Se si stanno dimensionando i tubi del forno, i pigtail di uscita del riformatore o le bobine dello scambiatore di calore-ad alta temperatura-, ilIncoloy 800 contro 800H contro 800HTla domanda di solito emerge dopo che l'acciaio inossidabile 321H o 347H ha esaurito la durata di scorrimento. Tutti e tre i gradi condividono la stessa base di nichel-ferro-cromo e le loro proprietà meccaniche-a temperatura ambiente sono quasi identiche.
Le differenze - gamma di carbonio, contenuto di alluminio più titanio e dimensione dei grani richiesta - diventano importanti solo quando il metallo trascorre anni a temperature superiori a 600 gradi sotto carico sostenuto. Scegli il grado sbagliato e pagherai più del dovuto per prodotti chimici che non ti servono, oppure progetterai un tubo che tende a rompersi prima della successiva inversione di tendenza.
Forme di prodotto
Barra e asta
Piatto e foglio
Bobina e striscia
Tubi e tubi
Raccordo: flangia, T, gomito, riduttore ecc.
Forgiatura: anello, albero, cerchio, blocco ecc.
Cosa dicono gli standard: equivalenti UNS, ASTM ed EN
Le forme di tubi e tubi sono coperte da ASTM B407 (tubi e tubi senza saldatura), B409 (piastra) e B408 (asta e barra). I tre gradi si distinguono a livello UNS e in base ai numeri Werkstoff in Europa.
| Grado | UNS | Werkstoff | Tubo/tubo ASTM | Forme tipiche del prodotto | Riferimento europeo comune |
|---|---|---|---|---|---|
| Incoloy 800 | N08800 | 1.4876 | ASTM B407/ASME SB407 | Tubi senza saldatura, tubi, tubi per scambiatori di calore- | EN 10095/AD 2000 W2 |
| Incoloy 800H | N08810 | 1.4958 | ASTM B407/ASME SB407 | Tubi senza saldatura, tubi, tubi per forni | EN 10095/AD 2000 W2 |
| Incoloy 800HT | N08811 | 1.4959 | ASTM B407/ASME SB407 | Tubi senza saldatura, tubi e componenti di forni ad alta-temperatura | EN 10095/AD 2000 W2 |
Una nota pratica sull'approvvigionamento: la maggior parte degli stabilimenti ora fornisce materiale con doppia-certificazione 800H/800HT perché l'involucro chimico 800HT rientra nei limiti più severi di 800H. Questo doppio ticket è utile, ma non sostituisce la conferma dei valori effettivi di carbonio, alluminio, titanio e dimensione del grano sul certificato di prova di macinazione EN 10204 3.1.
Chimica e dimensione dei grani: perché i numeri piccoli contano
| Elemento | Incoloy 800 (N08800) | Incoloy 800H (N08810) | Incoloy 800HT (N08811) | Effetto ingegneristico |
|---|---|---|---|---|
| Carbonio (C) | 0,10% massimo | 0.05 – 0.10 % | 0.06 – 0.10 % | Un C più elevato stabilizza i carburi e aumenta la resistenza allo scorrimento viscoso alla temperatura |
| Alluminio (Al) | 0.15 – 0.60 % | 0.15 – 0.60 % | 0.85 – 1.20 % | Al+Ti formano precipitati controllati che rinforzano la matrice |
| Titanio (Ti) | 0.15 – 0.60 % | 0.15 – 0.60 % | 0.85 – 1.20 % | Combinato Al+Ti Maggiore o uguale allo 0,85% è l'identificatore chiave per 800HT |
| Nichel (Ni) | 30.0 – 35.0 % | 30.0 – 35.0 % | 30.0 – 35.0 % | Matrice austenitica; resistenza all'ossidazione e alla carburazione |
| Cromo (Cr) | 19.0 – 23.0 % | 19.0 – 23.0 % | 19.0 – 23.0 % | Resistenza all'ossidazione e alla nitrurazione |
| Ferro (Fe) | Bilancia | Bilancia | Bilancia | Base di costo; mantiene la lega più economica rispetto ai gradi di nichel puro |
| Dimensione del grano | Nessun requisito | ASTM 5 o più grossolana | ASTM 5 o più grossolana | Grana grossa=maggiore durata allo scorrimento |
La vera spaccatura non è nel nichel o nel cromo; si tratta del pavimento in carbonio e del cinturino in alluminio-più-titanio. Incoloy 800 può essere a grana fine-e non è necessario che raggiunga una temperatura minima di ricottura della soluzione-. Incoloy 800H e 800HT devono essere ricotti in soluzione-a circa 1 120 – 1 180 grado e temprati per produrre una struttura ASTM 5 o a grana più grossa. Questa grana grossa è ciò che conferisce ai gradi H e HT una maggiore durata alla rottura per scorrimento-a temperatura.
Sollecitazione ammissibile ASME: i dati che determinano lo spessore delle pareti
Ecco il valore saltato dalla maggior parte delle pagine dei fornitori generici. La tabella seguente fornisce i valori indicativi di sollecitazione ammissibile ASME BPVC Sezione II-D per tubi senza saldatura secondo ASTM B407. Verifica sempre rispetto all'edizione del codice utilizzata nel tuo progetto, ma il vantaggio relativo di 800H/HT rispetto a 800 è coerente.
| Temperatura di progetto | Incoloy 800 (N08800) | Incoloy 800H/HT (N08810/N08811) | Vantaggio 800H/HT |
|---|---|---|---|
| 538 gradi / 1 000 gradi F | 58,6 MPa (8,5 ksi) | 68,9 MPa (10,0 ksi) | +18 % |
| 593 gradi / 1 100 gradi F | 44,8 MPa (6,5 ksi) | 55,2 MPa (8,0 ksi) | +23 % |
| 649 gradi / 1 200 gradi F | 32,4 MPa (4,7 ksi) | 41,4 MPa (6,0 ksi) | +28 % |
| 704 gradi / 1 300 gradi F | 20,7 MPa (3,0 ksi) | 29,0 MPa (4,2 ksi) | +40 % |
| 760 gradi / 1 400 gradi F | 12,4 MPa (1,8 ksi) | 17,9 MPa (2,6 ksi) | +44 % |
| 816 gradi / 1 500 gradi F | 6,9 MPa (1,0 ksi) | 9,7 MPa (1,4 ksi) | +41 % |
Cosa significa in pratica: a 760 gradi, un tubo progettato per 800H/HT può sopportare la stessa pressione con circa il 30% in meno di spessore della parete rispetto a un tubo progettato per Incoloy 800. In un grande forno di cracking dell'etilene con centinaia di tubi radianti, la riduzione dello spessore ripaga molte volte l'aggiornamento del materiale. Al di sotto di 593 gradi, il vantaggio si riduce al punto in cui lo standard 800 è solitamente la scelta più economica.
Ambiente-per-Matrice di selezione dell'ambiente
| Condizioni di servizio | Grado consigliato | Motivo |
|---|---|---|
| Inferiore o uguale a 593 gradi, nessuna regolazione dello scorrimento viscoso | Incoloy 800 | La grana fine conferisce una migliore resistenza alla fatica termica; costo più basso |
| 600 – 760 gradi, pressione sostenuta | Incoloy 800H | Grana grossa + controllo del carbonio per una durata affidabile dello scorrimento |
| 760 – 980 gradi, servizio a lungo-termine | Incoloy 800HT | Al+Ti più alto per stabilità alle precipitazioni e massima resistenza allo scorrimento viscoso |
| Cicli termici frequenti sotto i 650 gradi | Incoloy 800 | La grana più fine gestisce meglio la fatica termica |
| Tubi radianti per forni di cracking dell'etilene | 800H o 800HT | Temperature di progetto 820 – 950 gradi; domina lo scorrimento |
| Pigtail di uscita del reformer a vapore del metano | 800HT | Massima temperatura del metallo e massima durata richiesta |
| Reforming secondario dell'impianto di ammoniaca | 800H / 800HT | Alta temperatura + atmosfera di idrogeno/azoto |
| Rulli del forno per trattamento termico-e tubi radianti | 800H / 800HT | Stabilità dimensionale a lungo-termine |
Saldatura, trattamento termico e trappola PWHT
La famiglia della serie 800- non è difficile da saldare, ma è facile rovinare le proprietà alle alte temperature dopo la saldatura.
| Parametro | Incoloy 800 | Incoloy 800H/800HT |
|---|---|---|
| Metallo d'apporto corrispondente | ERNiCr-3 (AWS A5.14) | ERNiCr-3 o ENiCrFe-3 |
| Preriscaldare | Generalmente non richiesto | Generalmente non richiesto |
| Temperatura di interpass | < 150 °C recommended | < 150 °C recommended |
| Eliminazione del backup | Spurgo dell'argon al passaggio della radice | Spurgo dell'argon al passaggio della radice |
| Riduzione dello stress post-saldatura | Può essere utilizzato per 800 | Non raccomandatoper parti in pressione 800H/HT |
| Ricottura di risoluzione-se necessario | 1 010 – 1 090 grado | 1 120 – 1 180 gradi + spegnimento rapido |
| Rischio di PWHT a bassa-temperatura | Nessuno significativo | Può affinare la grana grossa e distruggere la resistenza allo scorrimento |
Il punto critico: se un'officina applica un trattamento termico di distensione-convenzionale a 600 – 700 gradi a un tubo del forno 800H o 800HT, la grana grossa prodotta con cura può ricristallizzarsi in una struttura a grana più fine. Il tubo può comunque superare i test di trazione a temperatura ambiente-, ma la sua resistenza allo scorrimento al di sopra dei 700 gradi può ridursi del 50% o più. Per questo motivo, la maggior parte delle specifiche dei-tubi dei forni proibisce esplicitamente la distensione-della tensione a bassa temperatura su 800H/800HT e richiede invece una ricottura di ri-risoluzione completa se la-condizione di saldatura è inaccettabile.
Tabella di selezione-rapida per la selezione dei riferimenti
| Parametro | Incoloy 800 (N08800) | Incoloy 800H (N08810) | Incoloy 800HT (N08811) |
|---|---|---|---|
| Meglio per | Temperature moderate, cicli termici | Carico sostenuto da 600 – 850 gradi | >750 gradi, massima durata di scorrimento |
| Carbonio | Inferiore o uguale allo 0,10% | 0.05 – 0.10 % | 0.06 – 0.10 % |
| Al+Ti | 0.30 – 1.20 % | 0.30 – 1.20 % | 0.85 – 1.20 % |
| Dimensione del grano | Nessun requisito | ASTM 5 o più grossolana | ASTM 5 o più grossolana |
| Ricottura della soluzione | 1 010 – 1 090 grado | 1 120 – 1 180 grado | 1 120 – 1 180 grado |
| ca. temperatura massima di progetto | 650 gradi | 815 gradi | 980 gradi (a breve termine) |
| Vantaggio ASME a 760 gradi | Linea di base | +44% di stress consentito | +44% di stress consentito |
| Metallo d'apporto | ERNiCr-3 | ERNiCr-3 | ERNiCr-3 |
| Rischio PWHT | Basso | Alto se basso-antistress temporaneo | Alto se basso-antistress temporaneo |
| Costo tipico | Il più basso | Medio | Premio del 5 – 10% oltre le 800 ore |
Domande frequenti
Qual è la reale differenza tra Incoloy 800H e 800HT?
Entrambi i gradi richiedono la stessa soluzione di ricottura ad alta-temperatura e la stessa grana grossa. La differenza è chimica: 800HT ha un intervallo di carbonio più ristretto e un contenuto minimo di alluminio-più-titanio pari allo 0,85%. Questo livello più alto di Al+Ti promuove un rafforzamento più stabile delle precipitazioni a temperature superiori a 750 gradi, conferendo a 800HT la migliore resistenza alla rottura da scorrimento-della famiglia. Gli stabilimenti spesso forniscono materiale con doppia-certificazione 800H/800HT.
Posso sostituire Incoloy 800 con 800H o 800HT?
Solo se la temperatura di progetto è inferiore a circa 593 gradi e lo scorrimento viscoso non è la modalità di guasto determinante. Al di sopra di 600 gradi, la minore sollecitazione consentita e la mancanza di controllo-della dimensione dei grani nello standard 800 possono portare a uno spessore eccessivo della parete o a una durata di scorrimento insufficiente. Ri-esegui sempre i calcoli di progettazione e conferma la chimica dell'MTC prima di procedere alla sostituzione.
Perché la distensione post-saldatura non è consigliata per 800H/800HT?
Un trattamento di distensione convenzionale a 600 – 700 gradi- può ricristallizzare la struttura a grana grossa creata intenzionalmente dalla ricottura in soluzione di 1 120 – 1 180 gradi. Il risultato è una grana più fine che supera i test a temperatura ambiente-ma perde la resistenza allo scorrimento viscoso. Se è necessario un trattamento termico dopo la saldatura, utilizzare una ricottura a risoluzione completa- seguita da un raffreddamento rapido.
Quale documentazione devo richiedere per un progetto europeo PED?
Richiedi un certificato di prova EN 10204 3.1 o 3.2 mill test, una dichiarazione di conformità PED, prova della marcatura CE per la categoria PED applicabile, dati AD 2000 W2/W10 se il progetto è in Germania e ispezione di terze parti- da parte di TÜV, DNV o Bureau Veritas quando è specificato EN 10204 3.2.
Quale grado è il migliore per il servizio di ciclismo termico?
A temperature moderate con cicli di avvio{0}}frequenti, l'Incoloy 800 standard è spesso la scelta migliore perché la sua granulometria più fine fornisce una migliore resistenza alla fatica termica-. Se la temperatura di picco è abbastanza alta da governare lo scorrimento viscoso, potresti aver bisogno di 800 ore/800 ore e accettare il compromesso in termini di prestazioni di fatica termica-.
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