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