Incoloy 800HT와 Alloy 600 비교: 800~900도에서 장기-미세 구조 안정성

인코로이 800HT합금 600은 철-니켈-크롬과 니켈-크롬-철 합금으로 용광로 부품, 열처리 설비, 800~900도 범위에서 작동하는 공정 장비로 자주 고려됩니다. 데이터시트의 유사한 외관에도 불구하고 온도에서 수천 시간이 지나면 노화가 매우 다릅니다. 하나는 -장기 크리프 강도를 위해 특별히 제작된 것이고, 다른 하나는 저온의 화학 및 원자력 서비스에서 내식성을 위해 제작된 것입니다.{11}}

이 가이드에서는 화학, 탄화물 석출 거동, 입자 구조, 크리프-파단 강도 및 산화/침탄 저항성을 비교하므로 엔지니어는 예상치 못한 미세 구조 변화로 인해 조기에 고장이 나지 않고 실제로 다년간의 사용 기간 동안 견딜 수 있는 합금을 선택할 수 있습니다.-

Incoloy 800HT와 Alloy 600은 무엇이며 왜 800~900도에서 비교합니까?

Incoloy 800HT(UNS N08811)는 고온 강도와 구조적 안정성을 위해 특별히 설계된 철-니켈-크롬 합금인 반면, 합금 600(UNS N06600)은 주로 내식성을 위해 설계된 니켈{7}}크롬-철 합금입니다. - 이는 두 합금을 장기간 보관할 때 결정적인 설계 의도의 차이입니다. 800~900도.

두 합금 모두 대체로 유사한 3가지 원소 기반(니켈, 크롬, 철)을 공유하므로 때로는 동일한 고온 응용 분야에서 비교되기도 합니다.- 그러나 그들의 합금 전략은 크게 다릅니다. Incoloy 800HT는 제어된 탄소와 알루미늄 및 티타늄을 추가하고 특히 700도 이상에서 크리프{5}}파단 강도를 극대화하기 위해 제어된 입자 크기를 더 거칠게 지정합니다.

합금 600고온 구조 강도를 부차적으로 고려하여 원자력 증기 발생기 및 화학 공정에서 염화물-유발 응력 부식 균열 및 가성 균열에 대한 탁월한 저항성을 위해 개발되었습니다. 800~900도에서 이러한 다양한 설계 목표는 측정 가능하게 다른 장기적-미세 구조 동작을 생성합니다.

표 1 - ASTM/ASME 사양(800HT의 경우 B407/B163, 합금 600의 경우 B166/B168)에 따른 대표적인 화학 조성 범위. 설계 용도로 현재 밀 사양과 비교하여 확인하십시오.

장기간-고온-노출 시 두 합금 모두에서 어떤 미세구조 변화가 발생합니까?

두 합금 모두 탄화물 석출, 일부 결정립계 화학 진화 및 800~900도에서 장기간 노출 시 실온{0}}연성의 점진적인 손실-을 겪습니다. 그러나 Incoloy 800HT의 제어된 탄소 및 결정립 크기는 이러한 변화가 크리프 강도에 유리하도록 특별히 설계된 반면, Alloy 600의 미세하고 제어되지 않은 결정립 구조와 낮은 탄소 함량으로 인해 동일한 변경으로 인해 보상 강도 없이 연성이 감소할 가능성이 더 커졌습니다. 혜택.

지속적인 고온에서 크롬은 탄소와 결합하여 크롬-이 풍부한 탄화물(주로 M23C6)을 형성하며, 이는 결정립 경계를 따라 먼저 핵이 생성되는 경향이 있습니다. Incoloy 800HT에서는 이 탄화물 석출이 의도적으로 설계되었습니다. 합금의 높은 탄소 함량과 제어된 거친 입자 크기(ASTM 입자 크기 5 이상)는 입자 경계를 고정하고 이러한 온도에서 지배적인 크리프 변형 메커니즘인 입자 경계 슬라이딩에 저항하는 반-결정립-경계 탄화물 네트워크를 촉진합니다.-

이러한 강화 메커니즘을 염두에 두고 설계되지 않은 Alloy 600에서는 동일한 탄화물 석출로 인해 일치하는 강화 이점 없이 연속적인 입자- 경계 피막이 생성되는 경우가 더 많습니다. 이는 국부적으로 크롬을 고갈(민감화)시키고 내식성과 크리프 연성을 모두 감소시킬 수 있습니다.

Incoloy 800HT와 Alloy 600 사이의 탄화물 석출은 어떻게 다릅니까?

Incoloy 800HT는 크리프 강도를 향상시키는 제어된 불연속 결정립 경계 탄화물 구조를 생성하도록 제조된 반면, Alloy 600의 탄소 함량은 낮고 덜 엄격하게 제어되어 장기간 열 노출 및 응력 하에서 입계 균열을 촉진하는 연속 탄화물 필름이 발생하기 더 쉽습니다.-

표 2 - 고온에서 Incoloy 800HT 및 Alloy 600의 탄화물 석출 거동 및 설계 의도 비교.

어떤 합금이 시그마 단계 및 기타 취약한 금속간 단계에 대한 저항력이 더 좋습니까?

두 합금 모두 고-크롬, 몰리브덴-함유 초합금에 비해 시그마 상 형성 경향이 크지 않지만, Incoloy 800HT의 합금 설계와 800~900도 범위의 오랜 사용 이력은 Alloy 600보다 다년간 노출에 걸쳐 금속간 상 취화에 대한 더 나은{5}}저항성을 제공합니다. 이 온도 범위.

시그마 상 및 관련 취성 금속간 화합물은 중간 온도(약 600~900도)에서 몰리브덴, 텅스텐 또는 니오븀 함량과 결합된 고크롬 합금에서 가장 쉽게 형성됩니다. Incoloy 800HT와 합금 600은 모두 625 또는 초오소나이트 스테인리스강과 같은 합금에 비해 크롬 함량이 적당하고 몰리브덴 함량이 무시할 정도{5}}~-적기 때문에 둘 다 시그마 단계 위험을 제한합니다. 그러나 Incoloy 800HT는 에틸렌 열분해로 튜빙, 촉매 바스켓 및 -특별히 800~1100도에서 열처리 설비에 수십 년 동안 사용된 것으로 기록되어 있어 야금학자에게 650도 이하의 서비스에 더 일반적으로 지정되는 Alloy 600에 비해 이 창에서 미세 구조 안정성을 확인하는 훨씬 더 큰 장기 노화 데이터를 제공합니다.

입자 크기와 입자 경계 특성이 장기-기간 안정성에 어떤 영향을 미치나요?

Incoloy 800HT의 지정된 거친 입자 크기는 입자 경계 슬라이딩에 사용할 수 있는 총 입자 경계 영역을 줄여 크리프-파단 수명을 직접적으로 향상시키는 반면, Alloy 600의 일반적으로 미세한 밀-어닐링 입자 구조는 - 상온-연성 및 내식성에 적합-하여 800~900도에서 크리프 저항성이 저하됩니다.

고온 및 낮은{0}}~-응력에서의 크리프 변형은 결정립계 슬라이딩과 결정립계를 따른 확산에 의해 지배됩니다. 더 거친 입자 구조는 비례적으로 단위 부피당 총 입자 경계 면적이 작아서 이러한 변형 메커니즘을 직접적으로 늦추고 파단까지의 시간을 연장시킵니다. Incoloy 800HT의 밀 사양에서는 특히 이 관계를 활용하기 위해 제어된 거친 입자 크기가 필요합니다. 미세한 입자 크기가 입계 부식 및 저온에서의 균열에 대한 저항성을 향상시키는 부식 용도로 주로 생산되는 합금 600은 일반적으로 지속적인 고온 크리프 서비스에 대해 야금학적으로 비생산적인 미세한 입자 구조로 공급됩니다.{7}}

800~900도에서 크리프{0}}파단 강도가 더 좋은 합금은 무엇입니까?

Incoloy 800HT는 800~900도에서 합금 600보다 훨씬 더 높은 크리프-파단 강도를 제공합니다. 이는 합금 600 -가 아닌 -가 이 온도 범위에서 장기간 구조 부품에 대한 표준 지정 합금인 -주된 이유입니다.

표 3 - 크리프-파단 설계 적합성의 정성적 비교. 실제 허용되는 응력 값은 온도-, 시간- 및 코드-버전-에 따라 다릅니다. 숫자 값은 현재 ASME 섹션 II 파트 D 또는 해당 설계 코드를 참조하십시오.

이 온도에서 산화 및 침탄 저항은 어떻게 비교됩니까?

Incoloy 800HT의 높은 크롬 함량은 공기 및 약한 산화 분위기에서 800~900도에서 우수한 내산화성을 제공하는 반면, Alloy 600의 훨씬 높은 니켈 함량은 높은-니켈 매트릭스에서 탄소 흡수가 제한되는 낮은 탄소 용해도 및 확산도가 있는 강력한 침탄 또는 환원 분위기에서 이점을 제공합니다.

표 4 - 환경-Incoloy 800HT와 Alloy 600 간의 특정 저항 비교.

고온에서 금속 분진에 더 잘 견디는 합금은 무엇입니까?

합금 600은 일반적으로 탄소-가 풍부하고 산소가 낮은 공정 가스 환경에서 Incoloy 800HT보다 금속 분진에 대한 저항성이 더 우수합니다. 그 이유는 합금 600의 니켈 함량이 상당히 높아 금속 분진 공격을 시작하는 탄소 과포화를 더 효과적으로 억제하기 때문입니다.

금속 분진은 대략 400~800도 사이의 탄소-과포화 가스 대기에서 발생하는 치명적인 침탄 형태로, 여기서 합금 표면은 미세한 금속 입자와 탄소의 먼지로 분해됩니다. 니켈은 철보다 탄소 용해도와 확산도가 훨씬 낮으므로 니켈 함량이 높은 합금은 일반적으로 비슷한 크롬 함량의 철{4}}풍부 합금보다 금속 분진 발생에 더 잘 저항합니다.

Alloy 600은 Incoloy 800HT보다 니켈 함량이 두 배 이상 높기 때문에 Incoloy 800HT가 산화 대기에서 순수한 구조적 크리프 서비스를 위한 더 강력한 선택임에도 불구하고 일반적으로 금속 분진이 주요 위협인 가스{2}}개질, 합성 가스 및 기타 탄소가 풍부한 공정 환경에서 더 나은 성능을 발휘합니다.

장기-노화 연구는 연성 손실에 대해 무엇을 보여줍니까?

두 합금 모두 결정립계 탄화물 석출로 인해 800~900도에서 수천 시간 후에 실온 연성을 어느 정도 잃습니다. 그러나 Incoloy 800HT의 제어된 탄화물 형태는 일반적으로 합금 600보다 더 예측 가능하고 점진적인 연성 손실을 가져오며, 이는 결정립계 탄화물 필름이 연속되면 더 날카로운 취성을 나타낼 수 있습니다.-

장기 노화 동안의 연성 손실은 주로 고립된-불연속 입자 경계 탄화물에서 연속 탄화물 네트워크로의 전환에 의해 발생합니다. 이는 재료가 냉각되고 실온에서 로드되면(예: 정지 또는 열 주기 동안) 입계 균열 전파를 위한 쉬운 경로를 제공합니다. Incoloy 800HT의 합금 설계(알루미늄 및 티타늄 첨가물 포함)는 미세한 입계 석출물을 형성하기도 하며 - 전체적인 매트릭스 강화에 대한 입자 경계 탄화물 형성의 균형을 맞추는 데 도움이 되어 보다 관용적인 장기- 노화 거동을 생성합니다. Alloy 600의 탄화물 석출은 설계상 균형이 유사하지 않기 때문에 800~900도에서 지속적으로 노출되면 보다 연속적인 입자 경계 탄화물 네트워크가 생성되고 이에 따라 장기간 사용 기간 동안 실온 연성이 더 급격하게 떨어질 수 있습니다.-

특정 고온-응용 분야에는 어떤 합금을 선택해야 합니까?

Incoloy 800HT는{1}산화 분위기에서 800~900도에서 지속적으로 작동하는 장기간 구조 부품에 대한 기본 선택이 되어야 하며, 합금 600은 침탄 또는 금속 분진 저항성이 주된 고장 모드이거나 부품이 저온에서 염화물 유발 부식에 대한 우수한 저항성을 요구하는 경우에 더 나은 선택입니다.{5}}

에틸렌 열분해로 튜브, 촉매 지지 바스켓 및 복사 튜브 행거: Incoloy 800HT - 크리프 강도 및 산화 저항이 주요 요구 사항입니다.

800도 이상에서 지속적으로 작동하는 열처리 장치, 머플 및 레토르트: Incoloy 800HT - 하중 하에서 장기간- 치수 안정성이 중요합니다.

합성 가스, 수소 개질기 및 기타 약 800도 이하의 탄소-활성-풍부 공정 구성 요소: 합금 600 - 금속 분진 및 침탄 저항성이 지배적인 요구 사항입니다.

고온-온도 서비스와 저온-수성 또는 염화물-함유 노출 사이를 순환하는 구성요소: 고온 및 염화물 SCC 저항성을 결합한 합금600 -이 필요할 수 있지만, 이제 합금 690은 두 가지를 모두 요구하는 새로운 설계에 선호되는 경우가 많습니다.

혼합{0}}환경 응용 분야: 특정 공정 가스 조성, 응력 수준 및 필요한 설계 수명을 참조하세요. 800~900도에서의 합금 선택은 온도만이 아니라 지배적인 고장 모드에 대해 항상 검증되어야 하기 때문입니다.

자주 묻는 질문

합금 600은-900도에서 단기 노출을 견딜 수 있지만, 수천 시간에 걸쳐 지속적인 하중을 견디는 경우에는 Incoloy 800HT가 더 나은 선택입니다. 제어된 입자 크기와 탄화물/감마{5}}프라임 강화가 해당 온도에서 훨씬 더 높은 크리프-파단 강도를 제공하기 때문입니다.

Incoloy 800HT는 일반적으로 입자가 미세할수록 강도가 향상되는데 왜 Incoloy 800HT는 거친 입자 크기를 지정합니까?

미세 입자는 전위 운동에 저항하여 실온 및 저온에서 강도를 향상시키지만 고온에서는 합금 융점의 약 0.5배 이상에서 지배적인 크리프 변형 메커니즘인 입자 경계 슬라이딩에 사용할 수 있는 총 입자 경계 영역을 증가시킵니다. 더 거친 입자 구조는 이 효과를 줄이고 크리프-파단 수명을 향상시킵니다.

Alloy 600은 전체적으로 Incoloy 800HT보다 내부식성이 더 높습니까?

합금 600은 일반적으로 더 높은 니켈 함량으로 인해 염화물 응력 부식 균열 및 금속 분진에 대한 더 나은 저항성을 제공하는 반면, Incoloy 800HT는 더 높은 크롬 함량으로 인해 뜨거운 공기 및 연소 가스 환경에서 더 나은 내산화성을 제공합니다. 따라서 답은 일반적으로 더 높은 내식성을 갖는 하나의 합금이 아니라 특정 부식성 환경에 따라 달라집니다.

800~900도에서 장기간 노출되면 -두 합금이 나중에 실온에서 사용하기에 안전하지 않게 되나요?

두 합금 모두 장기간-고온에 노출된 후에도 유용한 상온 연성을 유지하지만 설계 시 약간의 감소가 예상되고 고려되어야 합니다. 장기-고온-온도 서비스에서 제거된 구성 요소는 검사를 받아야 하며 해당 코드에서 요구하는 경우 재사용 전에 서비스에 대한 지속적인 적합성을 평가해야 합니다.

에틸렌 분해로 튜브에 더 널리 사용되는 합금은 무엇입니까?

Incoloy 800HT 및 그 주조 제품(예: HP{1}}변형 합금)은 합금 600보다 에틸렌 열분해로 튜빙에 훨씬 더 일반적입니다. 그 이유는 튜브가 크리프-파단 강도가 설계 수명을 좌우하는 온도에서 지속적으로 작동하는 내하중 압력 부품이기 때문입니다.