นิกเกิล 800, 800H, 800ท่อเหล็กโลหะผสม HT | UNS N08800/N08810/N08811
โลหะผสมนิกเกิล 800, 800H, และท่อเหล็ก 800HT (UNS N08800/N08810/N08811)
โลหะผสมนิกเกิล 800, 800H, และ 800HT เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มโลหะผสม Incoloy, เป็นที่รู้จักในด้านความแข็งแกร่งและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและคาร์บูไรเซชันที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ. โลหะผสมเหล่านี้มักใช้ในงานที่ต้องการความเสถียรที่อุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อนในรูปแบบต่างๆ.
องค์ประกอบทางเคมี
องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมเหล่านี้คล้ายกัน, โดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะ:
องค์ประกอบ | 800 (N08800) | 800H (N08810) | 800HT (N08811) |
---|---|---|---|
นิกเกิล (ใน) | 30.0–35.0 | 30.0–35.0 | 30.0–35.0 |
โครเมียม (Cr) | 19.0–23.0 | 19.0–23.0 | 19.0–23.0 |
เหล็ก (เฟ) | 39.5 นาที | 39.5 นาที | 39.5 นาที |
คาร์บอน (ค) | 0.10 สูงสุด | 0.05–0.10 | 0.06–0.10 |
แมงกานีส (มน) | 1.50 สูงสุด | 1.50 สูงสุด | 1.50 สูงสุด |
ซิลิคอน (และ) | 1.00 สูงสุด | 1.00 สูงสุด | 1.00 สูงสุด |
ทองแดง (ลูกบาศ์ก) | 0.75 สูงสุด | 0.75 สูงสุด | 0.75 สูงสุด |
อลูมิเนียม (อัล) | 0.15–0.60 | 0.15–0.60 | 0.15–0.60 |
ไทเทเนียม (ของ) | 0.15–0.60 | 0.15–0.60 | 0.15–0.60 |
กำมะถัน (ส) | 0.015 สูงสุด | 0.015 สูงสุด | 0.015 สูงสุด |
คุณสมบัติทางกล
คุณสมบัติทางกลของโลหะผสมทั้งสามชนิดจะแตกต่างกันเล็กน้อย, โดยที่ 800H และ 800HT มีความแข็งแรงในการคืบและการแตกร้าวที่สูงกว่า เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าและขนาดเกรนที่ควบคุมได้.
โลหะผสม 800 (N08800)
- ความต้านแรงดึง: 450 MPa (65 ksi) นาที
- ความแข็งแรงของผลผลิต (0.2% ชดเชย): 170 MPa (25 ksi) นาที
- การยืดตัว: 30% นาที
- ความแข็ง: 150-200 HB
ล้อแม็ก 800H (N08810) และ 800HT (N08811)
- ความต้านแรงดึง: 450 MPa (65 ksi) นาที
- ความแข็งแรงของผลผลิต (0.2% ชดเชย): 170 MPa (25 ksi) นาที
- การยืดตัว: 30% นาที
- ความแข็ง: 150-200 HB
คุณสมบัติทางกายภาพ
- ความหนาแน่น: 7.94 กรัม/ซม.³ (0.287 ปอนด์/นิ้ว3)
- ช่วงการหลอมละลาย: 1357-1385องศาเซลเซียส (2475-2525°F)
- ความจุความร้อนจำเพาะ: 0.105 แคลอรี่/กรัม-°C (ที่อุณหภูมิ 20°C)
- การนำความร้อน: 11.2 W/ม·เค (ที่อุณหภูมิ 20°C)
- ความต้านทานไฟฟ้า: 0.99 µΩ·ม (ที่อุณหภูมิ 20°C)
- โมดูลัสความยืดหยุ่น: 196 เกรดเฉลี่ย (ที่อุณหภูมิ 20°C)
- อัตราส่วนของปัวซอง: 0.33 (ที่อุณหภูมิ 20°C)
อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้เกรดเหล่านี้
- การแปรรูปทางเคมี:
- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
- เรือปฏิกรณ์
- ระบบท่อ
- ปิโตรเคมีและการกลั่น:
- ส่วนประกอบเตา
- โอนระบบท่อ
- การผลิตไฟฟ้า:
- เครื่องกำเนิดไอน้ำ
- ท่อฮีตเตอร์ฮีตเตอร์และท่อรีฮีตเตอร์
- พลังงานนิวเคลียร์:
- ส่วนประกอบหลักของเครื่องปฏิกรณ์
- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ข้อมูลจำเพาะการผลิตโดยทั่วไป
- มาตรฐาน ASTM B163: ข้อมูลจำเพาะสำหรับคอนเดนเซอร์นิกเกิลและโลหะผสมนิกเกิลแบบไม่มีรอยต่อและท่อแลกเปลี่ยนความร้อน
- มาตรฐาน ASTM B407: ข้อกำหนดสำหรับท่อและท่อไร้รอยต่อโลหะผสมนิกเกิล - เหล็ก - โครเมียม
- มาตรฐาน ASTM B514: ข้อกำหนดสำหรับท่อโลหะผสมนิกเกิล - เหล็ก - โครเมียมแบบเชื่อม
- ASME SB163/SB407/SB514: มาตรฐานสำหรับท่อและท่อเชื่อมและไร้รอยต่อโลหะผสมนิกเกิล
แบบฟอร์มผลิตภัณฑ์ Tube ที่มีจำหน่าย
- ท่อไร้รอยต่อ
- ท่อเชื่อม
- ความยาวตรง
- ท่อขด
การใช้งานทั่วไป
- การแปรรูปทางเคมี:
- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ภาชนะปฏิกิริยา, และระบบท่อที่ใช้ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง.
- ปิโตรเคมีและการกลั่น:
- ส่วนประกอบเตา, ท่อโอน, และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง.
- การผลิตไฟฟ้า:
- ท่อเครื่องกำเนิดไอน้ำ, ท่อทำความร้อนยิ่งยวดและท่ออุ่นในเชื้อเพลิงฟอสซิลและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์.
- พลังงานนิวเคลียร์:
- ส่วนประกอบหลักของเครื่องปฏิกรณ์, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, และส่วนประกอบสำคัญอื่นๆ ที่ต้องการความแข็งแรงและทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและคาร์บูไรเซชันสูง.
ลักษณะการเชื่อมและการแปรรูป
การเชื่อม
- ความสามารถในการเชื่อม:
- โลหะผสมนิกเกิล 800, 800H, และ 800HT สามารถเชื่อมได้โดยใช้วิธีการทั่วไป เช่น การเชื่อมแก๊สทังสเตนอาร์ก (GTAW/TIG), การเชื่อมอาร์กโลหะแก๊ส (GMAW/มิก), และการเชื่อมอาร์กโลหะแบบชีลด์ (สมาว).
- ฟิลเลอร์โลหะ: โดยทั่วไป, โลหะเติม ERNiCr-3 หรือ ERNiCrMo-3 ใช้สำหรับกระบวนการ GTAW และ GMAW, ในขณะที่ ENiCrFe-2 เหมาะสำหรับ SMAW.
- การอุ่นเครื่องและการรักษาความร้อนหลังการเชื่อม (สวท):
- อุ่นเครื่อง: โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็น, แต่ความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันการปนเปื้อน.
- สวท: มักแนะนำให้ใช้การรักษาความร้อนหลังการเชื่อมสำหรับ 800H และ 800HT เพื่อบรรเทาความเครียดและทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพ. โดยทั่วไปจะทำที่อุณหภูมิระหว่าง 870°C ถึง 980°C (1600°F และ 1800°F).
- ข้อบกพร่องในการเชื่อมและวิธีหลีกเลี่ยง:
- ความพรุน: ตรวจสอบสภาพแวดล้อมการทำงานที่สะอาดและก๊าซป้องกันที่เหมาะสมเพื่อลดความพรุน.
- แคร็ก: ควบคุมพารามิเตอร์การเชื่อมเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจากการแข็งตัว, โดยเฉพาะในส่วนที่หนา.
การผลิต
- เครื่องจักรกล:
- ทั่วไป: โลหะผสมนิกเกิล 800 ซีรีส์อัลลอยด์ค่อนข้างท้าทายในการตัดเฉือนเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและมีคุณสมบัติในการชุบแข็งงาน. การใช้เครื่องมือคาร์ไบด์, ความเร็วตัดต่ำ, และอัตราการป้อนที่สูงสามารถปรับปรุงความสามารถในการแปรรูปได้.
- สารหล่อเย็น: แนะนำให้ใช้น้ำมันตัดกลึงทั่วไปเพื่อทำให้เย็นลงและหล่อลื่นระหว่างการตัดเฉือน, เพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือและผิวสำเร็จ.
- การขึ้นรูป:
- การขึ้นรูปเย็น: โลหะผสมเหล่านี้สามารถขึ้นรูปเย็นได้โดยใช้เทคนิคมาตรฐาน. เนื่องจากมีอัตราการแข็งตัวในการทำงานสูง, การหลอมกลางอาจจำเป็นสำหรับการเสียรูปอย่างกว้างขวาง.
- การขึ้นรูปร้อน: การขึ้นรูปร้อนมักดำเนินการที่อุณหภูมิระหว่าง 1150°C ถึง 1230°C (2100°F และ 2250°F). การควบคุมอุณหภูมิที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวและรับประกันคุณสมบัติของวัสดุที่สม่ำเสมอ.
- การรักษาความร้อน:
- การหลอมสารละลาย: โดยทั่วไปจะดำเนินการที่ 980°C ถึง 1,050°C (1800°F ถึง 1925°F), ตามด้วยการทำความเย็นอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน.
- บรรเทาความเครียด: การหลอมบรรเทาความเครียดสามารถทำได้เพื่อลดความเค้นตกค้างจากการเชื่อมหรือการขึ้นรูป.
- การทำความสะอาดพื้นผิว:
- การดอง: ใช้สารละลายกรดไนตริกและไฮโดรฟลูออริกเพื่อกำจัดออกไซด์และตะกรันที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมหรือการบำบัดความร้อน.
- การทำความสะอาดเครื่องจักรกล: สามารถใช้การเจียรและการแปรงฟันได้, แต่ควรระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนด้วยอนุภาคเหล็ก, ซึ่งอาจนำไปสู่การกัดกร่อนได้.
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการเชื่อมและการแปรรูป
- ความสะอาด: การรักษาสภาพแวดล้อมการทำงานที่สะอาดถือเป็นสิ่งสำคัญ. สารปนเปื้อนเช่นซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส, ตะกั่ว, และสังกะสีสามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องในการเชื่อมและปัญหาการกัดกร่อนได้.
- เครื่องมือ: ใช้เครื่องมือเฉพาะสำหรับโลหะผสมนิกเกิล 800 ซีรีส์เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้ามจากโลหะอื่น ๆ.
- สภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม: ถ้าเป็นไปได้, ดำเนินการเชื่อมและประกอบในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมเพื่อลดการนำสิ่งเจือปนเข้ามาให้เหลือน้อยที่สุด.
- การฝึกอบรม: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่างเชื่อมและช่างประกอบได้รับการฝึกอบรมเป็นพิเศษในการจัดการกับโลหะผสมนิกเกิลสูงเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด.
บทสรุป
โลหะผสมนิกเกิล 800, 800H, และ 800HT (UNS N08800/N08810/N08811) มีความแข็งแรงและทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและคาร์บูไรเซชันที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูง, ทำให้เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง. โดยยึดมั่นในแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดและทำความเข้าใจข้อกำหนดเฉพาะของโลหะผสมเหล่านี้, วิศวกรและผู้ผลิตสามารถรับประกันผลลัพธ์คุณภาพสูงและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ, รวมถึงการแปรรูปทางเคมี, ปิโตรเคมีและการกลั่น, การผลิตกระแสไฟฟ้า, และอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์.