Incoloy 825 und Incoloy 800H sind beides Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen, wurden jedoch unter Berücksichtigung unterschiedlicher technischer Prioritäten entwickelt. Incoloy 825 (UNS N08825) wird in erster Linie aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit ausgewählt, insbesondere in aggressiven wässrigen und sauren Umgebungen, während Incoloy 800H (UNS N08810) wird speziell so gesteuert, dass eine höhere Kriech- und Bruchfestigkeit bei erhöhten Temperaturen erreicht wird. Die ASTM-Spezifikationen unterscheiden die Werkstoffe N08810 und N08811 von der Standardlegierung 800 für Anwendungen bei Temperaturen über 1100 °F (593 °C), bei denen Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
Dieser Unterschied ist wichtiger als ihre ähnliche chemische Zusammensetzung auf Nickel-Eisen-Chrom-Basis.
Wenn das Hauptproblem bei der Konstruktion darin besteht, dass Nasskorrosion, Schwefel- oder Phosphorsäure, chloridbedingte Korrosion oder Spannungsrisskorrosion, ist die Legierung 825 in der Regel das relevantere Material, das untersucht werden sollte. Wenn das Bauteil über längere Zeiträume hinweg bei erhöhten Temperaturen einer anhaltenden mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist, 800H ist die Güteklasse, die speziell im Hinblick auf Kriech- und Bruchverhalten entwickelt und kontrolliert wurde..
Die beiden Legierungen sollten daher nicht als direkte Ersatzstoffe betrachtet werden, nur weil beide bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werden können.
Incoloy 825 vs. 800H auf einen Blick
| Charakteristisch | Incoloy 825 | Incoloy 800H |
|---|---|---|
| UNS-Bezeichnung | N08825 | N08810 |
| Familie der Legierungen | Nickel-Eisen-Chrom | Nickel-Eisen-Chrom |
| Schwerpunkt im Ingenieurwesen | Korrosionsbeständigkeit | Hochtemperatur-Kriech- und Bruchfestigkeit |
| Nickel | 38.0–46.0% | 30.0–35.0% |
| Chrom | 19.5–23.5% | 19.0–23.0% |
| Molybdän | 2,5-3,5% | Keine Hauptlegierungszusatzkomponente |
| Kupfer | 1.5–3.0% | ≤0,75% |
| Titan | 0.60–1.20% | 0.15–0.60% |
| Kohlenstoff | ≤ 0,051 TP3T in allgemein anerkannten Spezifikationen | 0,05–0,101 TP3T-Regelbereich |
| Hauptspannmechanismus | Festigkeitssteigerung durch Mischkristalle und Kaltverformung in Abhängigkeit vom Zustand | Kontrollierte Chemie, Korngröße und Hochtemperaturglühen |
| Hauptursache für Korrosion | Hohe Beständigkeit gegen oxidierende/reduzierende Säuren und lokale Korrosion | Oxidation, Aufkohlung und Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturumgebungen |
| Kriech-/Bruchverhalten | Nicht sein wesentlichster konstruktiver Vorteil | Wichtige Überlegungen zur Konzeption |
| Typische Auswahlumgebung | Chemische Verarbeitung und aggressive wässrige bzw. saure Umgebungen | Öfen, Reformer, Wärmetauscher und andere Anlagen, die dauerhaft hohen Temperaturen ausgesetzt sind |
Die oben angegebenen Zusammensetzungsbereiche sollten stets anhand der für einen Auftrag geltenden Produktspezifikation und der Materialbeschaffenheit überprüft werden. Öffentlich zugängliche technische Daten können je nach maßgeblicher Spezifikation und Produktform geringfügig variieren. Die Zusammensetzungsdaten für die Legierung 825 werden durch technische Datenblätter belegt, während die Normen ASTM B409 und B407 die Sorten N08810/N08811 als für den Einsatz bei Temperaturen über 593 °C vorgesehen ausweisen, bei denen Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
1. Der grundlegende Unterschied zwischen den Legierungen 825 und 800H
Am einfachsten lässt sich der Unterschied verstehen, wenn man Korrosionsbeständigkeit von mechanische Stabilität bei hohen Temperaturen.
Legierung 825: Korrosion ist das Hauptproblem bei der Konstruktion
Die Legierung 825 enthält deutlich mehr Nickel als 800H und enthält zusätzlich bewusst folgende Zusätze:
- Molybdän
- Kupfer
- Titan
Diese Kombination ist wichtig, da die Legierung 825 für Umgebungen entwickelt wurde, in denen sowohl oxidierende als auch reduzierende Korrosion auftritt.
Im „Alloy Digest“ der ASM wird die Legierung 825 als eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung beschrieben, die Molybdän, Kupfer und Titan enthält und beständig gegen chloridionische Spannungskorrosion, Lochfraß, Spaltkorrosion sowie Korrosion in oxidierenden und reduzierenden Medien ist.
Diese chemischen Eigenschaften erklären, warum die Legierung 825 in folgenden Anwendungsbereichen zum Einsatz kommt:
- Chemische Verarbeitung
- Anlagen zur Säureaufbereitung
- Anlagen zur Schadstoffbekämpfung
- Öl- und Gasausrüstung
- Komponenten für die Säurebehandlung
- Beizgeräte
- Wärmetauscher
In einer technischen Produktbeschreibung von BIBUS wird die Legierung 825 ebenfalls für den Einsatz in Umgebungen mit Schwefel- und Phosphorsäure sowie für ihre Beständigkeit gegen lokale Korrosion genannt.
800H: Die anhaltende Belastung durch hohe Temperaturen stellt das Hauptproblem bei der Konstruktion dar
Alloy 800H gehört zur 800er-Familie, ist jedoch nicht einfach nur eine gewöhnliche Alloy 800 mit einer anderen Handelsbezeichnung.
Die Bezeichnung „H“ steht für eine kontrollierte chemische Zusammensetzung und metallurgische Beschaffenheit, die darauf abzielt, das Kriech- und Bruchverhalten bei hohen Temperaturen zu verbessern.
Gemäß ASTM B409 werden die Werkstoffe N08810 und N08811 in der Regel bei Temperaturen über 1100 °F (593 °C) eingesetzt, bei denen Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind, und sie werden geglüht, um eine kontrollierte Korngröße für optimale Eigenschaften in diesem Temperaturbereich zu erzielen.
Die Norm ASTM B407 sieht dieselbe grundlegende Unterscheidung für nahtlose Rohre und Röhren vor.
Dadurch unterscheidet sich der 800H hinsichtlich seines technischen Hauptzwecks grundlegend vom 825.
2. Warum 800H eine bessere Kriechfestigkeit aufweist
Kriechen ist die langsame, zeitabhängige Verformung eines Werkstoffs unter anhaltender Beanspruchung, insbesondere bei erhöhten Temperaturen.
Dies spielt bei folgenden Komponenten eine Rolle:
- Ofenrohre
- Modernisierung der Ausrüstung
- Hochtemperatur-Wärmetauscher
- Anlagen für petrochemische Prozesse
- Hochtemperaturrohrleitungen
- Bauteile, die über einen längeren Zeitraum Hitze ausgesetzt sind
Ein Werkstoff kann bei Raumtemperatur eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen und dennoch bei lang andauernder Kriechbeanspruchung schlechte Eigenschaften zeigen.
Deshalb kann ein einfacher Vergleich der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur zwischen den Typen 825 und 800H irreführend sein.
Die Bedeutung von kontrolliertem Kohlenstoff
Bei 800H wird ein kontrollierter Kohlenstoffgehalt verwendet, anstatt den Kohlenstoffgehalt einfach so weit wie möglich zu minimieren.
Dies trägt zu dem mikrostrukturellen Zustand bei, der für die mechanische Leistungsfähigkeit bei erhöhten Temperaturen erforderlich ist.
Auch die Korngröße spielt eine Rolle
Für den kriechfesten Betrieb ist die Korngröße eine wichtige metallurgische Größe.
Die Norm ASTM B409 schreibt ausdrücklich eine kontrollierte Korngröße für die Werkstoffe N08810 und N08811 vor, wenn diese bei Temperaturen über 593 °C eingesetzt werden, bei denen Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
Dies ist ein wichtiger Kaufaspekt.
Ein Käufer sollte nicht einfach nur angeben:
"Incoloy 800"
wenn die technischen Anforderungen eigentlich 800H vorsehen.
Die genaue UNS-Güteklasse, die Produktspezifikation, die Wärmebehandlung und die geltenden Abnahmeanforderungen sollten in der Einkaufsspezifikation enthalten sein.
3. Warum die Legierung 825 nicht die naheliegende Wahl für kriechkritische Anwendungen ist
Die Legierung 825 verfügt über eine gute mechanische Festigkeit und ist temperaturbeständig, doch ist sie daher für den Langzeit-Kriechbetrieb nicht mit der Legierung 800H gleichzusetzen.
Seine chemische Zusammensetzung ist anders optimiert.
Die erheblichen Zusätze von Molybdän und Kupfer tragen wesentlich zur Korrosionsbeständigkeit bei, insbesondere in reduzierenden sauren Umgebungen. Die Legierung 825 gehört jedoch nicht zu den Legierungen dieser Familie, die speziell für den durch N08810 und N08811 repräsentierten Kriechebruchs-Auslegungsbereich spezifiziert sind.
Diese Unterscheidung spiegelt sich in den Produktnormen der ASTM wider.
Die Norm ASTM B409 definiert:
- N08800, wie üblicherweise bis zu 1100 °F (593 °C) verwendet
- N08810 und N08811 werden üblicherweise bei Temperaturen über 1100°F eingesetzt, wo Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
Daher sollte die Frage nicht lauten:
"Welche Legierung weist eine höhere Zugfestigkeit auf?"
Es sollte heißen:
"Welchen Temperaturen, welchen Belastungen, welcher Einwirkzeit und welchen Umgebungsbedingungen wird das Bauteil ausgesetzt sein?"
Das ist die technische Frage, die darüber entscheidet, ob 825 oder 800H in Betracht gezogen werden sollte.
4. Vergleich der chemischen Zusammensetzung: N08825 vs. N08810
Die chemischen Unterschiede erklären einen Großteil der unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten.
| Element | Incoloy 825, UNS N08825 | Incoloy 800H, UNS N08810 | Technische Bedeutung |
|---|---|---|---|
| Ni | 38.0–46.0% | 30.0–35.0% | Austenitische Stabilität und Korrosionsverhalten |
| Cr | 19.5–23.5% | 19.0–23.0% | Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit |
| Mo | 2,5-3,5% | Keine wesentliche Ergänzung | Entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit gegenüber lokaler und säurereduzierender Korrosion |
| Cu | 1.5–3.0% | ≤0,75% | Entscheidend für die Beständigkeit der Legierung 825 gegenüber reduzierenden Säuren |
| Ti | 0.60–1.20% | 0.15–0.60% | Stabilisierung und Steuerung der Mikrostruktur |
| Al | ≤0.20% | 0.15–0.60% | Wichtig für die metallurgische Bilanz von 800H |
| C | ≤0,051 TP3T – häufig als Referenzwert genannt | 0.05–0.10% | Je nach Verwendungszweck unterschiedlich gesteuert |
Die chemische Zusammensetzung der Legierung 825 ist in den technischen Datenblättern von Metalcor und anderen Werkstofflieferanten dokumentiert.
Für 800H zeigen öffentlich zugängliche technische Daten die für diese Güteklasse typischen Grenzwerte für den Kohlenstoff-, Aluminium- und Titangehalt.
Der entscheidende Punkt
Die Chemie sollte nicht so interpretiert werden, dass:
Mehr Nickel = automatisch bessere Hochtemperaturleistung.
Die Legierungsstrategie ist auf verschiedene Leistungsziele ausgerichtet.
Bei der Serie 825 wird stärker auf Korrosionsbeständigkeit gesetzt.
Bei 800H werden kontrollierte chemische und metallurgische Verfahren eingesetzt, um das mechanische Verhalten bei hohen Temperaturen langfristig zu verbessern.
5. Verhalten bei hohen Temperaturen: Welche Legierung ist besser geeignet?
Für anhaltende mechanische Beanspruchung bei hohen Temperaturen, 800H ist die unmittelbar relevantere Legierung.
Dies ist nicht nur eine allgemeine Präferenz der Branche. In den ASTM-Spezifikationen werden N08810 und N08811 ausdrücklich für den Einsatz bei Temperaturen über 593 °C genannt, bei denen Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
Die Legierung 825 wird dagegen häufig gewählt, wenn hohe Temperaturen in Verbindung mit anspruchsvollen Korrosionsbedingungen vorliegen.
Dadurch entstehen zwei verschiedene Auswahlpfade.
Wählen Sie „800H“, wenn das vorherrschende Problem Folgendes ist:
- Langfristige Belastung durch erhöhte Temperaturen
- Kriechverformung
- Spannungsbruch
- Ofenwartung
- Reformer-Service
- Prozessanlagen für Hochtemperaturanwendungen
- Oxidierende oder aufkohlende Atmosphären
Ziehen Sie 825 in Betracht, wenn das Hauptproblem Folgendes ist:
- Schwefelsäure
- Phosphorsäure
- Chloridhaltige Umgebungen
- Lochfraß
- Spaltkorrosion
- Spannungskorrosionsrissbildung
- Gemischte oxidierende/reduzierende wässrige Umgebungen
Die tatsächlichen Einsatzbedingungen müssen weiterhin unter Berücksichtigung der Auslegungstemperatur, der Beanspruchung, der Umgebungsbedingungen und der geltenden Bauvorschriften bewertet werden.
6. Kriechfestigkeit: Was Ingenieure eigentlich vergleichen sollten
Die Kriechfestigkeit sollte nicht durch einen einzigen Zugfestigkeitswert bei Raumtemperatur angegeben werden.
Bei einer ordnungsgemäßen Kriech- oder Spannungsbruchbewertung werden folgende Aspekte berücksichtigt:
- Temperatur
- Aufgebrachte Spannung
- Belichtungszeit
- Erzeugnisform
- Wärmebehandlung
- Größe der Körner
- Mikrostruktur
- Umgebungsbedingungen
- Geltende Konstruktionsnorm
So kann beispielsweise ein bei 760 °C für eine bestimmte Produktform ermittelter Kriechbruchwert nicht automatisch auf einen kaltverformten Draht oder eine anders wärmebehandelte Platte übertragen werden.
In Ihrer Materialspezifikation sollten daher die genauen Anforderungen an den Zustand des Bauteils festgelegt werden.
Warum dies für den 800-H-Lauf von Bedeutung ist
Die Bezeichnung „H-Güte“ gibt es unter anderem deshalb, weil der metallurgische Zustand bei hohen Temperaturen eine Rolle spielt.
Die Norm ASTM B407 legt die Anforderungen an geglühte nahtlose N08810/N08811-Rohre fest und beschreibt die Bedeutung einer kontrollierten Korngröße für Anwendungen, bei denen es zu Kriech- und Bruchverhalten bei erhöhten Temperaturen kommt.
Das ist für einen Ingenieur viel hilfreicher, als einfach nur zu sagen:
"800H ist bei hohen Temperaturen widerstandsfähiger."
Das eigentliche Problem ist das Zeit-Temperatur-Beanspruchungs-Verhältnis.
7. Korrosionsbeständigkeit: Warum die Legierung 825 die überzeugenderen Argumente bietet
Die Legierung 825 ist besonders interessant, wenn die Temperatur nur ein Teil des Problems ist.
Beispielsweise kann ein Prozessbehälter folgenden Situationen ausgesetzt sein:
- Saure Flüssigkeit
- Chloridbelastung
- Oxidierende Spezies
- Artenbestand verringern
- Erhöhte Temperatur
- Schweißverbindungen
In solchen Situationen kann die Korrosionsbeständigkeit zum wichtigsten Kriterium bei der Werkstoffauswahl werden.
Die Mo- und Cu-Zusätze in der Legierung 825 sind wichtig, da sie deren Beständigkeit gegenüber verschiedenen aggressiven Korrosionsumgebungen verbessern.
Der „Alloy Digest“ von ASM gibt konkrete Angaben zur Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion, Lochfraß, Spaltkorrosion sowie gegen oxidierende und reduzierende Medien.
BIBUS empfiehlt die Legierung 825 ebenfalls für Anwendungen in den Bereichen chemische Verarbeitung, Umweltschutz, Öl und Gas sowie Säure.
Dies ist die Gegenseite der Auswahlgleichung im Vergleich zum 800H.
8. Legierung 825 im Vergleich zu 800H für verschiedene industrielle Anwendungen
| Anmeldung | Eine relevantere Legierung, die untersucht werden sollte | Hauptgrund |
|---|---|---|
| Ausrüstung für Schwefelsäure | Legierung 825 | Korrosionsbeständigkeit |
| Anlagen für Phosphorsäure | Legierung 825 | Beständigkeit gegen Säurekorrosion |
| Chloridhaltige wässrige Lösung | Legierung 825 | Beständigkeit gegen lokale Korrosion und Spannungsrisskorrosion (SCC) |
| Chemische Verarbeitung | Hängt von der Umgebung ab | Sowohl Korrosion als auch Temperatur müssen berücksichtigt werden |
| Ofenrohre | 800H | Anforderungen hinsichtlich Hochtemperaturkriechen und Oxidation |
| Reformer-Anlagen | 800H | Mechanische Stabilität bei hohen Temperaturen über lange Zeiträume |
| Hochtemperatur-Wärmetauscher | Hängt von der Temperatur/der Umgebung ab | Kombinierte Anforderungen hinsichtlich Wärme- und Korrosionsbeständigkeit |
| Aufkohlungsatmosphäre | 800H | Beständigkeit gegen hohe Umgebungstemperaturen |
| Langfristige strukturelle Belastung bei hohen Temperaturen | 800H | Kriech- und Bruchfestigkeit |
| Feuchte, saure Betriebsbedingungen | 825 | Korrosion ist im Allgemeinen das größte Problem |
Die Tabelle ist bewusst nicht als uneingeschränkte Anwendungsliste gedacht. Die tatsächliche Materialauswahl hängt von der Betriebstemperatur, der Beanspruchung, der Chemikalienzusammensetzung der Flüssigkeit, dem Druck, den Fertigungsbedingungen und den maßgeblichen Konstruktionsnormen ab.
9. Für den Vergleich relevante ASTM-Normen
Die geltende Norm hängt stark von der Produktform ab.
Für 800H gilt die Norm ASTM B407 für nahtlose Rohre und Röhren aus Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen, einschließlich N08810 und N08811. Die Norm ASTM B409 gilt für gewalzte Bleche, Platten und Bänder und umfasst N08810 und N08811.
Für die Legierung 825 ist ASTM B423 die maßgebliche ASTM-Spezifikation für nahtlose Rohre aus einer Nickel-Eisen-Chrom-Molybdän-Kupfer-Legierung, und in den allgemeinen Normenverzeichnissen der ASTM für Nickellegierungen wird B423 unter anderem als für die Sorte UNS N08825 gültig aufgeführt.
Dies veranschaulicht einen wichtigen Grundsatz der Beschaffung:
Geben Sie nicht nur die Legierungsbezeichnung an. Geben Sie die Legierung, die UNS-Nummer, die Produktform, die maßgebliche Norm und den gewünschten Werkstoffzustand an.
Zum Beispiel:
Legierung 800H, UNS N08810, nahtloses Rohr, geltende ASTM/ASME-Spezifikation, festgelegte Anforderungen an die Wärmebehandlung und Prüfung.
ist wesentlich präziser als: Incoloy 800H-Rohr.
10. Wie sieht es mit Incoloy 800HT aus?
Außerdem sollte zwischen 800H und 800HT unterschieden werden.
Zur 800er-Familie gehören:
- Legierung 800, UNS N08800
- Legierung 800H, UNS N08810
- Legierung 800HT, UNS N08811
Im Vergleich zur breiter angelegten 800H-Chemie weist 800HT eine strengere Kontrolle über Kohlenstoff, Aluminium und Titan auf.
Öffentlich zugängliche technische Daten weisen N08811 als die Sorte 800HT aus und bringen deren kontrollierte chemische Zusammensetzung mit einem verbesserten Kriechbruchverhalten in Verbindung.
Dies spielt eine Rolle, wenn man den 825 mit der breiter gefassten 800er-Familie vergleicht.
Die praktische Frage könnte tatsächlich lauten:
Sollte bei der Konstruktion die Typenbezeichnung 825, 800H oder 800HT verwendet werden?
Bei besonders anspruchsvollen Hochtemperaturanwendungen kann der Vergleich zwischen 800H und 800HT aussagekräftiger sein als der Vergleich zwischen 825 und der Basislegierung 800.
11. Warum mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur irreführend sein können
Angenommen, zwei Legierungen weisen bei Raumtemperatur eine ähnliche Zugfestigkeit auf.
Das trifft zu nicht bedeutet, dass sie bei 700 °C, 800 °C oder einer anderen erhöhten Temperatur über eine Betriebsdauer von 10.000 oder 100.000 Stunden eine ähnliche Leistung aufweisen werden.
Bei hohen Temperaturen:
- Die Diffusion wird aktiver.
- Prozesse an den Korngrenzen gewinnen an Bedeutung.
- Die Mikrostruktur verändert sich im Laufe der Zeit.
- Die Kriechverformung nimmt zu.
- Oxidation und Aufkohlung können die Oberfläche beeinträchtigen.
- Der Spannungsbruch wird zu einem technischen Problem.
Daher sollten bei der Auslegung für hohe Temperaturen geeignete Daten zu Kriechverhalten und Spannungsbruch herangezogen werden, anstatt lediglich die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur zu vergleichen.
Dies ist besonders wichtig, wenn man eine auf Korrosionsbeständigkeit ausgelegte Legierung wie 825 mit einer auf Kriechfestigkeit ausgelegten Legierung wie 800H vergleicht.
12. Der Zustand des Materials und die Form des Produkts spielen eine Rolle
Ein und dieselbe nominelle Legierung kann je nach folgenden Faktoren unterschiedliche Eigenschaften aufweisen:
- Platte gegen Rohr
- Stange oder Draht
- Warmgefertigtes Material im Vergleich zu kaltverformtem Material
- Geglühter Zustand
- Größe der Körner
- Wärmebehandlungsverlauf
- Profilstärke
Die Norm ASTM B407 legt beispielsweise bestimmte Anforderungen an nahtlose Rohre fest und enthält Vorgaben hinsichtlich der Wärmebehandlung, der Korngröße und der mechanischen Eigenschaften.
Daher sollten Ingenieure es vermeiden, einen Eigenschaftswert aus einem allgemeinen Datenblatt für Alloy 825 oder 800H in eine Konstruktionsberechnung zu übernehmen, ohne ihn zuvor zu überprüfen:
Auf welche Produktform und welchen Materialzustand bezieht sich dieser Wert?
Dies ist einer der wichtigsten praktischen Unterschiede zwischen der Materialforschung und der Materialbeschaffung.
13. Entscheidungshilfe: 825 oder 800H?
Eine praktische Auswahlreihenfolge lautet:
Schritt 1: Bestimmung der maximalen Metalltemperatur
Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf die Nennprozesstemperatur.
Ermitteln Sie die tatsächliche Metalltemperatur unter den ungünstigsten realistischen Betriebsbedingungen.
Schritt 2: Eine anhaltende mechanische Belastung erzeugen
Wird das Bauteil bei erhöhten Temperaturen einer erheblichen Dauerbelastung ausgesetzt, gewinnen Kriechen und Spannungsbruch zunehmend an Bedeutung.
Dies spricht für die 800H-Baureihe, sofern die Anforderungen hinsichtlich Temperatur und Konstruktionsvorschriften erfüllt sind.
Schritt 3: Die Umgebung beschreiben
Bestimmen Sie:
- pH-Wert
- Chloridkonzentration
- Schwefelsäurekonzentration
- Phosphorsäurekonzentration
- H₂S
- Oxidierende Spezies
- Artenbestand verringern
- Wassergehalt
- Druck
- Temperaturwechselbeanspruchung
Dies kann dazu führen, dass die Entscheidung zugunsten von Legierung 825 ausfällt.
Schritt 4: Ermitteln Sie die maßgebliche Vorschrift
Für Druckgeräte kann die Einhaltung der ASME-Norm oder einer anderen geltenden Bauvorschrift erforderlich sein.
Das Material muss gemäß der Norm bewertet werden und darf nicht ausschließlich anhand eines handelsüblichen Datenblatts ausgewählt werden.
Schritt 5: Die Produktform festlegen
Spezifizieren:
- Platte
- Blatt
- Strip
- Bar
- Stab
- Rohr
- Rohrleitung
- Draht
- Schmieden
Die geltende Materialspezifikation kann sich je nach Produktform ändern.
Schritt 6: Materialzustand definieren
Geben Sie die erforderlichen Angaben an:
- Glühbedingungen
- Größe der Körner
- Kaltumformungszustand
- Mechanische Eigenschaften
- Prüfanforderungen
Schritt 7: Fordern Sie die erforderlichen Unterlagen an
Je nach Projekt kann die Angebotsanfrage Folgendes erfordern:
- Materialprüfbericht
- Chemische Analyse
- Ergebnisse der mechanischen Prüfung
- Informationen zur Wärmebehandlung
- Ergebnisse zur Korngröße
- Zerstörungsfreie Prüfung
- Prüfung der Dimensionen
- Konformitätsbescheinigung
- Kontrolle durch Dritte
Die genauen Anforderungen sollten vor der Auftragserteilung vereinbart werden.
14. Praktischer Vergleich für Ingenieure und Einkäufer
| Frage | Incoloy 825 | Incoloy 800H |
|---|---|---|
| Ist Korrosionsbeständigkeit die wichtigste Anforderung? | Starker Kandidat | Ist möglicherweise nicht die bevorzugte Lösung |
| Ist die Schwefelsäurebeständigkeit wichtig? | Starker Kandidat | Anwendungsspezifisch und erfordert eine Bewertung |
| Stellt chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion (SCC) ein großes Problem dar? | Starker Kandidat | Erfordert eine umgebungsspezifische Bewertung |
| Ist Langzeitkriechen kritisch? | Nicht der Hauptgrund für die Wahl | Ein triftiger Grund für Ermittlungen |
| Wird bei hoher Temperatur eine Dauerbelastung ausgeübt? | Erfordert eine sorgfältige Überprüfung | Speziell auf diese Anforderung zugeschnitten |
| Ist eine Wartung des Heizkessels erforderlich? | Anwendungsspezifisch | Häufiger Grund für die Wahl des 800H |
| Handelt es sich bei der Umgebung hauptsächlich um eine wässrige und korrosive Umgebung? | Häufig relevant | Hängt stark von der Chemie ab |
| Ist die Kontrolle der Korngröße für die Konstruktion wichtig? | Hängt von der Spezifikation ab | Besonders geeignet für den Einsatz bei hohen Temperaturen |
| Sollte die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur ausschlaggebend sein? | Nein | Nein |
| Sollte die genaue ASTM/ASME-Spezifikation in der Angebotsanfrage angegeben werden? | Ja | Ja |
15. Beschaffungs-Checkliste für die Legierungen 825 und 800H
Geben Sie bei der Anforderung eines Angebots bitte so viele der folgenden Angaben wie möglich an:
Material
- Bezeichnung der Legierung
- UNS-Nummer
- Erzeugnisform
- Geltende ASTM/ASME-Spezifikation
- Erforderlicher Materialzustand
Abmessungen
- Äußerer Durchmesser
- Innendurchmesser
- Wandstärke
- Länge
- Dicke der Platte
- Breite
- Anforderungen an die Ebenheit/Toleranz
Servicebedingungen
- Auslegungstemperatur
- Betriebstemperatur
- Auslegungsdruck
- Prozessmedium
- Korrosionsumgebung
- Erwartete Nutzungsdauer
- Mechanische Belastung
Inspektion
- Chemische Analyse
- Zugversuch
- Streckgrenze
- Dehnung
- Härte
- Korngröße, sofern zutreffend
- NDT-Anforderungen
- Hydrostatische oder Wirbelstromprüfung gemäß den geltenden Rohrspezifikationen
Dokumentation
- MTR
- Rückverfolgbarkeit der Wärmenummer
- Konformitätsbescheinigung
- Prüfbericht
- Gegebenenfalls Prüfung durch einen unabhängigen Dritten
Diese Informationen sind für einen Lieferanten weitaus nützlicher als die bloße Feststellung:
"Bitte geben Sie die Legierung 825 an."
16. Können 825 und 800H als direkte Ersatzprodukte verwendet werden?
Im Allgemeinen, Sie sollten nicht als automatische Ersatzlösungen betrachtet werden..
Der Grund dafür ist nicht einfach nur, dass sich ihre Kompositionen unterscheiden.
Ihre technischen Ziele unterscheiden sich.
Ersetzen von 825 durch 800H
Dies kann ein zusätzliches Korrosionsrisiko mit sich bringen, wenn die ursprüngliche Anwendung auf der Beständigkeit von Alloy 825 gegenüber sauren oder chloridhaltigen Umgebungen beruht.
Ersetzen von 800H durch 825
Dies kann zu Problemen mit Kriechen und Bruch bei hohen Temperaturen führen, wenn die ursprüngliche Konstruktion auf den mechanischen Eigenschaften von 800H bei erhöhten Temperaturen basiert.
Daher sollte die Substitution anhand folgender Formel berechnet werden:
- Temperatur
- Stress
- Zeit
- Umwelt
- Erzeugnisform
- Wärmebehandlung
- Geltende Konstruktionsnorm
- Erforderliche Lebensdauer
Eine Materialersetzung sollte im Rahmen des technischen Verfahrens des Projekts genehmigt werden und nicht allein auf der Grundlage einer nominellen chemischen Ähnlichkeit erfolgen.
17. Die Rolle von MWalloys in diesem Materialauswahlprozess
MWalloys liefert Nickelbasislegierungen in verschiedenen Produktformen und kann individuelle Materialanforderungen entsprechend der gewünschten Güteklasse, den Abmessungen, den Spezifikationen und den Auftragsbedingungen prüfen.
Für die Legierung 825 hat MWalloys derzeit Produktinformationen veröffentlicht, die Produktformen wie Rundstangen, Rohre und Draht sowie die übergeordnete Kategorie der Nickellegierungen abdecken.
Bei einer technischen Angebotsanfrage empfiehlt es sich, Folgendes bereitzustellen:
- Bezeichnung der Legierung
- UNS-Nummer
- Erzeugnisform
- Abmessungen
- Menge
- ASTM/ASME-Anforderung
- Zustand des Materials
- Prüfvorschriften
- Erforderliche Unterlagen
Verfügbarkeit, Herstellungsverfahren, geltende Zertifizierungen und Lieferbedingungen sollten für den jeweiligen Auftrag bestätigt werden und nicht im Voraus vorausgesetzt werden.
18. Zusammenfassung der endgültigen Auswahl
Der wichtigste Unterschied zwischen Incoloy 825 und Incoloy 800H ist nicht einfach nur ihre nominelle Stärke.
Es ist das Problem, für dessen Lösung jede Legierung entwickelt wurde.
Wählen Sie die Legierung 825 für weitere Untersuchungen, wenn Korrosion das vorrangige technische Problem darstellt., insbesondere wenn Schwefelsäure oder Phosphorsäure, chloridhaltige Umgebungen, lokale Korrosion oder Spannungsrisskorrosion eine wichtige Rolle spielen.
Wählen Sie die Legierung 800H für die weitere Bewertung, wenn anhaltende mechanische Beanspruchung bei hohen Temperaturen, Kriechen und Spannungsbruch die wichtigsten Faktoren sind. Die Normen ASTM B407 und B409 legen N08810 und N08811 ausdrücklich für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen über 593 °C fest, bei denen Kriech- und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
Keine der beiden Legierungen sollte allein aufgrund eines einzigen Festigkeitswerts bei Raumtemperatur ausgewählt werden.
Die richtige Entscheidung setzt die vollständige Kombination folgender Faktoren voraus:
Temperatur + Beanspruchung + Zeit + Umgebung + Produktform + Materialzustand + geltende Konstruktionsnorm.
Aus diesem Grund, Incoloy 825 und 800H sollten eher als Legierungen betrachtet werden, die unterschiedlichen technischen Anforderungen gerecht werden, und nicht als direkte Ersatzstoffe.
FAQ
Ist Incoloy 825 für den Einsatz bei hohen Temperaturen besser geeignet als 800H?
Das gilt nicht pauschal. Die Legierung 825 wird vor allem wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit geschätzt, während die Legierung 800H speziell auf ihr Kriech- und Bruchverhalten bei erhöhten Temperaturen ausgelegt ist. Die Wahl der geeigneten Legierung hängt von der Temperatur, der Belastung, der Einwirkzeit und der Umgebung ab.
Was weist eine bessere Kriechfestigkeit auf: Incoloy 825 oder 800H?
800H ist die geeignete Güteklasse, wenn Kriechfestigkeit und Bruchfestigkeit die vorrangigen Konstruktionsanforderungen sind. In den Normen ASTM B407 und B409 wird N08810 ausdrücklich für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen genannt, bei dem Kriechfestigkeit und Bruchfestigkeit erforderlich sind.
Was ist der Unterschied zwischen UNS N08825 und N08810?
UNS N08825 ist die Legierung 825, die zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit erhebliche Anteile an Molybdän und Kupfer enthält. UNS N08810 ist die Legierung 800H, deren chemische Zusammensetzung und metallurgischer Zustand so gesteuert werden, dass eine hohe mechanische Leistungsfähigkeit bei erhöhten Temperaturen gewährleistet ist.
Ist Incoloy 825 eine Hochtemperaturlegierung?
Es kann in Umgebungen mit erhöhten Temperaturen eingesetzt werden, doch sein wesentlicher technischer Vorteil liegt eher in der Korrosionsbeständigkeit als in der Kriechfestigkeit. Es sollte nicht automatisch als Ersatz für eine auf Kriechfestigkeit ausgelegte Sorte wie 800H verwendet werden.
Ist Incoloy 800H dasselbe wie Inconel 800H?
Die gebräuchliche Bezeichnung lautet INCOLOY®-Legierung 800H, UNS N08810. "Inconel 800H" ist ein Bezeichnungsfehler, der bei Suchanfragen auftreten kann, doch die Legierung 800H gehört zur Incoloy-800-Familie.
Welche Norm gilt für nahtlose 800H-Rohre?
Die Norm ASTM B407 gilt für nahtlose Rohre aus Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen, einschließlich UNS N08810 und N08811.
Welche Norm gilt für 800H-Bleche?
Die Norm ASTM B409 gilt für Platten, Bleche und Bänder aus Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen und umfasst die Werkstoffe UNS N08810 und N08811.
Kann die Legierung 825 die 800H ersetzen?
Nicht automatisch. Wenn die Konstruktion von den Kriech- und Spannungsbruch-Eigenschaften von 800H abhängt, erfordert ein Austausch eine technische Überprüfung hinsichtlich Temperatur, Spannung, Zeit, Materialzustand und der geltenden Normen.
Kann 800H die Legierung 825 ersetzen?
Nicht automatisch. Wenn die Korrosionsbeständigkeit in sauren oder chloridhaltigen Medien die wichtigste Anforderung ist, muss das Korrosionsverhalten des vorgeschlagenen Ersatzwerkstoffs gezielt bewertet werden.
