاهش وزن عمومی را تأیید نمی کند. اگر محتوای مو و شرایط سطحی برای شرایط خاص مناسب نباشد، یک قطعه می تواند مطابق با MR0175 باشد و همچنان در آب نمک ترش با کلرید بالا دچار حفره شود.

آیا ASTM B423 واشرهای Incoloy 825 را پوشش می دهد؟
شماره ASTM B423 لوله و لوله بدون درز را در UNS N08825 پوشش می دهد. واشرها و سایر فرم‌های ماشین‌کاری شده معمولاً با گواهی موادی که شماره UNS و شیمی را نشان می‌دهد به جای استاندارد فرم محصول برای واشرها خریداری می‌شوند. گواهی باید شیمی N08825 و هر گونه انطباق مورد نیاز NACE را تأیید کند.

چرا پرداخت سطح برای قطعه Incoloy در سرویس کلرید اهمیت دارد؟
گودال‌ها در عیوب سطحی که در آن کلریدها متمرکز شده و دسترسی به اکسیژن با محیط توده متفاوت است، شروع می‌شوند. یک سطح ماشینکاری شده ناهموار، رنگ حرارتی یا ذرات خارجی جاسازی شده محل شروع را ایجاد می کند. برای 825 در آب دریا یا آب نمک ترش، مشخص کردن یک سطح تمیز و مناسب غیرفعال شده بر روی سطوح آب بندی و رو به شکاف، روشی عملی برای حمایت از مقاومت ذاتی آلیاژ در برابر خوردگی است.

تطبیق آلیاژ با سرویس

انتخاب بین Incoloy 825 و 800 برای یک قسمت بی رنگ باید از مکانیسم تخریب غالب در محیط خدمات واقعی پیروی کند. اگر کلریدها، اسیدهای کاهنده یا H2S وجود داشته باشند و قطعه در محیط آبی یا مرطوب کار کند، محتوای مولیبدن، مس و نیکل 825 این تهدیدات خاص را برطرف می کند. اگر کاربرد در دمای بالا اکسیداسیون، کربوریزاسیون یا خدمات کوره خشک باشد، 800 یا انواع با مقاومت بالاتر آن خانواده مناسبی هستند.

برای واشرها و اجزای ماشین کاری شده در خدمات خورنده، تصمیم انتخاب باید هندسه شکاف، سطح پایان و جزئیات ساخت را نیز در نظر بگیرد که تعیین می کند آیا آلیاژ مشخص شده مطابق مورد نظر عمل می کند یا خیر. یک واشر تایید شده 825 با سطح ضعیف می تواند در سرویس کلرید شکست بخورد، همانطور که یک واشر 800 به درستی تکمیل شده نمی تواند جایگزین 825 در جایی که به مولیبدن نیاز است، شود.

برای بررسی مشخصات موجود واشر Incoloy، از جمله درجه مواد، میزان تحمل، و گزینه‌های پرداخت سطح، از صفحه محصول واشر Incoloy دیدن کنید. برای اشکال قطعات فراتر از واشرها، قبل از مشخص کردن، محدوده تولید فعلی را مستقیماً تأیید کنید.