Haynes HR-160®, NiFe28Co30Si3, Ni61060 - stop niklu

Haynes HR-160®, UNS N12160, NiCr28Co30Si3, Ni6160 - stop niklu według ISO 18274 i innych norm

Haynes® HR-160®, NiCr28Co30Si3 – opis

Haynes® HR-160® (UNS N12160) to stop niklowo-kobaltowo-chromowo-krzemowy o doskonałej odporności na związku siarki i chloru, zarówno w środowiskach nieutleniających, jak i utleniających. Wykazuje również dobrą odporność na nawęglanie, azotowanie oraz korozję wywoływaną przez szereg innych zanieczyszczeń, takich jak fosfor czy wanad. Ogólnie rzecz biorąc, stop ten sprawdza się bardzo dobrze w atmosferach spalania paliw niskiej jakości (biomasa, ścieki, węgiel niskiej jakości) z dużą ilością różnych zanieczyszczeń. 

HR-160 cechuje się bardzo dobrymi właściwościami spawalniczymi i plastycznymi. Stop jest ujęty w ASME Sekcja VII, Dział 1 dla konstrukcji do temperatury 815°C. Kodeks Case 2385 obejmuje zastosowanie stopu w konstrukcjach do 982°C. Maksymalna grubość blachy w złączach spawanych wynosi 1,27 cm. 

HR-160 ma bardzo stabilną strukturę austenityczną. Długotrwałe starzenie w temperaturach 650-870°C nie prowadzi do wydzielenia faz sigma ani mu, lecz powoduje wytrącenia węglików Cr₂₃C₆ oraz fazy G – Ni₁₆Ti₆Si₇, które mają znacznie mniejszy negatywny wpływ na plastyczność. Stop jest niemagnetyczny zarówno w stanie wyżarzonym, jak i po zgniocie na zimno.

Zastosowanie

Wykorzystywany w spalarniach odpadów, przetwórstwie minerałów, lądowych turbinach gazowych, a także w przemyśle grzewczym i zakładach obróbki cieplnej, m.in. na rury, rekuperatory, mufle piecowe, retorty, kosze do obróbki cieplnej, taśmy transportowe do pieców, przegrzewacze itp. O zastosowaniu HR-160 w instalacjach wytwarzania gazu syntezowego pisaliśmy w tym artykule.

Własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 8,08 g/cm³

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w podwyższonej temperaturze, od 20°C do:

• 100°C: 13,0 μm/m⋅K
• 200°C: 13,7 μm/m⋅K
• 300°C: 14,0 μm/m⋅K
• 400°C: 14,4 μm/m⋅K
• 500°C: 14,9 μm/m⋅K
• 600°C: 15,5 μm/m⋅K
• 700°C: 15,7 μm/m⋅K
• 800°C: 16,6 μm/m⋅K
• 900°C: 17,1 μm/m⋅K

Ciepło właściwe:

• 20°C: 462 J/kg⋅K
• 100°C: 587 J/kg⋅K
• 200°C: 506 J/kg⋅K
• 300°C: 521 J/kg⋅K
• 400°C: 542 J/kg⋅K
• 500°C: 562 J/kg⋅K
• 600°C: 597 J/kg⋅K
• 700°C: 653 J/kg⋅K
• 800°C: 672 J/kg⋅K
• 900°C: 689 J/kg⋅K
• 1000°C: 704 J/kg⋅K
• 1100°C: 719 J/kg⋅K
• 1200°C: 732 J/kg⋅K

Opór elektryczny właściwy:

• 100°C: 1,112 μΩ·m
• 200°C: 1,238 μΩ·m
• 300°C: 1,147 μΩ·m
• 400°C: 1,167 μΩ·m
• 500°C: 1,186 μΩ·m
• 600°C: 1,206 μΩ·m
• 700°C: 1,224 μΩ·m
• 800°C: 1,231 μΩ·m
• 900°C: 1,238 μΩ·m
• 1000°C: 1,245 μΩ·m
• 1100°C: 1,252 μΩ·m
• 1200°C: 1,267 μΩ·m

Współczynnik wyrównania temperatur:

• 20°C: 29,4 10^–6⋅m²/s
• 100°C: 30,8 10^–6⋅m²/s
• 200°C: 33,6 10^–6⋅m²/s
• 300°C: 37,0 10^–6⋅m²/s
• 400°C: 40,6 10^–6⋅m²/s
• 500°C: 44,3 10^–6⋅m²/s
• 600°C: 45,6 10^–6⋅m²/s
• 700°C: 47,2 10^–6⋅m²/s
• 800°C: 48,6 10^–6⋅m²/s
• 900°C: 48,7 10^–6⋅m²/s
• 1000°C: 50,9 10^–6⋅m²/s
• 1100°C: 54,1 10^–6⋅m²/s
• 1200°C: 56,1 10^–6⋅m²/s

Współczynnik przewodzenia ciepła:

• 20°C: 10,9 W/m · K
• 100°C: 12,0 W/m · K
• 200°C: 13,6 W/m · K
• 300°C: 15,4 W/m · K
• 400°C: 17,6 W/m · K
• 500°C: 19,9 W/m · K
• 600°C: 21,8 W/m · K
• 700°C: 24,7 W/m · K
• 800°C: 26,1 W/m · K
• 900°C: 26,9 W/m · K
• 1000°C: 28,7 W/m · K
• 1100°C: 31,1 W/m · K
• 1200°C: 32,9 W/m · K

Dynamiczny moduł sprężystości:

• 20°C: 211 GPa
• 50°C: 210 GPa
• 100°C: 207 GPa
• 150°C: 204 GPa
• 200°C: 201 GPa
• 250°C: 198 GPa
• 300°C: 193 GPa
• 350°C: 189 GPa
• 400°C: 185 GPa
• 450°C: 182 GPa
• 500°C: 179 GPa
• 550°C: 176 GPa
• 600°C: 173 GPa
• 650°C: 168 GPa
• 700°C: 163 GPa
• 750°C: 159 GPa
• 800°C: 155 GPa
• 850°C: 151 GPa
• 900°C: 147 GPa

Własności mechaniczne blach w stanie gorącowalcowanym i przesyconym:

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 314 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 767 MPa
  • Wydłużenie: 68 %
  • Przewężenie względne: 73 %
• 93°C:
  • Granica plastyczności: 279 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 717 MPa
  • Wydłużenie: 69 %
  • Przewężenie względne: 74 %
• 204°C:
  • Granica plastyczności: 233 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 675 MPa
  • Wydłużenie: 71 %
  • Przewężenie względne: 74 %
• 316°C:
  • Granica plastyczności: 190 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 634 MPa
  • Wydłużenie: 74 %
  • Przewężenie względne: 70 %
• 427°C:
  • Granica plastyczności: 179 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 605 MPa
  • Wydłużenie: 76 %
  • Przewężenie względne: 68 %
• 538°C:
  • Granica plastyczności: 176 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 564 MPa
  • Wydłużenie: 76 %
  • Przewężenie względne: 69 %
• 649°C:
  • Granica plastyczności: 177 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 523 MPa
  • Wydłużenie: 70 %
  • Przewężenie względne: 67 %
• 760°C:
  • Granica plastyczności: 170 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 428 MPa
  • Wydłużenie: 73 %
  • Przewężenie względne: 64 %
• 870°C:
  • Granica plastyczności: 152 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 264 MPa
  • Wydłużenie: 85 %
  • Przewężenie względne: 84 %
• 982°C:
  • Granica plastyczności: 74 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 140 MPa
  • Wydłużenie: 90 %
  • Przewężenie względne: 98 %
• 1093°C:
  • Granica plastyczności: 34 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 74 MPa
  • Wydłużenie: 88 %
  • Przewężenie względne: 98 %
• 1150°C:
  • Granica plastyczności: 16 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 41 MPa
  • Wydłużenie: 113 %
  • Przewężenie względne: 94 %
• 1200°C:
  • Granica plastyczności: 11 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 30 MPa
  • Wydłużenie: 110 %
  • Przewężenie względne: 94 %

Własności mechaniczne arkuszy w stanie przesyconym:

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 353 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 758 MPa
  • Wydłużenie: 63 %
• 538°C:
  • Granica plastyczności: 225 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 569 MPa
  • Wydłużenie: 73 %
• 649°C:
  • Granica plastyczności: 215 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 519 MPa
  • Wydłużenie: 62 %
• 760°C:
  • Granica plastyczności: 212 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 421 MPa
  • Wydłużenie: 47 %
• 870°C:
  • Granica plastyczności: 110 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 241 MPa
  • Wydłużenie: 41 %
• 982°C:
  • Granica plastyczności: 66 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 129 MPa
  • Wydłużenie: 51 %
• 1093°C:
  • Granica plastyczności: 32 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 68 MPa
  • Wydłużenie: 53 %
• 1150°C:
  • Granica plastyczności: 19 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 46 MPa
  • Wydłużenie: 107 %
• 1200°C:
  • Granica plastyczności: 14 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 33 MPa
  • Wydłużenie: 91 %

Własności mechaniczne blach w stanie gorącowalcowanym i przesyconym:

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 314 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 767 MPa
  • Wydłużenie: 68 %
  • Przewężenie względne: 73 %
• 93°C:
  • Granica plastyczności: 279 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 717 MPa
  • Wydłużenie: 69 %
  • Przewężenie względne: 74 %
• 204°C:
  • Granica plastyczności: 233 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 675 MPa
  • Wydłużenie: 71 %
  • Przewężenie względne: 74 %
• 316°C:
  • Granica plastyczności: 190 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 634 MPa
  • Wydłużenie: 74 %
  • Przewężenie względne: 70 %
• 427°C:
  • Granica plastyczności: 179 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 605 MPa
  • Wydłużenie: 76 %
  • Przewężenie względne: 68 %
• 538°C:
  • Granica plastyczności: 176 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 564 MPa
  • Wydłużenie: 76 %
  • Przewężenie względne: 69 %
• 649°C:
  • Granica plastyczności: 177 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 523 MPa
  • Wydłużenie: 70 %
  • Przewężenie względne: 67 %
• 760°C:
  • Granica plastyczności: 170 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 428 MPa
  • Wydłużenie: 73 %
  • Przewężenie względne: 64 %
• 870°C:
  • Granica plastyczności: 152 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 264 MPa
  • Wydłużenie: 85 %
  • Przewężenie względne: 84 %
• 982°C:
  • Granica plastyczności: 74 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 140 MPa
  • Wydłużenie: 90 %
  • Przewężenie względne: 98 %
• 1093°C:
  • Granica plastyczności: 34 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 74 MPa
  • Wydłużenie: 88 %
  • Przewężenie względne: 98 %
• 1150°C:
  • Granica plastyczności: 16 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 41 MPa
  • Wydłużenie: 113 %
  • Przewężenie względne: 94 %
• 1200°C:
  • Granica plastyczności: 11 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 30 MPa
  • Wydłużenie: 110 %
  • Przewężenie względne: 94 %

Stabilność termiczna jako zmiana własności mechanicznych w temperaturze pokojowej po starzeniu:

• bez starzenia
  • Granica plastyczności: 338 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 825 MPa
  • Wydłużenie: 64,1 %
  • Przewężenie względne: 70,6 %
  • Udarność: 357 J
• 650°C, 50000h
  • Granica plastyczności: 371 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 927 MPa
  • Wydłużenie: 28,3 %
  • Przewężenie względne: 22,1 %
  • Udarność: 29 J
• 760°C, 20000h
  • Granica plastyczności: 301 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 744 MPa
  • Wydłużenie: 20,2 %
  • Przewężenie względne: 19,3 %
  • Udarność: 16 J
• 870°C, 8000h
  • Granica plastyczności: 308 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 792 MPa
  • Wydłużenie: 24,8 %
  • Przewężenie względne: 22,6 %
  • Udarność: 21 J
• 870°C, 50000h
  • Granica plastyczności: 282 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 594 MPa
  • Wydłużenie: 17,4 %
  • Przewężenie względne: 14,5 %
  • Udarność: 11 J
• 980°C, 8000h
  • Granica plastyczności: 298 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 795 MPa
  • Wydłużenie: 44,4 %
  • Przewężenie względne: 38 %
  • Udarność: 59 J
• 980°C, 16000h
  • Granica plastyczności: 299 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 788 MPa
  • Wydłużenie: 49,4 %
  • Przewężenie względne: 42 %
  • Udarność: 73 J
• 1095°C, 8000h
  • Granica plastyczności: 259 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 691 MPa
  • Wydłużenie: 64,6 %
  • Przewężenie względne: 60,1 %
  • Udarność: 358 J

Czasowa wytrzymałość na 1% pełzanie płyty w stanie przesyconym:

• 540°C, 100h: 203 MPa
• 540°C, 1000h: 141 MPa
• 540°C, 10000h: 100 MPa
• 650°C, 100h: 131 MPa
• 650°C, 1000h: 91 MPa
• 650°C, 10000h: 64 MPa
• 705°C, 100h: 86 MPa
• 705°C, 1000h: 60 MPa
• 705°C, 10000h: 43 MPa
• 760°C, 100h: 59 MPa
• 760°C, 1000h: 41 MPa
• 760°C, 10000h: 29 MPa
• 815°C, 100h: 41 MPa
• 815°C, 1000h: 28 MPa
• 815°C, 10000h: 20 MPa
• 870°C, 100h: 29 MPa
• 870°C, 1000h: 20 MPa
• 870°C, 10000h: 14 MPa
• 925°C, 100h: 21 MPa
• 925°C, 1000h: 14 MPa
• 925°C, 10000h: 10 MPa
• 980°C, 100h: 15 MPa
• 980°C, 1000h: 10 MPa
• 980°C, 10000h: 8 MPa

Naprężenie zrywające dla płyt w stanie przesyconym:

• 590°C, 100h: 315 MPa
• 590°C, 1000h: 223 MPa
• 590°C, 10000h: 158 MPa
• 590°C, 100000h: 133 MPa
• 650°C, 100h: 223 MPa
• 650°C, 1000h: 154 MPa
• 650°C, 10000h: 108 MPa
• 650°C, 100000h: 76 MPa
• 705°C, 100h: 158 MPa
• 705°C, 1000h: 108 MPa
• 705°C, 10000h: 75 MPa
• 705°C, 100000h: 51 MPa
• 760°C, 100h: 113 MPa
• 760°C, 1000h: 76 MPa
• 760°C, 10000h: 51 MPa
• 760°C, 100000h: 34 MPa
• 815°C, 100h: 81 MPa
• 815°C, 1000h: 53 MPa
• 815°C, 10000h: 35 MPa
• 815°C, 100000h: 23 MPa
• 870°C, 100h: 58 MPa
• 870°C, 1000h: 38 MPa
• 870°C, 10000h: 25 MPa
• 870°C, 100000h: 17 MPa
• 930°C, 100h: 42 MPa
• 930°C, 1000h: 27 MPa
• 930°C, 10000h: 17 MPa
• 930°C, 100000h: 11 MPa
• 980°C, 100h: 30 MPa
• 980°C, 1000h: 19 MPa
• 980°C, 10000h: 12 MPa
• 980°C, 100000h: 8 MPa

Czasowa wytrzymałość na 0,5% pełzanie blachy w stanie przesyconym:

• 650°C, 100h: 110 MPa
• 650°C, 10000h: 86 MPa
• 705°C, 100h: 79 MPa
• 705°C, 10000h: 63 MPa
• 760°C, 100h: 59 MPa
• 760°C, 10000h: 47 MPa
• 815°C, 100h: 43 MPa
• 815°C, 10000h: 34 MPa
• 870°C, 100h: 32 MPa
• 870°C, 10000h: 23 MPa
• 930°C, 100h: 22 MPa
• 930°C, 10000h: 14 MPa
• 980°C, 100h: 14 MPa
• 980°C, 10000h: 8 MPa

Odporność na korozję

Wysokotemperaturowe utlenianie - Bardzo dobra odporność. Wyniki testów utleniania w ruchomym powietrzu trwającego 1008h:

• 980°C:
  • Utrata metalu: 18 μm
  • Średnia penetracja metalu: 140 μm
• 1090°C:
  • Utrata metalu: 43 μm
  • Średnia penetracja metalu: 262 μm
• 1150°C:
  • Utrata metalu: 64 μm
  • Średnia penetracja metalu: 406 μm
• 1200°C:
  • Utrata metalu: 91 μm
  • Średnia penetracja metalu: 559 μm

Wyniki testów utleniania w nieruchomym powietrzu z comiesięcznym ochładzaniem do temperatury pokojowej:

• 980°C, czas trwania 17 280 h:
  • Utrata metalu: 30 μm
  • Średnia penetracja metalu: 305 μm
• 1090°C, czas trwania 8 640 h:
  • Utrata metalu: 69 μm
  • Średnia penetracja metalu: 709 μm
• 1150°C, czas trwania 8 640 h:
  • Utrata metalu: 135 μm
  • Średnia penetracja metalu: 1133 μm
• 1200°C, czas trwania 8 640 h:
  • Utrata metalu: 226 μm
  • Średnia penetracja metalu: >6350 μm

Związki węgla w wys. temperaturze - bardzo dobra odporność. Wyniki badań po 500 godzinach w rozgrzanym do 980°C graficie:

• Absorpcja węgla: 0,3 mg/cm²
• Całkowita penetracja: 0 mm

Związki azotu w wys. temperaturze - doskonała odporność. Wyniki badania po 168 godzinach w rozgrzanym amoniaku w zależności od temperatury:

• 650°C:
  • Absorpcja azotu: 0,8 mg/cm²
  • Głębokość penetracji przez azotki: 0,01 mm
• 980°C:
  • Absorpcja azotu: 1,7 mg/cm²
  • Głębokość penetracji przez azotki: 0,18 mm
• 1090°C:
  • Absorpcja azotu: 2,5 mg/cm²
  • Głębokość penetracji przez azotki: 0,46 mm

Związki siarki w wys. temperaturze - bardzo dobra odporność. HR-160, dzięki wysokiej zawartości niklu, kobaltu, chromu i krzemu (aż 2,75%), tworzy ochronną powłokę. Wyniki testów siarczkowania w temperaturze 870°C, przeprowadzone w Ar-5H₂-5CO-1CO₂ -0.15H₂S:

• Utrata masy: 0,5 mg/cm²
• Utrata metalu: 0,01 mm
• Średnia penetracja metalu: 0,13 mm

Związki chloru w wys. temperaturze - bardzo dobra odporność. Wedle przeprowadzonych testów, po 75 godzinach w Ar-20%O₂-2%H₂O-0,05%NaCl w temperaturze 999°C, całkowita głębokość penetracji wyniosła 0,31 mm.

Środowisko spalania odpadów – doskonała odporność, potwierdzona wynikami testów terenowych w spalarni odpadów chemicznych. Po 5800 godzinach pracy w temperaturze 482°C w strumieniu gazów spalinowych, HR-160 wykazał bardzo niewielkie utlenianie i zużycie metalu.

Obróbka cieplna, plastyczna i obróbka skrawaniem

Standardowe zalecane parametry pracy i obróbki cieplnej:

• Wyżarzanie przesycające: 1121°C; chł. wodą
• Wyżarzanie rekrystalizujące: 1066°C

Dobra spawalność metodami ręcznymi i automatycznymi z wyjątkiem spawania łukiem krytym, które zwiększa ryzyko powstawania pęknięć. Obróbka cieplna po spawaniu generalnie nie jest wymagana. Oznaczenie drutu spawalniczego: ERNiCoCrSi-1 / SFA 5.14 / A 5.14.

Dla wyżej wymienionych gatunków dostarczamy:

• Blachy, arkusze, taśmy według ASTM B 435 / ASME SB-435
• Pręty, druty, odkuwki według ASTM B 572 / ASME SB-572
• Rury bezszwowe według ASTM B 622 / ASME SB-622
• Rury spawane według ASTM B 619 / ASME SB-619, ASTM B 626 / ASME SB-626
• Elementy złączne według ASTM B 366 / ASME SB-366
• Odkuwki według ASTM B 564 / ASME SB-564