310S vs Incoloy 800: Għażla ta' Liga Reżistenti għas-Sħana- għal Applikazzjonijiet ta' Forn u Kalkara

Introduzzjoni

L-inġiniera tal-forn, tal-kalkara u tal-ipproċessar-termali ta' rutina jiffaċċjaw l-istess deċiżjoni materjali: speċifika azzar li ma jissaddadx li jirreżistu s-sħana-kost effettiv-, jew iżidu għal liga tan-nikil-ħadid-kromju mibnija għal saħħa sostnuta ta' temperatura-għolja.Azzar li ma jissaddadx 310Su Incoloy 800 (inklużi l-varjanti 800H u 800HT) huma l-aktar żewġ kandidati komunement imqabbla għal din id-deċiżjoni. It-tnejn jirreżistu l-ossidazzjoni f'temperatura għolja, it-tnejn huma fabbrikati u wweldjati faċilment, u t-tnejn jidhru b'mod rutina fil-bibien tal-forn, muffles, tubi radjanti, u tagħmir tat-trattament tas-sħana-.

Il-prestazzjoni tagħhom tvarja drastikament, madankollu, ladarba jidħlu fl-istampa atmosferi carburizing, tagħbija mekkanika sostnuta, jew intervalli twal ta 'servizz. Dan l-artikolu jqabbel iż-żewġ ligi bejn il-kompożizzjoni, il-kapaċità tat-temperatura, ir-reżistenza għall-ossidazzjoni u l-karburizzazzjoni, is-saħħa tal-qsim tal-creep-, ir-rekwiżiti tal-fabbrikazzjoni, u l-ispiża totali tas-sjieda, sabiex l-inġiniera u x-xerrejja jkunu jistgħu jqabblu l-liga mal-applikazzjoni aktar milli bil-maqlub.

X'jiddistingwi 310S minn Incoloy 800 Metallurġikament?

Id-differenza fil-kompożizzjoni hija l-kawża ewlenija ta 'kull differenza fil-prestazzjoni downstream diskussa f'dan l-artikolu. 310S iġorr il-kromju bħala l-element primarju tal-liga tiegħu u n-nikil bħala stabilizzatur sekondarju tal-awstenite, u huwa għalhekk li huwa kklassifikat bħala azzar li ma jissaddadx aktar milli liga tan-nikil. Incoloy 800 jaqleb dak il-proporzjon: in-nikil huwa ż-żieda tal-ligi tal-maġġoranza, il-kromju huwa sekondarju, u l-ħadid jagħmel il-bilanċ aktar milli jkun il-metall bażiku. Il-kontenut ogħla tan-nikil huwa dak li jagħti lill-ligi tas-serje 800-ir-reżistenza tagħhom għad-diffużjoni tal-karbonju u s-saħħa miżmuma fit-temperatura - iżda n-nikil huwa wkoll l-input tal-materja prima li jiswa aktar, u huwa għalhekk li l-prodotti tas-serje Incoloy 800 iġorru premium ta 'spejjeż persistenti fuq 310S.

Sors: ASTM A240/A480 (310S); Speċifikazzjonijiet tal-mitħna ASTM B407/B408/B409 u UNS N08810 (Incoloy 800H). Il-firxiet huma limiti ta' speċifikazzjoni nominali; tivverifika kontra r-rapport tat-test tal-mitħna attwali.

Żewġ dettalji oħra tal-kompożizzjoni huma importanti għas-servizz tal-forn. L-ewwel, 310S huwa varjant baxx ta'-karbonju ta' grad standard 310 (li jippermetti sa 0.25% karbonju); il-karbonju aktar baxx f'310S itejjeb ir-reżistenza għas-sensitizzazzjoni u l-korrużjoni intergranulari wara l-iwweldjar. It-tieni, Incoloy 800H huwa nnifsu huwa varjant ta' daqs ikkontrollat tal--karbonju,-qamħ-kontrollat tal-bażi Incoloy 800, u Incoloy 800HT ikompli jissikka l-firxa tal-aluminju-flimkien-titanju - speċifikament kemm għall-irfinar tas-saħħa tal-forn kif ukoll għall-creepture} proċess-servizz tal-heater, li huwa diskuss fit-Taqsima 4.

Liema Liga Tiflaħ Temperaturi Operattivi Kontinwi Ogħla?

310S huwa komunement ikklassifikat għal reżistenza għall-ossidazzjoni kontinwa sa madwar 2,000 grad F (1,093 grad) u għal servizz intermittenti jew ħafif ċikliku għal firxa simili, minħabba l-kontenut għoli ta 'kromju tiegħu. Il-limitatur prattiku għal 310S fis-servizz tal-forn u l-kalkara mhuwiex l-iskala tal-ossidu - huwa sigma-formazzjoni tal-fażi. Wara espożizzjoni fit-tul bejn bejn wieħed u ieħor 1,200 grad F u 1,650 grad F (650–900 grad ), 310-azzar li ma jissaddadx tal-familja jistgħu jiffurmaw fażi sigma intermetallika fraġli li tnaqqas l-ebusija u d-duttilità tat-temperatura tal-kamra. Tagħmir li jiċċirkola minn din il-medda tat-temperatura ripetutament, bħal bibien tal-forn u komponenti tal-berner, huwa aktar espost għal dan l-effett minn tagħmir li jopera kontinwament fil-quċċata tal-firxa tat-temperatura.

Incoloy 800Hu 800HT huma kklassifikati għal servizz fit-tul sa madwar 2,000 grad F (1,093 grad ), b'eskursjonijiet ta' tul ta' żmien qasir possibbli 'l fuq minn dak bl-ispiża ta' telf ta 'saħħa aċċellerata u ossidazzjoni. Minħabba li l-ligi tas-serje 800-huma soluzzjoni-ittemprati f'minimu ta' 2,100 grad F (1,149 grad ) biex jipproduċu struttura tal-qamħ oħxon, aktar reżistenti għat-tkaxkir-, u minħabba li l-kontenut ogħla ta' nikil tagħhom irażżan l-istess mekkaniżmu ta' fażi sigma li jaffettwa r-retibbiltà u r-resistenza 310 tal-wisa ' porzjon tal-firxa operattiva tal-forn, inkluż permezz ta 'ċikli termali ripetuti.

Liema Liga Toffri Reżistenza Aħjar għal Atmosferi Ossidanti u Karburizzanti?

Ir-reżistenza għall-ossidazzjoni fiż-żewġ ligi tiġi primarjament mill-kromju, li jifforma skala protettiva tal-kromju-ossidu f'temperatura għolja. 310S fil-fatt iġorr aktar kromju minn Incoloy 800H (bejn wieħed u ieħor 25% kontra bejn wieħed u ieħor 21%), li hija raġuni waħda li 310S jibqa' atmosfera b'saħħitha u ekonomika ta' ossidazzjoni tal-arja. qxur, u ħardwer tal-berner.

Ir-reżistenza għall-karburizzazzjoni hija mekkaniżmu differenti, u dan huwa fejn iż-żewġ ligi jvarjaw l-aktar b'mod qawwi. It-trasferiment tal-karbonju fil-wiċċ tal-metall minn atmosfera rikka tal-karbonju-tiddependi ħafna fuq il-kontenut tan-nikil, minħabba li n-nikil għandu solubilità baxxa ħafna għall-karbonju u jnaqqas it-tixrid tiegħu 'l ġewwa. Dejta fuq il-post dwar tubi 800H fis-servizz tal-ipproċessar tal-idrokarburi tal-karburizzazzjoni-turi l-liga li żżomm id-duttilità u l-integrità strutturali wara snin ta' espożizzjoni, f'kundizzjonijiet fejn l-azzar inossidabbli tal-familja ta'-nikil 310-aktar baxx jikkarizza b'mod miżurabbli aktar malajr. Din hija r-raġuni primarja Incoloy 800H huwa l-materjal incumbent għal tubi tal-piroliżi tal-etilene, komponenti tal-forn tal-ikkrekkjar tal-idrokarburi, u basktijiet u attrezzaturi tat-trattament bis-sħana li jaraw ċikli ripetuti tal-karburizzazzjoni.

Paraguni ppubblikati tar-rata ta' korrużjoni-f'ambjenti tal-forn tar-raffineriji juru d-distakk: Ligi Incoloy 800H/800HT ġew imkejla f'madwar 0.15 mm/sena (6.0 mpy), kontra madwar 0.23 mm/sena (8.9 mpy) għal 310-familja kondizzjonijiet ta 'stainless steel. Rata ta 'korrużjoni aktar baxxa tissarraf direttament f'ħajja itwal tal-komponenti u inqas qtugħ mhux ippjanat għall-ispezzjoni jew is-sostituzzjoni.

Kif Qabbel il-Qawwa tal-Qtugħ u Stress-f'Temperatura Elevata?

It-tkessiq huwa d-deformazzjoni bil-mod,-dependenti mill-ħin tal-metall taħt tagħbija sostnuta f'temperatura għolja, u s-saħħa tal-qsim tal-istress-tiddeskrivi kemm jista' jġorr stress materjal qabel ma jinqasam wara numru partikolari ta' sigħat ta' servizz. Din il-proprjetà hija importanti għal kwalunkwe komponent tal-forn li jkun taħt tagħbija waqt li jkun jaħraq - tubu radjanti taħt pressjoni interna, hanger li jsostni refrattorju, jew kolja f'forn tal-piroliżi - b'mod distint minn komponenti li huma sempliċement esposti għas-sħana mingħajr tagħbija mekkanika sinifikanti, bħal muffle liner jew tarka.

310S joffri saħħa moderata ta' tqaxxir-, adegwata għal komponenti mgħobbija ħafifa. Incoloy 800H u 800HT ġew żviluppati speċifikament biex jestendu l-ħajja tal-qsim ta' creep-lil hinn minn dak li jipprovdu azzar inossidabbli tal-familja standard 800 jew 310-, permezz ta' kontenut ta' karbonju kkontrollat ​​(0.05–0.10%) u ttemprar ta' soluzzjoni ta' qamħ- oħxon f'minimu ta' grad 2, 100 F (grad F). Incoloy 800HT jissikka l-ispeċifikazzjoni tal-aluminju-u-titanju aktar minn hekk, għal applikazzjonijiet li jitolbu l-itwal ħajja ta 'servizz prattika taħt stress sostnut ta' temperatura għolja, bħal tubi tal-forn tal-etilene u kolji tal-piroliżi.

Sors: Miġbura minn dejta tal-ispeċifikazzjoni ASTM A240/B407/B409 u ppubblikati b'rata għolja ta' korrużjoni ta' temperatura- u studji tal-proprjetà mekkanika- għal 310/310H u Incoloy 800H/800HT fis-servizz tar-raffinerija u l-forn. Ivverifika l-permessi tad-disinn kontra l-Parti D attwali tat-Taqsima II tal-ASME jew l-edizzjoni tal-kodiċi applikabbli qabel l-ispeċifikazzjoni finali.

X'inhi d-differenza fl-ispiża, u meta l-premium huwa ġġustifikat?

In-nikil huwa konsistentement l-akbar sewwieq uniku tal-ipprezzar tas-soprataxxa tal-liga għaż-żewġ materjali, iżda Incoloy 800H/HT iġorr bejn wieħed u ieħor 50 fil-mija aktar nikil bil-piż minn 310S, u n-nikil tipikament jinnegozja f'multiplu sinifikanti tal-kromju u l-ħadid li jiffurmaw il-biċċa l-kbira tal-kontenut tal-liga ta '310S. Dan jagħmel il-ligi tas-serje 800-ix-xiri l-aktar għali fuq bażi ta' kull-lira jew kull-sieq lineari, qabel ma tiġi kkunsidrata l-fabbrikazzjoni.

Il-qafas ta' deċiżjoni li jirriżulta mit-tqabbil tekniku ta' hawn fuq huwa sempliċi. Speċifika 310S meta l-komponent jara atmosfera ossidanti nadifa, tagħbija mekkanika ħafifa jew mingħajr tagħbija, u qxur tal-forn, bibien, fannijiet, u tarki li ma jġorrux tagħbija-moderata ta' servizz-ħajja - huma komuni. Speċifika Incoloy 800H jew 800HT meta l-komponent ikun taħt tagħbija sostnuta f'temperatura, espost għal atmosfera karburizzanti jew sulfidizing, jew meta l-ispiża ta 'għeluq mhux ippjanat biex tissostitwixxi komponent fallut taqbeż sostanzjalment l-ispiża tal-materjal premium - tubi radjanti, ipproċessa-komponenti ta' heater, ethylene cracking coils, coils ta 'cracking{11} ta' sħana fit-tul huma komuni jaqbel.

Kif Ivarjaw ir-Rekwiżiti tal-Fabbrikazzjoni, l-Iwweldjar u t-Trattament tas-Sħana?

310S huwa soluzzjoni-ittemprat fil-medda ta '1,900–2,100 grad F (1,030–1,150 grad ) segwit minn tkessiħ rapidu, li jpoġġi l-karburi lura fis-soluzzjoni u jimmassimizza r-reżistenza għall-korrużjoni. Jekk it-tagħmir tal-familja 310-ra servizz estiż 'il fuq minn 1,200 grad F (650 grad ) u ffurmat fażi sigma, id-duttilità tista' ġeneralment tiġi restawrata bl-istess soluzzjoni-ċiklu ta' ttemprar; ittemprar mill-ġdid wara bejn wieħed u ieħor kull 1,000 siegħa ta 'servizz 'il fuq minn 1,200 grad F huwa intervall ta' manutenzjoni komunement ikkwotat għal tagħmir suxxettibbli għall-formazzjoni ta 'sigma.

Incoloy 800H u 800HT jeħtieġu ttemprar ta' soluzzjoni f'minimu ta' 2,100 grad F (1,149 grad) - notevolment ogħla mill-ittemprar użat għal 310S - speċifikament biex jipproduċi struttura ta' qamħ oħxon (tipikament ASTM daqs tal-qamħa Nru . 5 jew ħajja ta' tkabbir oħxon){1} Iż-żewġ ligi jistgħu jiġu ssaldjati permezz ta' ark tat-tungstenu tal-gass standard u proċessi tal-ark tal-metall protett b'metall tal-mili li jqabbel jew qrib-li jqabbel, u t-tnejn huma ffurmati konvenzjonalment kiesaħ-, għalkemm il-ligi tas-serje 800 jistgħu juru nisġa tal-wiċċ karatteristika ("qoxra tal-larinġ") wara li jiffurmaw kiesaħ qawwi minħabba d-daqs tal-qamħ oħxon tagħhom.

Liema Liga Għandek Tispeċifika għall-Komponenti Komuni tal-Kalkara u tal-Kalkara?

Sors: Gwida ġenerali tal-għażla bbażata fuq proprjetajiet dokumentati tal-liga u prattika komuni tal-forn/kalkara industrijali. L-għażla speċifika tal-komponent-għandha tqis il-kimika attwali tal-atmosfera, il-klassifikazzjoni tal-pressjoni, il-frekwenza taċ-ċikli termali, u l-kodiċi tad-disinn applikabbli.

Mistoqsijiet Frekwenti

Q: Jistgħu 310S u Incoloy 800H jintużaw minflok xulxin fl-istess forn?

A: Mhux ġeneralment. Għandhom rati ta 'espansjoni termali differenti u imġieba ta' creep differenti, għalhekk it-taħlit tagħhom f'assemblaġġ wieħed iwweldjat taħt tagħbija jista 'joħloq stress differenzjali. Fejn iż-żewġ ligi jidhru fl-istess forn, huma tipikament użati f'komponenti separati, appoġġjati b'mod indipendenti - pereżempju, qoxra 310S b'tubi interni Incoloy 800H.

Q: Incoloy 800 huwa l-istess bħal Incoloy 800H jew 800HT?

A: Le Standard Incoloy 800 (UNS N08800) jippermetti firxa usa 'tal-karbonju u ma jġorrx il--qamħ oħxon, ittemprar ta' soluzzjoni ta' temperatura-għoli li jagħti 800H (UNS N08810) u 800HT (UNS N08811) is-saħħa superjuri tagħhom ta' creepture{{9}. Fl-ispeċifikazzjonijiet attwali tal-forn u tal-proċess-heater, 800H u 800HT ħadu post l-istandard 800.

Q: 310S jeħtieġ trattament tas-sħana wara-weldjatura?

A: Mhux għar-reżistenza għall-korrużjoni fil-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet tal-forn, peress li 310S huwa grad baxx ta '-karbonju b'reżistenza tajba għas-sensitizzazzjoni relatata tal-weldjatura-. Jekk it-tagħmir jara servizz estiż fil-medda tal-iffurmar ta' sigma-fażi-, ittemprar ta' soluzzjoni perjodika - mhux ħelsien mill-istress - huwa t-trattament korrettiv xieraq, mhux rekwiżit ta' rutina ta' wara-weldjatura.

Q: X'inhu l-limitu prattiku tat-temperatura għal servizz kontinwu 310S?

A: Madwar 2,000 grad F (1,093 grad ) għal servizz ossidanti kontinwu, bil-caveat li tagħmir ċikl fuq il-medda 1,200-1,650 grad F (650-900 grad ) ripetutament huwa espost għal sigma-fażi ta 'fraġilità perjodika għandha tiġi evalwata maż-żmien.

Q: Għaliex il-kontenut tan-nikil jimporta tant għar-reżistenza tal-karburizzazzjoni?

A: Il-karbonju għandu solubilità baxxa ħafna fin-nikil u jinfirex fih aktar bil-mod milli fil-ħadid jew fil-kromju. Minħabba li Incoloy 800H iġorr bejn wieħed u ieħor 30-35% nikil kontra bejn wieħed u ieħor 19-22% għal 310S, il-karbonju jippenetra l-wiċċ tiegħu aktar bil-mod taħt kundizzjonijiet identiċi ta 'karburizzazzjoni, li hija r-raġuni ewlenija 800H tegħleb l-istainless steel 310-familja f'atmosferi ta' forn ta 'karburizzazzjoni.