
27-10-2569
สรุป: คู่มือนี้เปรียบเทียบโลหะผสมนิกเกิล Inconel, Incoloy, Hastelloy และ Monel ซึ่งครอบคลุมถึงขีดจำกัดอุณหภูมิ ความต้านทานการกัดกร่อน การหล่อ และความสามารถในการขึ้นรูปสำหรับการเลือกชิ้นส่วนอะไหล่ทางอุตสาหกรรม
คู่มือนี้ครอบคลุมเกรดโลหะผสมนิกเกิลที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย รวมถึง Inconel, Incoloy, Hastelloy และ Monel พร้อมข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับขีดจำกัดอุณหภูมิ ความต้านทานการกัดกร่อน การหล่อ และความสามารถในการขึ้นรูป เพื่อรองรับการเลือกวัสดุชิ้นส่วนอะไหล่ทางอุตสาหกรรม
ชิ้นส่วนโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐานและเหล็กกล้าคาร์บอนเมื่ออุปกรณ์เผชิญกับความร้อนสูงอย่างต่อเนื่อง ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง หรือการรับภาระทางกลและสารเคมีรวมกัน
ทั้งส่วนประกอบโลหะผสมนิกเกิลหล่อและช่องว่างโลหะผสมนิกเกิลกลึงทำหน้าที่ที่สำคัญในอุตสาหกรรมกระบวนการหนัก
โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเป็นวัสดุโลหะที่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบหลัก ผสมกับโครเมียม โมลิบดีนัม เหล็ก ทองแดง และองค์ประกอบอื่นๆ เพื่อปรับแต่งคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อน
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดคือประสิทธิภาพที่มั่นคงภายใต้แรงกดดันร่วมที่ทำให้เหล็กธรรมดาเสื่อมคุณภาพ: การคืบของอุณหภูมิสูง การเกิดออกซิเดชัน การเกิดรูพรุน การกัดกร่อนของรอยแยก และการโจมตีโดยตัวกลางที่มีกรดหรือคลอไรด์สูง
ความแตกต่างที่สำคัญคือแยกส่วนประกอบโลหะผสมนิกเกิลที่ขึ้นรูปแล้วและชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลที่หล่อขึ้นรูป
รูปแบบที่ขึ้นรูปแล้วจะถูกหลอมหรือรีดจากนั้นจึงกลึงด้วยเครื่อง CNC ให้การควบคุมเกรนที่เข้มงวดยิ่งขึ้นและความต้านทานแรงดึงที่เหนือกว่าสำหรับการออกแบบที่มีโหลดสูง
ชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลหล่อซึ่งผลิตโดยการหล่อแบบลงทุนสูง เหมาะกับรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น ขอบวาล์ว หัวฉีด และเม็ดมีดที่สึกหรอแบบกำหนดเอง ซึ่งการสร้างรูปร่างใกล้ตาข่ายช่วยลดงานตัดเฉือนทั้งหมด
การแยกแยะวัสดุเหล่านี้จากส่วนประกอบโลหะผสมสเตลไลท์จะเป็นประโยชน์

ในขณะที่โลหะผสมโคบอลต์ Stellite มีคุณสมบัติเป็นเลิศในด้านการสึกหรอจากการเสียดสี การเกิดโพรงอากาศ และการขัดผิวแข็ง โลหะผสมนิกเกิลถูกเลือกมาเพื่อการต้านทานการกัดกร่อนและความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่อุณหภูมิสูงเป็นหลัก
แต่ละกลุ่มจะเติมข้อกำหนดเฉพาะด้านอะไหล่แยกกัน
โลหะผสมนิกเกิลถูกจัดกลุ่มตามระบบการผสมและจุดแข็งของประสิทธิภาพหลัก สี่ตระกูลครองคำสั่งซื้อส่วนประกอบสั่งทำพิเศษทางอุตสาหกรรม: Inconel, Incoloy, Hastelloy และ Monel
เกรดอินโคเนลคือโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม ซึ่งมักมีการเติมโมลิบดีนัม ไนโอเบียม หรือไทเทเนียม
ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาความแข็งแรงและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง
ชิ้นส่วนโลหะผสม Inconel ที่ได้รับการระบุอย่างแพร่หลายมากที่สุด 2 ชิ้น ได้แก่ อินโคเนล 625 และอินโคเนล 718.
Inconel 718 ใช้การชุบแข็งแบบตกตะกอนเพื่อให้ได้แรงดึงและความต้านทานการคืบสูง ทำให้เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับฮาร์ดแวร์ส่วนที่ร้อนที่โหลด
Inconel 625 อาศัยการเสริมความแข็งแรงให้กับสารละลายของแข็ง โดยมีความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนของคลอไรด์ได้ดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อนในสื่อผสมได้กว้างขึ้น
เกรดอินคอลอยย์คือโลหะผสมของเหล็ก-นิกเกิล-โครเมียม
ปริมาณธาตุเหล็กช่วยลดต้นทุนวัตถุดิบเมื่อเทียบกับเกรด Inconel ที่อุดมด้วยนิกเกิลบริสุทธิ์ ในขณะที่ยังคงความต้านทานต่อการกัดกร่อนของน้ำที่อุณหภูมิปานกลางได้ดี
Incoloy 825 คือเกรดเรือธงในกลุ่มนี้
ปรับสมดุลความต้านทานต่อกรดซัลฟิวริก กรดฟอสฟอริก และการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ ซึ่งเป็นทางเลือกทั่วไปสำหรับอุปกรณ์เคมีและบ่อน้ำมันขั้นปลาย
Hastelloy เป็นตระกูลโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม-โครเมียมที่สร้างขึ้นสำหรับการกัดกร่อนทางเคมีอย่างรุนแรง
ปริมาณโมลิบดีนัมที่สูงทำให้ชิ้นส่วนโลหะผสม Hastelloy มีความทนทานต่อการลดกรด กระแสกรดผสม และของเหลวในกระบวนการที่มีคลอไรด์
กลุ่มผลิตภัณฑ์นี้คือการพิจารณาครั้งแรกสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ ท่อร่วมส่งกำลัง และส่วนปิดวาล์วที่สัมผัสกับตัวกลางทางเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งเหล็กกล้าไร้สนิมหรือ Inconel มาตรฐานเกิดความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว
โลหะผสมโมเนลเป็นโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดงที่มีโครเมียมน้อยที่สุด Monel 400 เป็นเกรดที่พบมากที่สุด
มีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการกัดเซาะของกรดไฮโดรฟลูออริกและการกัดเซาะของน้ำทะเล โดยมีความเหนียวที่ดีและการตัดเฉือนค่อนข้างง่ายกว่าเมื่อเทียบกับเกรดนิกเกิลอัลลอยด์สูงหลายเกรด
มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการจัดการทางทะเล การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และกรดไฮโดรฟลูออริก
| เกรดล้อแม็ก | องค์ประกอบที่สำคัญ | อุณหภูมิบริการต่อเนื่องสูงสุด | สื่อต้านทาน | ความสามารถในการหล่อ | ความยากในการตัดเฉือน | อะไหล่ทั่วไป |
|---|---|---|---|---|---|---|
| อินโคเนล 625 | Ni-Cr-Mo-Nb | 980°ซ | สารออกซิไดซ์, คลอไรด์, น้ำทะเล | ปานกลาง; มีแนวโน้มที่จะฉีกขาดร้อน | สูง แข็งตัวงานได้ | ซีลกังหันแก๊ส หัวฉีดเคมี ตัววาล์ว |
| อินโคเนล 718 | Ni-Cr-Mo-Nb-Ti | 700°ซ | อากาศที่มีอุณหภูมิสูง มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย | ยุติธรรม; ไวต่ออัตราการหล่อเย็นของการหล่อ | สูงมาก; ต้องใช้เครื่องมือที่เข้มงวด | จานกังหัน ปลั๊กวาล์วแรงดันสูง ตัวยึด |
| อินคอลอยย์ 825 | Ni-Fe-Cr-Mo-Cu | 540°ซ | กรดซัลฟูริก, กรดฟอสฟอริก, น้ำเกลือ | ดี | ปานกลาง | แผ่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ส่วนประกอบท่อบ่อน้ำมัน |
| เกรดเฮสเทลลอย | Ni-Mo-Cr | 700–1,090°C (ขึ้นอยู่กับเกรด) | กรดผสม กระแสเคมีรีดิวซ์/ออกซิไดซ์ | ปานกลาง | สูง | ภายในเครื่องปฏิกรณ์ แผ่นปิดวาล์วเคมี แผ่นปาก |
| โมเนล 400 | นิ-คู | 480°ซ | น้ำทะเล กรดไฮโดรฟลูออริก ตัวกลางอัลคาไลน์ | ดี | ต่ำ-ปานกลาง | บ่าวาล์วทางทะเล เพลาปั๊ม อุปกรณ์ท่อน้ำทะเล |
หมายเหตุ: Hastelloy ครอบคลุมหลายเกรดที่แตกต่างกัน ช่วงอุณหภูมินี้เป็นข้อมูลอ้างอิงแบบกว้างๆ ตรวจสอบขีดจำกัดกับเอกสารข้อมูลสำหรับเกรด Hastelloy ที่แน่นอนของคุณเสมอ
เมื่อเปรียบเทียบชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลสำหรับโครงการ ประสิทธิภาพสามประเภทเป็นตัวขับเคลื่อนการตัดสินใจด้านข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่ ได้แก่ ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการกัดกร่อน และพฤติกรรมทางกล
เกรด Inconel เป็นผู้นำในหมวดหมู่นี้ Inconel 625 รักษาความเสถียรของพื้นผิวต่อการเกิดออกซิเดชันได้สูงถึงประมาณ 980°C ในอากาศที่สะอาด ในขณะที่ Inconel 718 ถูกจำกัดไว้ที่อุณหภูมิต่อเนื่องที่ต่ำกว่า เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอนจะพังทลายลงที่ความร้อนจัด

Hastelloy สามารถต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ดี แต่ประสิทธิภาพการคืบเชิงกลไม่ตรงกับ Inconel ในบริการโหลดร้อนที่มีระยะเวลายาวนาน
Monel และ Incoloy ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษอย่างยั่งยืน ความแรงของพวกมันจะลดลงอย่างรวดเร็วเกินขีดจำกัดอุณหภูมิที่กำหนด
หมายเหตุสำคัญ: การจัดระดับอุณหภูมิที่เผยแพร่ใช้กับบริการอากาศบริสุทธิ์
ไอระเหยที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซัลเฟอร์ หรือสภาพแวดล้อมเกลือหลอมเหลวจะลดอุณหภูมิในการทำงานที่ปลอดภัยลงอย่างมาก
โลหะผสมแต่ละตระกูลมีจุดแข็งและจุดบอดที่ชัดเจน:
ความล้มเหลวด้านข้อมูลจำเพาะหลายอย่างเกิดขึ้นเมื่อวิศวกรเลือกโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงโดยไม่ตรวจสอบความเข้ากันได้กับของไหลในกระบวนการจริง
Inconel 718 โดดเด่นด้วยความแข็งแรงที่ให้ผลผลิตสูงหลังจากการชุบแข็งตามอายุ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้สำหรับการหมุนแบบรับน้ำหนักและส่วนประกอบที่มีแรงดัน
Inconel 625 มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้องต่ำกว่า แต่มีความสามารถในการขึ้นรูปและความคล่องตัวในการกัดกร่อนได้ดีกว่า
Monel 400 ให้ความเหนียวและทนต่อแรงกระแทกได้ดี ซึ่งเหมาะกับชิ้นส่วนปั๊มและวาล์วที่รับแรงกระแทก
ความสามารถในการผลิตส่งผลโดยตรงต่อเวลาในการผลิต ต้นทุน และคุณภาพชิ้นส่วนขั้นสุดท้ายสำหรับทั้งส่วนประกอบโลหะผสมนิกเกิลที่หล่อและช่องว่างโลหะผสมนิกเกิลที่กลึงขึ้นรูป
โลหะผสมนิกเกิลได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นวัสดุที่ตัดเฉือนได้ยาก แม้ว่าความยากจะแตกต่างกันไปตามเกรดก็ตาม
โลหะผสมนิกเกิลที่มีโครเมียมและโมลิบดีนัมในปริมาณสูงมีความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกร้าวจากความร้อนในระหว่างการแข็งตัว
Inconel 718 มีความไวต่อการไล่ระดับความร้อนในการหล่อเป็นพิเศษ
การหล่อการลงทุน โรงหล่อจะต้องควบคุมอุณหภูมิการเท การอุ่นแม่พิมพ์ และลำดับการทำความเย็นเพื่อลดความพรุนและน้ำตาที่ร้อน

Monel 400 และ Incoloy 825 มีความสามารถในการหล่อได้ดีที่สุดในกลุ่ม และให้อภัยได้มากกว่าสำหรับการหล่อแบบผนังบางที่ซับซ้อน
Hastelloy และ Inconel 625 ต้องการการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดยิ่งขึ้น และมักจะมีอัตราการคัดแยกที่สูงขึ้น
เมื่อมีการผลิตช่องว่างการหล่อ การหล่อโลหะผสมนิกเกิลส่วนใหญ่ยังคงต้องการการตกแต่งด้วย CNC ที่มีความแม่นยำ
การชุบแข็งงานถือเป็นความท้าทายหลักของการตัดเฉือน ความร้อนจากการตัดเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วที่คมตัดเครื่องมือ ส่งผลให้การสึกหรอด้านข้างเร็วขึ้น
โรงงานใช้ความเร็วพื้นผิวต่ำ รูปทรงเครื่องมือคราดบวก และการไหลของน้ำหล่อเย็นที่เพียงพอสำหรับอินโคเนลและ Hastelloy
เครื่องจักร Monel 400 พร้อมใช้งานมากกว่ามาก ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เครื่องจักรน้ำทะเลนั้นได้รับความนิยมจากเครื่องจักรแบบกำหนดเอง
Inconel 718 เป็นรุ่นที่มีความต้องการมากที่สุด โรงงานหลายแห่งใช้เครื่องมือเซรามิกหรือคาร์ไบด์เคลือบและมีอัตราป้อนต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงชั้นผิวที่แข็งตัวจากการทำงาน
ข้อกำหนดในการอบชุบด้วยความร้อนมีความแตกต่างกันอย่างมาก: Inconel 718 ต้องใช้การชุบแข็งตามอายุเพื่อปลดล็อกความแข็งแรงสูงสุด ในขณะที่ Inconel 625 และ Hastelloy โดยปกติจะมีจำหน่ายในสภาวะที่ผ่านการอบอ่อนด้วยสารละลาย
การคลายความเค้นเป็นมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลที่หล่อและกลึงหนัก เพื่อลดความเค้นตกค้างและการบิดเบี้ยว
ชิ้นส่วนบริการที่สำคัญมักต้องมีการตรวจสอบ NDT รวมถึงการทดสอบการแทรกซึม การทดสอบด้วยภาพรังสี หรือการตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดทางอุตสาหกรรมสำหรับการใช้น้ำมันและก๊าซ พลังงาน หรือการบินและอวกาศ
กลุ่มโลหะผสมนิกเกิลแต่ละกลุ่มจะจับคู่กับกลุ่มภาคอุตสาหกรรมที่กำหนดโดยเงื่อนไขของกระบวนการ
อุปกรณ์ตกแต่งวาล์วน้ำมันและแก๊ส ส่วนประกอบโช้ค อุปกรณ์เชื่อมต่อหลุมผลิต และ ตัวคั่นภายในบ่อยครั้ง ใช้เกรด Inconel 625, Incoloy 825 และ Hastelloy
โลหะผสมเหล่านี้ต้านทานการกัดกร่อนของน้ำเกลือเปรี้ยว คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่โจมตีเหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐาน
ซีลทางเดินก๊าซร้อนของกังหันก๊าซ ฮาร์ดแวร์ห้องเผาไหม้ และส่วนประกอบวาล์วบายพาสกังหันไอน้ำ โดยทั่วไปจะระบุชิ้นส่วนโลหะผสม Inconel สำหรับการต้านทานการคืบและการเกิดออกซิเดชันภายใต้การทำงานที่อุณหภูมิสูงแบบวนรอบ
Hastelloy เป็นตัวเลือกหลักสำหรับเครื่องปฏิกรณ์เคมี หัวฉีดผสม ทริมวาล์วควบคุม และท่อร่วมถ่ายโอนที่สัมผัสกับกรดผสม คลอไรด์ และตัวกลางออกซิไดซ์
Monel 400 ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับวาล์วน้ำทะเล ส่วนประกอบปั๊ม และตัวยึด
ทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลสม่ำเสมอได้ดีกว่าสเตนเลสเกรดทั่วไปหลายเกรด แม้ว่าจะไม่ต้านทานการกัดกร่อนที่ได้รับอิทธิพลจากจุลชีววิทยาภายใต้สภาวะนิ่งก็ตาม
ฮาร์ดแวร์การบินและอวกาศอาศัย Inconel 718 เป็นอย่างมากสำหรับส่วนประกอบกังหันและโครงสร้าง
การใช้งานเหล่านี้ต้องการการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุอย่างครบถ้วน รายงานผลการทดสอบที่ได้รับการรับรอง และรอบการบำบัดความร้อนที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด
การเลือกเกรดโลหะผสมนิกเกิลที่ถูกต้องจำเป็นต้องรักษาสมดุลของตัวแปรหลัก 4 ประการ ได้แก่ อุณหภูมิในการทำงาน ตัวกลางในกระบวนการ โหลดทางกล และต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด
เริ่มต้นด้วยการบันทึกอุณหภูมิในการทำงานอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิสูงสุด เคมีของของไหล pH ความเข้มข้นของคลอไรด์ และดูว่าสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์หรือลดลงหรือไม่
ถัดไป กำหนดข้อกำหนดทางกล เช่น โหลดคงที่ ความล้าแบบเป็นรอบ ความดัน และการสึกหรอ
หากอุณหภูมิสูงและการโหลดมีความสำคัญ โดยปกติแล้ว Inconel จะเป็นจุดเริ่มต้น
หากความเสี่ยงหลักคือการกัดกร่อนของกรดที่มีความเข้มข้น ให้ประเมิน Hastelloy
สำหรับบริการน้ำทะเลหรือ HF โมเนล 400 มักจะเหมาะสม
สำหรับการกัดกร่อนปานกลางที่มีแรงกดดันด้านงบประมาณ Incoloy 825 เป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่ง
ห้ามเปลี่ยนเกรดตามราคาเพียงอย่างเดียว โลหะผสมที่มีต้นทุนต่ำกว่าซึ่งล้มเหลวก่อนกำหนดจะสร้างต้นทุนการปิดระบบและการเปลี่ยนที่สูงขึ้นมาก
Hastelloy และ Inconel 718 มีต้นทุนวัสดุและการตัดเฉือนสูงที่สุด
Monel และ Incoloy เสนอจุดเริ่มต้นที่มีต้นทุนต่ำกว่าเมื่อขอบเขตประสิทธิภาพตรงกับสภาพแวดล้อมการปฏิบัติงาน
ผู้ซื้อหลายรายยังประเมินด้วยว่าการหุ้มแบบซ้อนทับสามารถตอบสนองความต้องการแทนที่จะเป็นชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลที่เป็นของแข็งทั้งหมดหรือไม่
อินโคเนลได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและต้านทานการเกิดออกซิเดชัน Hastelloy ให้ความสำคัญกับความต้านทานต่อกรดผสมที่มีฤทธิ์รุนแรงและลดสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
โดยทั่วไปแล้ว Hastelloy มีประสิทธิภาพเหนือกว่า Inconel ในการให้บริการทางเคมีขั้นรุนแรง ในขณะที่ Inconel เป็นที่นิยมสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างที่ร้อน
ไม่ Inconel 718 มีหน้าต่างการหล่อที่แคบกว่าและมีความไวต่อการแตกร้าวจากความร้อนสูงกว่า ทำให้ต้องมีการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดกว่าเมื่อเทียบกับ Inconel 625
โรงหล่อมักจะเพิ่มความหนาของผนัง หรือใช้การออกแบบประตูรั้วที่ประณีตเพื่อลดอัตราการปฏิเสธสำหรับการหล่อ Inconel 718
Monel 400 ทำงานได้ดีในกรดไฮโดรฟลูออริกเจือจางและปราศจากอากาศ ประสิทธิภาพการทำงานของกรดไฮโดรคลอริกขึ้นอยู่กับความเข้มข้น อุณหภูมิ และการเติมอากาศเป็นอย่างมาก ออกซิเจนละลายน้ำและสารปนเปื้อนออกซิไดซ์เร่งการกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว
ชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลที่ขึ้นรูปแล้วเริ่มต้นจากการหลอมหรือรีด และกลึงด้วยเครื่องจักร CNC ให้ความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้นและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น
ชิ้นส่วนโลหะผสมนิกเกิลหล่อขึ้นรูปด้วยการหล่อ ซึ่งเหมาะกับรูปทรงที่ซับซ้อนมากกว่า และมักจะลดต้นทุนสำหรับการออกแบบชิ้นส่วนอะไหล่ที่ซับซ้อน