Alloy 800, Alloy 800H, Alloy 800HT - Stop Niklu

Stop niklu Alloy 800, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT i zamienniki według UNS, ASTM A182/SA182, JIS G 4902:2019, EN 10216-5:2021

Incoloy 800, N08810, alloy 800 – opis

Alloy 800 (N08810) to stop żelazowo-niklowo-chromowy, zaprojektowany jako lżejsza i tańsza alternatywa dla stopów od podstawie niklowej. Opiera się utlenianiu i może być stosowany w umiarkowaniu korozyjnych środowiskach.

N08810 / alloy 800H to wariant alloy 800, który ma lepsze własności mechaniczne w wysokiej temperaturze, stąd może być stosowane w temperaturze powyżej 650°C.

N08811 / alloy 800HT to ulepszony wariant alloy 800 z wyższą minimalną ilością aluminium i tytanu. Cechuje się lepszą wytrzymałością w wysokiej temperaturze, żaroodpornością i żarowytrzymałością.

Zastosowanie

Alloy 800 został po raz pierwszy wprowadzony jako materiał osłonowy dla elementów pieców elektrycznych. Obecnie jest on stosowany w wysokotemperaturowych środowiskach petrochemicznych przy przetwórstwie benzyny i ciężkich olejów. Stosowany też w inżynierii jądrowej.

Alloy 800H stosowany jest w przemyśle petrochemicznym i przy obróbce termicznej.

Alloy 800HT stosowany jest w przemyśle petrochemicznym i przy obróbce termicznej w środowiskach o większym stopniu uciążliwości.

Alloy 800 / 800H / 800HT - własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne i mechaniczne nie różnią się znacząco pomiędzy alloy 800, alloy 800H i alloy 800HT, szczególnie w temperaturach poniżej 650°C. Stąd, o ile nie zaznaczono wyraźnie, poniższe wskazania dotyczą wszystkich trzech stopów.

Własności fizyczne i mechaniczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 7,94 g/cm³
• Oporność elektryczna: 0,989 μΩ⋅m
• Ciepło właściwe: 502 J/kg⋅K
• Przenikalność magnetyczna: 1,0092 ; 16kA/m
• Temperatura topnienia: 1357-1385 °C
• Temperatura Curie: -115 °C
• Moduł sprężystości wzdłużnej: 193 GPA
• Twardość: 138 HRB

Oporność elektryczna w zależności od temperatury:

• 100°C: 0,989 μΩ⋅m
• 200°C: 1,035 μΩ⋅m
• 300°C: 1,089 μΩ⋅m
• 400°C: 1,127 μΩ⋅m
• 500°C: 1,157 μΩ⋅m
• 600°C: 1,191 μΩ⋅m
• 700°C: 1,223 μΩ⋅m
• 800°C: 1,266 μΩ⋅m
• 900°C: 1,283 μΩ⋅m
• 1000°C: 1,291 μΩ⋅m

Współczynnik przewodzenia ciepła w zależności od temperatury:

• 100°C: 13 W/(m*K)
• 200°C: 14,7 W/(m*K)
• 300°C: 16,3 W/(m*K)
• 400°C: 17,9 W/(m*K)
• 500°C: 19,5 W/(m*K)
• 600°C: 21,1 W/(m*K)
• 700°C: 22,8 W/(m*K)
• 900°C: 21,1 W/(m*K)
• 1000°C: 31,9 W/(m*K)

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w zależności od temperatury:

• 26-500°C: 16,8 *10^-6m/(m*K)
• 26-600°C: 17,1 *10^-6m/(m*K)
• 26-700°C: 17,5 *10^-6m/(m*K)
• 26-800°C: 18 *10^-6m/(m*K)

Średni współczynnik sprężystości prętów w zależności od temperatury:

• 100°C: 191,3 GPa
• 200°C: 184,8 GPa
• 300°C: 178,3 GPa
• 400°C: 171,6 GPa
• 500°C: 165 GPa
• 600°C: 157,7 GPa
• 700°C: 150,1 GPa
• 800°C: 141,3 GPa

Wytrzymałość na rozciąganie stopu Incoloy 800 (dla najczęściej spotykanych przekrojów, im przekrój mniejszy tym wytrzymałość wyższa):

• Pręty w stanie wyżarzonym: 517-690 MPa
• Pręty w stanie wykończonym na gorąco: 552-827 MPa
• Pręty ciągnięte na zimno: 690-1034 MPa
• Płyty gorącowalcowane: 552-758 MPa
• Płyty w stanie wyżarzonym: 517-724 MPa
• Taśmy w stanie wyżarzonym: 517-690 MPa
• Tuby w stanie wykończonym na gorąco: 517-724 MPa
• Tuby ciągnięte na zimno i wyżarzone: 517-690 MPa
• Drut w stanie wyżarzonym: 552-758 MPa

Granica plastyczności stopu Incoloy 800 (dla najczęściej spotykanych przekrojów, im przekrój mniejszy tym wyższe wartości):

• Pręty w stanie wyżarzonym: 207-414 MPa
• Pręty w stanie wykończonym na gorąco: 241-621 MPa
• Pręty ciągnięte na zimno: 517-862 MPa
• Płyty gorącowalcowane: 207-448 MPa
• Płyty w stanie wyżarzonym: 207-414 MPa
• Taśmy w stanie wyżarzonym: 207-379 MPa
• Tuby w stanie wykończonym na gorąco: 172-414 MPa
• Tuby ciągnięte na zimno i wyżarzone: 207-414 MPa
• Drut w stanie wyżarzonym: 241-448 MPa

Wydłużenie stopu Incoloy 800 (dla najczęściej spotykanych przekrojów, im przekrój mniejszy tym mniejsze wydłużenie):

• Pręty w stanie wyżarzonym: 60-30%
• Pręty w stanie wykończonym na gorąco: 50-25%
• Pręty ciągnięte na zimno: 30-10%
• Płyty gorącowalcowane: 50-25%
• Płyty w stanie wyżarzonym: 50-30%
• Taśmy w stanie wyżarzonym: 50-30%
• Tuby w stanie wykończonym na gorąco: 50-30
• Tuby ciągnięte na zimno i wyżarzone: 50-30
• Drut w stanie wyżarzonym: 45-25

Naprężenie zrywające w zależności od temperatury i długości testu:

• Temperatura 650°C:
  • Dł. testu 100 h: 220 MPa
  • Dł. testu 1000 h: 145 MPa
  • Dł. testu 10 000 h: 121 MPa
  • Dł. testu 30 000 h: 103 MPa
  • Dł. testu 50 000 h: 97 MPa
  • Dł. testu 100 000 h: 90 MPa
• Temperatura 760°C:
  • Dł. testu 100 h: 115 MPa
  • Dł. testu 1000 h: 69 MPa
  • Dł. testu 10 000 h: 50 MPa
  • Dł. testu 30 000 h: 43 MPa
  • Dł. testu 50 000 h: 40 MPa
  • Dł. testu 100 000 h: 37 MPa
• Temperatura 870°C:
  • Dł. testu 100 h: 45 MPa
  • Dł. testu 1000 h: 33 MPa
  • Dł. testu 10 000 h: 24 MPa
  • Dł. testu 30 000 h: 21 MPa
  • Dł. testu 50 000 h: 19 MPa
  • Dł. testu 100 000 h: 17 MPa
• Temperatura 925°C:
  • Dł. testu 10 000 h: 13 MPa
  • Dł. testu 30 000 h: 11 MPa
  • Dł. testu 50 000 h: 10 MPa
  • Dł. testu 100 000 h: 8,3 MPa
• Temperatura 980°C:
  • Dł. testu 10 000 h: 8,3 MPa
  • Dł. testu 30 000 h: 6,9 MPa
  • Dł. testu 50 000 h: 6,5 MPa
  • Dł. testu 100 000 h: 6,2 MPa

Udarność Charpy'ego dla płyt w stanie wyżarzonym:

• -253°C: 99 J
• -196°C: 106 J
• -78°C: 122 J
• w temperaturze pokojowej: 122 J

Odporność na korozję

Alloy 800 ma dobrą odporność na utlenianie i jest odporne na odsiarczkowe pękanie naprężeniowe, szczególnie w środowisku kwasów politionowych i jonów chlorkowych. Towarzyszy temu odporność na wiele kwasów organicznych i nieorganicznych. Zwykle jednak nie jest stosowany w temperaturze powyżej 650°C. Alloy 800H wykazuje się lepszą odpornością na utlenianie, nawęglanie i nitrowanie w temperaturze powyżej 650°C. Alloy 800 HT może być stosowany w jeszcze wyższych temperaturach (typowo do 925°C), ze względu na lepsze własności mechaniczne.

Przeanalizujmy odporność korozyjną w poszczególnych środowiskach. Przy każdym wyniku zaznaczono konkretnie, którego stopu dotyczy badanie. W większości wypadków jednak wyniki można uznać za reprezentatywne dla wszystkich ww. stopów.

Kwas azotowy HNO₃ - doskonała odporność alloy 800 w stężeniach do 70% i w temperaturach do temperatury wrzenia.

Korozja atmosferyczna - dobra odporność alloy 800. Wyniki 20 letniej próby przeprowadzonej niedaleko ocenau na Kure Beach wykazały średnią utratę masy równą 27,9 mg/dm² i średnią głębokość wżerów na poziomie mniejszym niż 0,025 mm.

Kwasy organiczne - na ogół dobra odporność wszystkich trzech stopów.

Woda morska - dobra odporność.

Prędkość korozji stopu incoloy 800 dla często spotykanych korozyjnych mediów wynosi (badania laboratoryjne w temperaturze 80°C):

• Kwas octowy CH₃COOH, 10%: 0,0003 mm/rok
• Siarczan glinu Al₂(SO₄)₃, 5%: 0,0003 mm/rok
• Chlorek amonu NH₄Cl, 5%: 0,0006 mm/rok
• Wodorotlenek amonu NH₄OH, 5%: 0,0003 mm/rok
• Wodorotlenek amonu NH₄OH, 10%: 0,0003 mm/rok
• Siarczan amonu (NH₄)₂SO₄, 5%: 0,00 mm/rok
• Chlorek baru BaCl₂, 10%: 0,0008 mm/rok
• Woda bromowa: 0,19 mm/rok
• Chlorek wapnia CaCl₂, 5%: 0,0003 mm/rok
• Kwas chromowy H₂CrO₄, 5%: 0,041 mm/rok
• Kwas cytrynowy C₆H₈O₇, 10%: 0,00 mm/rok
• Siarczan miedzi CuSO₄, 10%: 0,00 mm/rok
• Chlorek żelaza FeCl₃, 5%: 11 mm/rok
• Siarczan amonu żelaza(II) (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, 5%: 0,002 mm/rok
• Kwas mlekowy C₃H₆O₃, 10%: 0,001 mm/rok
• Metanol CH₃OH: 0,00 mm/rok
• Kwas szczawiowy C₂H₂O₄, 5%: 0,003 mm/rok
• Kwas szczawiowy C₂H₂O₄, 10%: 0,28 mm/rok
• Żelazocyjanek potasu K₃[Fe(CN)₆] 5%: 0,001 mm/rok
• Wodorosiarczyn sodu NaHSO₃, 5%: 0,0008 mm/rok
• Węglan sodu Na₂CO₃: 0,00 mm/rok
• Chlorek sodu NaCl, 10%: 0,0003 mm/rok
• Chlorek sodu NaCl, 20%: 0,0086 mm/rok
• Podchloryn sodu NaClO, 1%: 0,127 mm/rok
• Podchloryn sodu NaClO, 5%: 0,2 mm/rok
• Siarczan sodu Na₂SO₄, 5%: 0,00 mm/rok
• Siarczan sodu Na₂SO₄, 10%: 0,0006 mm/rok
• Kwas siarkowy H₂SO₃5%: 1,09 mm/rok
• "
• Kwas winowy HOOC−(CHOH) 2−COOH, 10%: 0,0006 mm/rok
• "
• Chlorek cynku ZnCl₂, 10%: 0,0003 mm/rok

Korozyjne pękanie naprężeniowe - ogólnie bardzo dobra odporność. Lista znanych środków chemicznych powodujących korozyjne pękanie naprężeniowe dla alloy 800:

• 42% roztwór MgCl₂ w temp 155°C
• 20% roztwór MgCl₂ w temp 230°C
• Wrzący 85% roztwór ZnCl₂

Incoloy 800 jest generalnie odporny na pękanie korozyjne w roztworach kwasu politionowego, ale niewłaściwa obróbka cieplna (trzymanie w temperaturze 650°C) może prowadzić do uwrażliwienia stopu na pękanie. Alloy 800 opiera się pękaniu naprężeniowemu w wodzie o wysokiej temperaturze i w rozcieńczonych roztworach wodnych. Z tego względu alloy 800 może być lepszym wyborem na armaturę w generatorach pary w reaktorach jądrowych.

Testy wysokotemperaturowe - ze względu na bazę żelaza, alloy 800 generalnie nie jest odporny na temperatury powyżej 670°C, a i alloy 800H oraz 800HT są tylko dobre w porównaniu do alloy 800. Stopy na bazie niklu są pod tym względem znacznie lepsze.

Wysokotemperaturowe utlenianie - średnia odporność dla alloy 800H i alloy 800HT. Dość słaba odporność w temperaturze powyżej 925°C, co potwierdzają wyniki testów:

Średnia głębokość dotkniętego korozją metalu stopu alloy 800H po 1008 godzinach testów statycznego utleniania we wskazanych temperaturach:

• 980°C: 0,046 mm
• 1095°C: 0,19 mm
• 1150°C: 0,23 mm
• 1205°C: 0,35 mm

Po 500 godzinach dynamicznego testu utleniania w strumieniu spalin o wysokiej prędkości w temperaturze 1090°C , korozja stopu alloy 800H wyniosła 0,77 mm, co jest bardzo wysoką wartością

Nawęglanie wysokotemperaturowe - przeciętna odporność, która może być akceptowalna w pewnych warunkach. Stopy na bazie niklu wypadają zauważalnie lepiej. Wyniki absorpcji węgla dla stopu 800H w testach wysokotemperaturowych:

• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 215 h; 870°C: 0,5 mg/cm²
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 215 h; 930°C: 1 mg/cm²
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 55 h; 980°C: 1 mg/cm²
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 24 h; 1090°C: 12,6 mg/cm²
• H₂-2CH₄ 100 h (alloy 800); 1000°C: 19 mg/cm²

Nitrowanie w wysokiej temperaturze - przeciętna odporność. Alloy 800 nie jest odporny na nitrowanie w wysokiej temperaturze. Mocno koroduje nawet w czystym azocie, w temperaturze powyżej 980°C. Czysty azot nie rusza jednak alloy 800H oraz 800 HT. Te dwa stopy nie są jednak odporne na amoniak w wysokiej temperaturze. Wyniki testu absorpcji azotu dla stopu alloy 800H są następujące:

• Amoniak 168 h; 650°C: 4,3 mg/cm²
• Amoniak 168 h; 980°C: 4,0 mg/cm²
• Amoniak 168 h; 1090°C: 5,5 mg/cm²

Siarczkowanie wysokotemperaturowe - słąba odporność. Ze względu na wysoką zawartość chromu i obecność tytanu, alloy 800H opiera się wpływowi siarki przez pewien czas, ale po kilku tysiącach godzin warstwa ochronna niszczeje i wdaje się szybko postępująca korozja totalna.

Środowisko halogenkowe w wysokiej temperaturze - słaba odporność, co widać po ubytku wagi w kolejnych testach (alloy 800H):

• Ar-30Cl₂ 500 h; 400°C: 6 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 500°C: 13 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 705°C: 200-270 mg/cm²
• Ar-20O₂-0.25Cl₂ 400 h; 900°C: 26,91 mg/cm²
• Ar-20O₂-0.25Cl₂ 400 h; 1000°C: 87,05 mg/cm²

Korozja płomieniowa - słaba odporność, stopy alloy 800 / 800 / 800HT nie mogą być stosowane w turbinach gazowych.

Korozja spowodowana osadem popiołu/soli - dostateczna odporność, a stop 800H jest szeroko stosowany w kotłach opalanych węglem.

Spawalność

Spawanie - 45 grupa spawalnicza według ISO 15608. Jeśli chodzi o lutowanie mosiądzem, P-numer stopu wynosi 111 według ASME sekcja IX.

Wybór materiałów spawalniczych dla stopu alloy 800:

• Topniki: ERNiCr-3

Wybór materiałów spawalniczych dla stopu alloy 800H i alloy 800HT:

• Elektrody otulone: ENiCrCoMo-1
• Topniki: ERNiCr-3 lub ERNiCrCoMo-1

Pękanie na gorąco - stop jest wrażliwy na pękanie na gorąco ze względu na wysoką zawartość żelaza. Jednak jedno z badań wykazało, że zmniejszenie zawartości aluminium i tytanu do <0,06% zasadniczo wyeliminowało problem. Może to również oznaczać, że stopy 800H i 800HT są bardziej podatne na pękanie na gorąco ze względu na zazwyczaj wyższą zawartość Al+Ti.

Polerowanie elektrolityczne

Polerowanie elektrolityczne - elektrolit: 37 ml H₃PO₄, 56 ml glicerolu. Katoda platynowa. 3,1 A/cm².

Obróbka cieplna i plastyczna

Rekomendowane parametry obróbki cieplnej i plastycznej stopu:

• Obróbka na gorąco: 1205 °C
• Kucie ciężkie: 1010 °C
• Kucie lekkie: >870 °C
• Temperatura pierwszego topnienia: 1260 °C
• Temperatura wydzieleń: 760 °C
• Wyżarzanie długookresowe w piecach kołpakowych:

Szybko schłodzić w zakresie 760-540°C, aby uniknąć uczulenia. Alloy 800 nie jest podatny na pękanie termiczne.

Obróbka skrawaniem - alloy 800 / 800H / 800HT najlepiej poddaje się obróbce skrawaniem w warunkach ciągnienia na zimno lub ciągnienia na zimno i odprężania.

Dla wyżej wymienionych gatunków dostarczamy:

• Łączniki rurowe według ASTM B 366
• Blachy i płyty według ASTM B 409
• Pręty według ASTM B 408
• Rury bezszwowe według ASTM B 407, B 829
• Rury spawane według ASTM B 514, B 775
• Odkuwki według AMS 564

Zamienniki, odpowiedniki i inne oznaczenia gatunku:

1.4558, alloy 800, Ch20n32t, f-3314, FeNi32Cr21AlTi, INCOLOY 800, N08800, NW8800, SANICRO 30, une f-3314, x2nicralti32-20, z10nc32-21, BOHLER H500, EMVAC 800, DMV 4958, DMV 4959, NY800, PYRAD 33, VLX 800, CHRONIMO 1.4876, CRONIDUR 4959, Coralloy 800, HAYNES 800, NY 811, NAS 800, NCF800, SINOXX 4876, UNITEMP 800, AL800, F-3314, Ch20N32T, EP670, ChN32T, NCF800H, NCF800HTB, NCF800HTF, NCF800HTP, NCF800TB