Тръба Inconel 601 (UNS N06601): Обяснено е високотемпературното окисление

Тръба Inconel 601, UNS N06601 с W.Nr. 2.4851и EN означение NiCr23Fe, е сплавта на никел-хром-желязо, към която посягат инженерите на пещи, когато лъчиста тръба, муфел или закачалка трябва да оцелее десетилетие на топлинен цикъл. Определящата му характеристика не е устойчивостта на стайна-температура и не е устойчивост на агресивни течни химикали.

Това е устойчивост на окисляване, която издържа до приблизително 1150 градуса C при продължителна работа и 1200 градуса C за по-кратко излагане, осигурена от добавка на алуминий, която повечето конкурентни сплави просто не носят. Този алуминий, при 1,0 до 1,7 процента, напълно променя историята на високите -температури: той израства бавен, прилепнал слой Al2O3 под нагара на хромния оксид и този вътрешен филм от алуминиев оксид е това, което предпазва метала от разяждане в продължение на хиляди часове.

Химичен състав (ASTM B167 / B168, UNS N06601)

Композицията по-долу е прозорецът за приемане на спецификацията. Двете числа, които определят сплавта, са никел при минимум 58 процента и умишлено добавяне на алуминий; алуминият е елементът, отсъстващ от Inconel 600, който променя поведението на окисление толкова драматично.

Прочетете химията срещу работата. Нивото на хром, 21 до 25 процента, е това, което Inconel 600 също носи и доставя първичната скала Cr2O3. Алуминият е разликата: над приблизително 800 градуса C той се окислява селективно и образува непрекъснат слой алуминиев оксид, който расте много по-бавно от хрома и е устойчив на разцепване при термичен цикъл.

Ниското съдържание на сяра при 0,015 процента има значение в атмосферата на пещта, където сярата в самата сплав иначе би влошила защитната скала. Въглеродната граница от 0,10 процента е практичен таван, а не инструмент за втвърдяване; 601 получава своята висока-температурна якост от втвърдяване-на твърд разтвор, а не от утаяване.

Механични свойства при стайна температура (отгрят)

Посочените по-долу минимуми на загрята са допустимите граници на B167. Типичните стойности на мелницата са по-високи, но работата по проектиране на тръбопроводи под налягане трябва да се извършва по допустимите напрежения на кода на ASME, раздел II, част D за SB167, а не по типичните стойности.

При стайна температура тези цифри изглеждат обикновени и това е важното: 601 не се купува за студена якост. Неговата якост на опън се запазва необичайно добре при температура. При 650 градуса C загрята сплав все още показва грубо 420 до 480 MPa якост на опън според типичните данни, а при 870 градуса C тя запазва значителна част от способността си-за носене на натоварване, поради което компонентите на пещта могат да бъдат проектирани с тънки стени в тази сплав, а не с тежките секции, от които 310 неръждаема стомана се нуждае при същото натоварване.

Физически свойства

Плътността от 8,11 g/cm3 захранва формулата за стандартно тегло за безшевна тръба от никелова-сплав: kg/m=0.02765 x (OD - WT) x WT с размери в милиметри, коефициент малко над 0,02466, използван за неръждаема стомана. Обърнете внимание на ниската топлопроводимост: топлината, която част от пещта от въглеродна стомана би отделила бързо, трябва да се управлява с дебелина на стената и геометрия в 601 компонента, което е стандартно съображение при дизайна на лъчиста тръба.

Механизмът на окисление: Защо алуминиевият ред е важен

Всички термо{0}}устойчиви сплави разчитат на повърхностен оксид, за да забавят по-нататъшната атака. Хром-само сплави като Inconel 600 и 310 неръждаема стомана образуват Cr2O3, който е защитен, но склонен към разцепване, когато пещта циклично преминава между горещо и студено: котленият камък се напуква, повдига и пролива, излагайки пресен метал, който изгаря отново.

Инконел 601добавя слоя алуминий. Алуминият се окислява предимно под хрома, образувайки непрекъснат филм от Al2O3, който е термодинамично по-стабилен и расте няколко пъти по-бавно. Когато външната нагар се разпадне при термичен цикъл, алуминиевият филм остава на място и възстановява -хрома над него.

• Непрекъсната устойчивост на окисляване до приблизително 1150 °C във въздуха, с кратки отклонения до 1200 °C.
• Изключителна производителност на циклично окисляване: вътрешният слой от алуминиев оксид оцелява при термични цикли, които унищожават прости хромови люспи, което прави 601 стандартния избор за приспособления за периодични пещи и лъчисти тръби.
• Устойчивост на окисление в продукти на горене, съдържащи сяра, в рамките на обвивката, където нивото на сяра е умерено; силно сулфидизиращите атмосфери се обслужват по-добре от сплави с по-високо{0}}хром или по-високо{1}}молибден.

Услуги за карбуризация и хлориране

Отвъд обикновеното окисление, 601 се задържа в две атмосфери на пещта, които побеждават много сплави. В карбуризираща среда слоят алуминиев оксид потиска навлизането на въглерод: сплавта издържа на карбуризация до около 1000 градуса C в смеси, богати на метан и -водород, поради което са посочени 601 лъчисти тръби и вътрешни части на реформатора, където поемането на въглерод- би довело до крехкост на неръждаем компонент.

Над приблизително 1050 градуса C защитният механизъм отслабва, тъй като дифузията на алуминий се ускорява, така че гаранцията за карбуризация е свързана с температурния таван, а не само с атмосферата. При обслужване с горещ хлор и хлороводород високото съдържание на никел (минимум 58 процента) осигурява същия имунитет срещу хлоридни атаки, с който е известно семейството на никелови -основи, разширявайки 601 във вътрешните части на реактора за хлориране и газовите пътища за-изгаряне на отпадъци.

Гама размери, графици и продуктови формуляри

Безшевната тръба е доминиращата форма за тръбопроводи за пещ и процес, тъй като изтеглената безшевна стена няма заваръчен шев, който да компрометира при температура. Размерите следват ASME B36.10 за стандартни тръби и B36.19 за неръждаеми -модели. За лъчистите тръби на пещта тръбата често се поръчва по конкретен OD и стена в милиметри, а не по номинален график, тъй като стената е топлинен -параметър на дизайна, както и параметър на налягането.

Ключови приложения

• Излъчващи тръби за пещ и муфелни тръби в линии за топлинна{0}}обработка и отгряване.
• Приспособления и закачалки за периодични пещи, където термичният цикъл разбива обикновени везни.
• Вътрешни елементи на реформатор и крекинг пещ в нефтохимическата служба.
• Защитни тръби за термодвойки и компоненти на горелката.
• Тръбопровод за газ за изгаряне на отпадъци, където има хлорни съединения.
• Хардуер за производство на стъкло и керамика и облицовки на горивни камери на газови турбини.

Заваряване и производство

Инконел 601заварява лесно с пълнител със съвпадащ-композиция като ERNiCrFe-2 или ERNiCr-3 и не е необходимо предварително загряване или термична обработка след заваряване. Сплавта е напълно аустенитна, така че заваръчните съединения не страдат от ограниченията на феритния баланс, които носят аустенитните неръждаеми заварки. Прилагат се две предупреждения за производство.

Първо, оксидът върху загрята тръба е издръжлив: фугите трябва да бъдат почистени до светъл метал преди заваряване, а зоната непосредствено около заваръчния шев трябва да бъде защитена от окисление, ако компонентът ще служи в циклична пещ. Второ, сплавта-се втвърдява бързо, така че студеното огъване изисква по-тежко оборудване от неръждаемата стомана със същия размер, а тесните-радиусни завои се оформят по-добре горещи над приблизително 870 градуса C, когато геометрията позволява.

Бележки за поръчка и проверка

Сплавта се продава под няколко търговски имена и сертификатът е единствената надеждна проверка на самоличността. Когато поръчвате, посочете UNS N06601 (не само име на марка), продуктовия стандарт B167 или B517 или B168, състоянието (отгрят разтвор), размера и графика или точния OD x WT и толеранса на дължината.

При получаване проверете три неща: сертификатът на мелницата трябва да посочва UNS N06601 с топлинен анализ, показващ 1,0 до 1,7 процента алуминий, механичните резултати трябва да покриват минимумите B167, а за материал с клас на пещ трябва да бъде потвърдена спецификацията на състоянието на повърхността (отгрята и декапирана), тъй като силно окислената като-горещо-валцована повърхност може да повлияе на първоначалната поведение на пещта.

За кодови тръбопроводи под налягане заявете SB167 с приложимата таблица за допустимо напрежение на ASME, раздел II, част D и EN 10204 3.1 сертификат, когато проектът изисква пълна проследимост.

Тръба Inconel 601печели своето място навсякъде, където компонентът се определя от живота на окисление, а не от течна корозия или от студена якост. Добавянето на алуминий, плоската запазена якост при температура и устойчивостта на карбуризация и хлор го правят изборът по подразбиране за хардуер за пещи в топлинната-обработка, нефтохимическата и-отпадъчната-енергийна промишленост, на цена доста под втвърдените чрез утаяване-суперсплави, които заемат същия температурен диапазон.

ЧЗВ

Каква температура може да издържи тръбата Inconel 601 при експлоатация?

При продължително окисляване сплавта се използва до приблизително 1150 градуса C, с краткотрайно-излагане на около 1200 градуса C. Практическият таван за дълготрайни-компоненти на пещта се определя от скоростта на окисление и от границата на карбуризация от приблизително 1000 градуса C в богати на въглерод-атмосфери.

Как Inconel 601 е различен от Inconel 600?

Съставът е почти идентичен, с изключение на добавянето на алуминий, 1,0 до 1,7 процента в 601 срещу следа в 600. Този алуминий образува слой от алуминиев оксид, който издържа на разцепване при термичен цикъл, така че 601 превъзхожда 600 при циклична работа в пещта над около 1000 градуса C, въпреки че двете сплави изглеждат еднакви на хартия.

ЕТръба Inconel 601заваряем?

да Използва се подходящ пълнител като ERNiCrFe-2 или ERNiCr-3, без предварително нагряване и термична обработка след заваряване. Напълно аустенитната структура означава липса на ограничения за феритния баланс, но повърхностният оксид трябва да бъде почистен до светъл метал преди заваряване.

Може ли Inconel 601 да замени неръждаема стомана 310 в пещи?

При много задачи, да, и с по-тънки стени: 601 запазва якост-понасяне на натоварване много по-високо в температурния диапазон и издържа на циклично разцепване по-добре от 310S. Компромисът-е цената, така че замяната е оправдана, когато животът на 310S е ограничаващият фактор.

Какви стандарти покриват тръбата Inconel 601?

Безшевната тръба е ASTM B167 / ASME SB167, заварената тръба е ASTM B517, топлообменната тръба е ASTM B163, а плочата, листът и лентата са ASTM B168. EN обозначение NiCr23Fe, W.Nr. 2.4851, UNS N06601.

Свържете се сега