Ống Inconel 601 (UNS N06601): Giải thích về công việc oxy hóa ở nhiệt độ cao-

Ống Inconel 601, UNS N06601 có W.Nr. 2.4851và ký hiệu EN là NiCr23Fe, là hợp kim sắt niken-crom- mà các kỹ sư lò nung sử dụng khi ống bức xạ, ống giảm âm hoặc móc treo phải tồn tại sau một thập kỷ luân chuyển nhiệt. Đặc điểm nổi bật của nó không phải là độ bền-ở nhiệt độ phòng và nó không có khả năng chống lại các hóa chất lỏng mạnh.

Khả năng chống oxy hóa có thể giữ ở nhiệt độ lên tới khoảng 1150 độ C khi sử dụng liên tục và 1200 độ C khi tiếp xúc trong thời gian ngắn hơn, nhờ bổ sung nhôm mà hầu hết các hợp kim cạnh tranh đơn giản là không có. Nhôm đó, ở mức 1,0 đến 1,7 phần trăm, sẽ thay đổi hoàn toàn câu chuyện về nhiệt độ-cao: nó phát triển một lớp Al2O3 chậm, bám dính bên dưới lớp oxit crom và lớp màng alumina bên trong đó là thứ giữ cho kim loại không bị ăn mòn trong hàng nghìn giờ.

Thành phần hóa học (ASTM B167 / B168, UNS N06601)

Thành phần dưới đây là cửa sổ chấp nhận đặc tả. Hai con số xác định hợp kim là niken ở mức tối thiểu 58 phần trăm và việc bổ sung nhôm có chủ ý; nhôm là nguyên tố không có trong Inconel 600 làm thay đổi hành vi oxy hóa một cách đáng kể.

Đọc hóa học chống lại công việc. Mức crom, từ 21 đến 25 phần trăm, là mức mà Inconel 600 cũng mang lại và nó cung cấp thang đo Cr2O3 chính. Nhôm là sự khác biệt: trên khoảng 800 độ C, nó oxy hóa có chọn lọc và tạo thành một lớp alumina liên tục phát triển chậm hơn nhiều so với chromia và chống lại sự vỡ vụn trong chu trình nhiệt.

Giới hạn lưu huỳnh thấp ở mức 0,015 phần trăm có ý nghĩa quan trọng trong môi trường lò nung, nơi mà lưu huỳnh trong hợp kim sẽ làm suy giảm quy mô bảo vệ. Giới hạn carbon 0,10 phần trăm là mức trần thực tế, không phải là công cụ làm cứng; 601 có được độ bền nhiệt độ-cao từ quá trình làm cứng dung dịch-rắn chứ không phải kết tủa.

Tính chất cơ học ở nhiệt độ phòng (ủ)

Mức tối thiểu được ủ dưới đây là giới hạn chấp nhận B167. Giá trị máy nghiền điển hình tăng cao hơn, nhưng công việc thiết kế trên đường ống áp lực phải được thực hiện dựa trên ứng suất cho phép theo mã của ASME Phần II Phần D dành cho SB167 thay vì dựa trên các giá trị điển hình.

Ở nhiệt độ phòng, những con số này trông bình thường và đó chính là điểm mấu chốt: 601 không được mua vì độ bền lạnh. Độ bền kéo của nó được giữ lại tốt ở nhiệt độ. Ở nhiệt độ 650 độ C, hợp kim đã ủ vẫn thể hiện độ bền kéo khoảng 420 đến 480 MPa trong dữ liệu thông thường và ở 870 độ C, nó vẫn giữ được một phần đáng kể khả năng chịu tải-, đó là lý do tại sao các bộ phận của lò có thể được thiết kế với thành mỏng bằng hợp kim này thay vì các phần nặng mà thép không gỉ 310 cần ở cùng một nhiệm vụ.

Tính chất vật lý

Mật độ 8,11 g/cm3 cung cấp công thức trọng lượng tiêu chuẩn cho ống liền mạch hợp kim niken-: kg/m=0.02765 x (OD - WT) x WT với kích thước tính bằng milimét, hệ số cao hơn một chút so với 0,02466 được sử dụng cho thép không gỉ. Lưu ý độ dẫn nhiệt thấp: nhiệt mà bộ phận lò thép carbon tỏa ra nhanh chóng phải được quản lý bằng độ dày thành và hình dạng của 601 thành phần, đây là yếu tố tiêu chuẩn cần cân nhắc trong thiết kế ống bức xạ.

Cơ chế oxy hóa: Tại sao hàng nhôm lại quan trọng

Tất cả hợp kim chịu nhiệt-đều dựa vào oxit bề mặt để làm chậm quá trình tấn công tiếp theo. Các hợp kim chỉ có crom-chẳng hạn như Inconel 600 và 310 không gỉ dạng Cr2O3, có tính bảo vệ nhưng dễ bị nứt vỡ khi lò chuyển đổi giữa nóng và lạnh: cặn bị nứt, nâng lên và bong ra, làm lộ ra kim loại tươi và cháy lại.

Inconel 601thêm lớp alumina. Nhôm oxy hóa tốt hơn bên dưới crom, tạo thành màng Al2O3 liên tục ổn định hơn về mặt nhiệt động và phát triển chậm hơn nhiều lần. Khi lớp vảy bên ngoài bong ra trong chu trình nhiệt, màng alumina sẽ giữ nguyên vị trí và-làm lành lại lớp nhiễm sắc bên trên nó.

• Khả năng chống oxy hóa liên tục ở nhiệt độ khoảng 1150 độ C trong không khí, với những khoảng nhiệt độ ngắn lên tới 1200 độ C.
• Hiệu suất oxy hóa tuần hoàn vượt trội: lớp bên trong alumina tồn tại trong chu trình nhiệt phá hủy các vảy crom đơn giản, khiến 601 trở thành lựa chọn tiêu chuẩn cho các thiết bị lò nung mẻ và ống bức xạ.
• Khả năng chống oxy hóa trong các sản phẩm cháy có chứa lưu huỳnh, trong phạm vi lớp vỏ có mức lưu huỳnh khiêm tốn; bầu không khí sunfua hóa nghiêm trọng sẽ được phục vụ tốt hơn bằng hợp kim molypden-crom hoặc cao hơn{1}}molypden.

Dịch vụ cacbon hóa và clo

Ngoài quá trình oxy hóa đơn giản, 601 còn tồn tại trong hai môi trường lò có thể đánh bại nhiều hợp kim. Trong môi trường cacbon hóa, lớp alumina ngăn chặn sự xâm nhập của cacbon: hợp kim chống lại quá trình cacbon hóa lên đến khoảng 1000 độ C trong hỗn hợp giàu metan và hydro-, đó là lý do tại sao 601 ống bức xạ và các bộ phận bên trong bộ cải cách được chỉ định trong đó việc hấp thụ cacbon-sẽ làm giòn thành phần không gỉ.

Trên khoảng 1050 độ C, cơ chế bảo vệ yếu đi khi sự khuếch tán nhôm tăng lên, do đó, việc đảm bảo quá trình cacbon hóa được gắn với trần nhiệt độ chứ không phải chỉ với khí quyển. Trong dịch vụ clo nóng và hydro clorua, hàm lượng niken cao (tối thiểu 58 phần trăm) mang lại khả năng miễn dịch tương tự trước sự tấn công của clorua mà họ bazơ niken-nổi tiếng, mở rộng 601 vào bên trong lò phản ứng clo hóa và đường dẫn khí đốt-chất thải.

Phạm vi kích thước, lịch trình và hình thức sản phẩm

Ống liền mạch là hình thức chiếm ưu thế cho đường ống lò và xử lý vì tường liền mạch được vẽ không có đường hàn để thỏa hiệp ở nhiệt độ. Kích thước tuân theo ASME B36.10 cho ống tiêu chuẩn và B36.19 cho danh mục mẫu không gỉ. Đối với các ống bức xạ của lò, ống thường được đặt hàng theo đường kính ngoài và thành cụ thể tính bằng milimét thay vì theo lịch trình danh nghĩa, vì thành là một tham số thiết kế nhiệt-cũng giống như một tham số áp suất.

Ứng dụng chính

• Ống bức xạ lò và ống múp trong dây chuyền-xử lý nhiệt và ủ.
• Các thiết bị cố định và giá treo dùng cho lò nung mẻ, nơi chu trình nhiệt phá vỡ các lớp vảy thông thường.
• Bộ phận cải tiến và nứt lò trong dịch vụ hóa dầu.
• Ống bảo vệ cặp nhiệt điện và các bộ phận đầu đốt.
• Đường ống dẫn khí đốt chất thải, nơi có hợp chất clo.
• Phần cứng sản xuất thủy tinh và gốm sứ, và ống lót buồng đốt tuabin khí.

Hàn và Chế tạo

Inconel 601dễ dàng hàn bằng chất độn có thành phần-phù hợp như ERNiCrFe-2 hoặc ERNiCr-3 và không cần xử lý nhiệt trước hoặc sau khi hàn. Hợp kim hoàn toàn là austenit, vì vậy các mối hàn không bị hạn chế về cân bằng ferit mà các mối hàn không gỉ austenit mang lại. Hai cảnh báo chế tạo được áp dụng.

Đầu tiên, oxit trên ống ủ rất bền: các mối nối phải được làm sạch bằng kim loại sáng trước khi hàn và khu vực ngay xung quanh mối hàn phải được bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa nếu bộ phận đó sẽ phục vụ trong lò nung tuần hoàn. Thứ hai, hợp kim-cứng lại nhanh chóng, do đó uốn nguội đòi hỏi thiết bị nặng hơn so với thép không gỉ có cùng kích thước và các đường cong có bán kính-chặt sẽ được tạo hình tốt hơn ở nhiệt độ trên khoảng 870 độ C khi hình học cho phép.

Ghi chú đặt hàng và kiểm tra

Hợp kim này được bán dưới nhiều tên thương mại và chứng chỉ này là cách kiểm tra danh tính đáng tin cậy duy nhất. Khi đặt hàng, hãy chỉ định UNS N06601 (không chỉ tên thương hiệu), tiêu chuẩn sản phẩm B167 hoặc B517 hoặc B168, tình trạng (đã ủ dung dịch), kích thước và lịch trình hoặc OD x WT chính xác và dung sai độ dài.

Khi nhận được, hãy xác minh ba điều: chứng chỉ nhà máy phải nêu rõ UNS N06601 với phân tích nhiệt cho thấy hàm lượng nhôm từ 1,0 đến 1,7 phần trăm, kết quả cơ học phải đạt mức tối thiểu B167 và đối với vật liệu cấp lò-phải xác nhận thông số kỹ thuật về điều kiện bề mặt (ủ và ngâm chua) vì bề mặt cán bị oxy hóa nặng ở dạng-nóng-có thể ảnh hưởng đến hoạt động ban đầu của lò.

Đối với đường ống áp suất có mã, hãy yêu cầu SB167 với bảng ứng suất cho phép ASME Phần II Phần D hiện hành và chứng nhận EN 10204 3.1 trong đó dự án yêu cầu truy xuất nguồn gốc đầy đủ.

Ống Inconel 601giành được vị trí của nó ở bất cứ nơi nào thành phần được xác định bởi tuổi thọ oxy hóa thay vì ăn mòn chất lỏng hoặc độ bền lạnh. Việc bổ sung nhôm, độ bền phẳng được giữ ở nhiệt độ và khả năng chống cacbon hóa và clo khiến nó trở thành lựa chọn mặc định cho phần cứng lò trong các ngành công nghiệp-xử lý nhiệt, hóa dầu và chất thải-đến-năng lượng, với chi phí thấp hơn nhiều so với siêu hợp kim cứng-kết tủa chiếm cùng một phạm vi nhiệt độ.

Câu hỏi thường gặp

Ống Inconel 601 có thể chịu được nhiệt độ bao nhiêu khi sử dụng?

Trong quá trình oxy hóa liên tục, hợp kim được sử dụng ở nhiệt độ khoảng 1150 độ C, với-tiếp xúc ngắn hạn ở khoảng 1200 độ C. Mức trần thực tế cho các bộ phận lò-có tuổi thọ cao được thiết lập theo tốc độ oxy hóa và giới hạn cacbon hóa khoảng 1000 độ C trong môi trường giàu cacbon-.

Inconel 601 khác với Inconel 600 như thế nào?

Thành phần gần như giống hệt nhau ngoại trừ việc bổ sung nhôm, 1,0 đến 1,7 phần trăm trong 601 so với một lượng nhỏ trong 600. Nhôm đó phát triển một lớp alumina chống lại sự vỡ vụn trong chu trình nhiệt, vì vậy 601 hoạt động tốt hơn 600 trong lò tuần hoàn trên khoảng 1000 độ C mặc dù hai hợp kim trông giống nhau trên giấy.

LàỐng Inconel 601có thể hàn được không?

Đúng. Chất độn phù hợp như ERNiCrFe-2 hoặc ERNiCr-3 được sử dụng mà không cần làm nóng trước và không xử lý nhiệt sau hàn. Cấu trúc hoàn toàn austenit có nghĩa là không có hạn chế về cân bằng ferit, nhưng oxit bề mặt phải được làm sạch thành kim loại sáng trước khi hàn.

Inconel 601 có thể thay thế inox 310 trong lò nung được không?

Trong nhiều nhiệm vụ thì có và với thành mỏng hơn: 601 duy trì khả năng chịu tải-cao hơn nhiều trong phạm vi nhiệt độ và chống va đập theo chu kỳ tốt hơn 310S. Sự đánh đổi-là chi phí nên việc thay thế là hợp lý khi tuổi thọ 310S là yếu tố hạn chế.

Những tiêu chuẩn nào bao gồm ống Inconel 601?

Ống liền mạch là ASTM B167 / ASME SB167, ống hàn là ASTM B517, ống trao đổi nhiệt-là ASTM B163 và tấm, tấm và dải là ASTM B168. Ký hiệu EN NiCr23Fe, W.Nr. 2.4851, UNS N06601.

Liên hệ ngay