Incoloy 825 vs Inconel 625: qual è il migliore?

Incoloy 825 e Inconel 625 sono entrambe leghe a base di nichel utilizzate quando la resistenza alla corrosione e l'affidabilità del servizio sono importanti, ma sono ottimizzate per ambienti diversi. Scegliete l'Inconel 625 quando avete bisogno di una forza maggiore, di una resistenza superiore alla vaiolatura, all'attacco interstiziale e alle cricche da tensocorrosione indotte da cloruri, o quando le prestazioni meccaniche a temperature elevate sono fondamentali. Scegliete l'Incoloy 825 quando la resistenza agli acidi riducenti (in particolare acido solforico e fosforico), la buona resistenza alla corrosione generale in ambienti misti ossidanti/riduttori e l'efficienza dei costi per molti casi di servizio chimico acquoso sono requisiti primari.

1. Background e contesto familiare della lega

Entrambe le leghe sono materiali austenitici a base di nichel sviluppati per la resistenza alla corrosione e le prestazioni nelle applicazioni chimiche, marine ed energetiche più esigenti. Sono state create per soddisfare particolari esigenze di servizio:

• Inconel 625 (UNS N06625) è una lega di nichel-cromo-molibdeno stabilizzata con niobio, sviluppata per garantire un'elevata forza e un'eccezionale resistenza alla vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alle cricche da tensocorrosione da cloruri. È ampiamente utilizzata nei processi chimici, negli ambienti marini, aerospaziali e nel settore petrolifero e del gas, dove l'attacco localizzato e la resistenza meccanica a temperature elevate sono fattori importanti.

• Incoloy 825 (UNS N08825) è una lega di nichel-ferro-cromo con aggiunta di molibdeno, rame e titanio, sviluppata per resistere agli acidi ossidanti e riducenti e per resistere alle cricche da tensocorrosione da cloruro in molti ambienti acquosi. È comunemente specificata per il trattamento degli acidi, il ritrattamento nucleare, le linee di decapaggio, i sistemi di tubazioni in lega e alcune applicazioni nel settore petrolifero e del gas che sottolineano la resistenza all'attacco dell'acido solforico e fosforico.

Queste leghe ad alto tenore di nichel non sono acciai inossidabili. La loro strategia di lega utilizza il nichel come matrice e aggiunte mirate (Mo, Nb, Cu, Ti) per personalizzare la resistenza alla corrosione localizzata, la resistenza meccanica e la saldabilità.

2. Riepilogo rapido del confronto

Questa sintesi racchiude la differenziazione pratica che la maggior parte degli ingegneri utilizza per scegliere tra le due leghe. Le fonti e le schede tecniche citate di seguito forniscono i dati numerici sulla chimica e sulle prestazioni.

3. Composizione chimica e metallurgia

Composizione chimica nominale (tabella di confronto)

Di seguito sono riportati gli intervalli di composizione tipici utilizzati nelle specifiche; verificare sempre i certificati della cartiera per il materiale acquistato.

Note:

• I valori sopra riportati sono intervalli rappresentativi arrotondati; consultare le schede tecniche dei prodotti o il certificato di prova della cartiera per conoscere i limiti esatti di un determinato calore. Le schede tecniche dei produttori riportano le tabelle di composizione e sono la fonte autorevole per le verifiche di approvvigionamento.

Ruolo metallurgico dei principali elementi

• Nichel stabilizza la matrice austenitica, fornisce duttilità e resistenza generale alla corrosione.

• Cromo fornisce la resistenza all'ossidazione e una linea di base per la resistenza alla corrosione.

• Molibdeno aumenta fortemente la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale nei cloruri. L'elevato tenore di Mo nel 625 è la ragione principale della sua superiore resistenza alla corrosione localizzata.

• Niobio (Nb) nel 625 lega il carbonio e contribuisce a creare un rafforzamento della soluzione solida; impedisce la sensibilizzazione durante la saldatura.

• Rame nell'825 favorisce la resistenza all'acido solforico e alle condizioni riducenti.

• Titanio in 825 stabilizza i carburi e riduce il rischio di attacco intergranulare dopo la saldatura.

4. Microstruttura e meccanismi di rafforzamento

Entrambe le leghe sono soluzioni solide a base di nichel austenitico, ma il loro rafforzamento e la stabilità microstrutturale differiscono:

• Inconel 625: La resistenza deriva principalmente dal rafforzamento in soluzione solida (Mo, Nb) e dalla presenza di carburi fini o precipitati intermetallici in determinati trattamenti termici. Il niobio forma anche carburi stabili e regioni ricche di niobio che resistono alla sensibilizzazione dei confini dei grani e consentono una maggiore resistenza alla temperatura. Ciò conferisce alla lega 625 un'elevata resistenza alla trazione e al creep.

• Incoloy 825: È una lega austenitica stabilizzata (aggiunta di Ti) con un moderato rafforzamento in soluzione solida da parte di Mo e Cu. Non è un materiale indurente per precipitazione in servizio normale; la microstruttura rimane duttile e resistente alla corrosione in un ampio intervallo di temperature. La stabilizzazione con Ti riduce la suscettibilità alla corrosione intergranulare dopo la saldatura.

Implicazioni pratiche: Il 625 manterrà le proprietà meccaniche più forti a temperature elevate e sotto sforzo; l'825 sarà più facile da formare in alcuni casi ed è progettato per la resistenza chimica piuttosto che per il trasporto di carichi a temperature elevate.

5. Proprietà meccaniche e limiti di temperatura

Dati meccanici rappresentativi (tipici)

I valori dipendono dalla forma del prodotto e dal trattamento termico. Utilizzare le schede tecniche del produttore per l'accettazione degli appalti.

Questi intervalli di proprietà mostrano il chiaro vantaggio di resistenza del 625 a temperatura ambiente e a temperature elevate. Per i componenti strutturali o contenenti pressione esposti a temperature elevate, il 625 è spesso preferito.

6. Comportamento alla corrosione: come si differenziano in ambienti reali

Panoramica generale delle prestazioni

• Pitting e corrosione interstiziale in ambienti con cloruri - L'Inconel 625, con il suo elevato contenuto di molibdeno e la stabilizzazione del niobio, supera costantemente l'Incoloy 825. La lega 625 presenta una resistenza superiore agli attacchi localizzati e alle cricche da tensocorrosione indotte dai cloruri.

• Acidi riducenti come il solforico e il fosforico - L'Incoloy 825 è stato a lungo utilizzato per il servizio di acido solforico e fosforico concentrato, perché la sua combinazione di Ni, Mo e Cu offre una buona resistenza in condizioni di acido riducente. Per alcuni servizi con acidi concentrati, l'825 è la scelta più economica e più performante.

• Servizio acido (H2S/CO2) - Entrambe le leghe hanno buone prestazioni, ma la scelta dipende dalla temperatura, dalle pressioni parziali e dalla presenza di zolfo elementare. Per la compatibilità con NACE MR0175/ISO 15156 è necessario consultare le guide di selezione del settore e gli standard NACE/ISO. La guida del Nickel Institute fornisce grafici di comportamento comparativi per 825 e 625 in condizioni di servizio CO2/H2S.

• Ossidante ad alta temperatura - L'Inconel 625 è progettato per resistere all'ossidazione a temperature più elevate e mantiene la resistenza meccanica meglio dell'825 a temperature di servizio elevate. Per questo motivo l'Inconel 625 è comunemente utilizzato negli scambiatori di calore, nelle turbine e nei componenti aerospaziali.

Esempi pratici di selezione della corrosione

• Acqua di mare/ambienti marini: Preferire l'Inconel 625 per raccordi, elementi di fissaggio e componenti sottomarini soggetti a cloruri, biofouling ed elevate sollecitazioni meccaniche. L'825 può essere utilizzato per tubazioni in cui non sono presenti fattori limitanti ad alta resistenza e in cui i contaminanti acidi sono minimi.

• Linee acide dell'impianto chimico: Per le linee di decapaggio dell'acido solforico e la lavorazione dell'acido fosforico, l'Incoloy 825 spesso supera il 625 e viene specificato per la sua resistenza a questi prodotti chimici riducenti.

• Scambiatori di calore con cloruri misti e alta temperatura: Se il rischio di vaiolatura e le sollecitazioni da cloruro sono significative a temperature elevate, l'Inconel 625 è l'opzione più sicura e più costosa. Per condizioni più miti, l'825 può essere conveniente.

7. Fabbricazione, saldatura e trattamento termico

Saldabilità e giunzione

Entrambe le leghe sono facilmente saldabili con le procedure standard per le leghe di nichel, ma ci sono delle differenze:

• Inconel 625: L'aggiunta di niobio stabilizza la lega e riduce la sensibilizzazione. Sono disponibili metalli d'apporto (materiali di consumo corrispondenti a UNS N06625). Metodi di saldatura comuni: GTAW, GMAW, SMAW e processi specializzati per sezioni spesse. Il preriscaldamento non è normalmente richiesto; il trattamento termico post-saldatura è raramente necessario per il servizio di corrosione.

• Incoloy 825: La stabilizzazione del titanio riduce il rischio di attacco intergranulare dopo la saldatura. Sono disponibili metalli d'apporto corrispondenti. I processi di saldatura tipici sono simili a quelli del 625. Il controllo dell'apporto di calore e la prevenzione della contaminazione sono le migliori pratiche standard.

Formatura e lavorazione

• Formazione: Entrambe le leghe sono duttili allo stato ricotto e possono essere formate a freddo, anche se l'Inconel 625 è più resistente e può richiedere forze maggiori.

• Lavorazione meccanica: Entrambi sono più difficili da lavorare rispetto ai comuni acciai inossidabili; la maggiore resistenza e l'incrudimento del 625 possono rendere la lavorazione più lenta e impegnativa. Utilizzare utensili in metallo duro, refrigerante e avanzamenti conservativi.

Trattamento termico

• Nessuna delle due leghe viene comunemente rinforzata con un trattamento termico convenzionale di indurimento per precipitazione per il servizio di corrosione. Il 625 ottiene gran parte della sua resistenza attraverso rinforzanti in soluzione solida; sono necessari cicli termici accurati se si prevede un servizio a temperature elevate per evitare precipitati indesiderati che possono ridurre la resistenza alla corrosione.

8. Norme e moduli di prodotto applicabili

Gli standard di prodotto e le forme comuni variano a seconda della lega:

• Inconel 625: Fornito comunemente secondo le norme ASTM B443 / ASME SB-443 per lamiere, lastre e nastri; ASTM B446 per barre e billette; standard AMS come AMS 5599 per le lamiere. Forme: lamiere, fogli, tubi saldati e senza saldatura, barre, forgiati, fili, elementi di fissaggio.

• Incoloy 825: Forniti comunemente secondo la norma ASTM B423 per i tubi senza saldatura, ASTM B424/B425 per i tubi saldati e i raccordi in varie forme di prodotto. Le forme comprendono tubi senza saldatura e saldati, tubi, barre, lamiere e fili.

Quando si specifica il materiale da acquistare, includere sempre nell'ordine di acquisto il numero UNS, la forma di prodotto richiesta, la condizione di trattamento termico e l'esatta specifica ASTM/ASME/AMS.

9. Applicazioni tipiche e casi d'uso del settore

Dove viene comunemente utilizzato l'Inconel 625

• Componenti e dispositivi di fissaggio sottomarini che richiedono un'elevata resistenza al pitting da cloruro e alla SCC

• Apparecchiature di processo chimico esposte a cloruri, sostanze organiche alogenate e miscele ossidanti

• Scambiatori di calore, componenti di forni e parti strutturali per alte temperature

• Componenti aerospaziali e parti di motori in cui la resistenza alle alte temperature e la resistenza alla corrosione sono fondamentali

• Apparecchiature nucleari e per il controllo dell'inquinamento, in cui si teme la formazione di galla, l'usura e la corrosione localizzata.

Dove viene comunemente utilizzato l'Incoloy 825

• Apparecchiature e tubazioni di processo per acido solforico e acido fosforico

• Linee di decapaggio acido e trattamento chimico

• Scrubber di controllo dell'inquinamento e componenti per la desolforazione dei gas di scarico

• Prodotti tubolari e tubazioni per il settore petrolifero e del gas, dove la presenza di cloruri è moderata, ma la riduzione della resistenza agli acidi e dei costi è una preoccupazione fondamentale.

• Apparecchiature di ritrattamento del combustibile nucleare in alcuni progetti.

La scelta tra i due richiede una corrispondenza tra la chimica di servizio, la temperatura, il carico meccanico e l'aspettativa di vita.

10. Matrice di selezione: regole decisionali pratiche

Utilizzare la matrice sottostante per effettuare una scelta iniziale della lega. La scelta finale deve essere convalidata con test di corrosione e analisi di ingegneria dei materiali in base alle condizioni specifiche del progetto.

Eseguire sempre una valutazione della corrosione a livello di progetto e consultare le indicazioni della NACE, del Nickel Institute e dei fornitori di materiali per i test di compatibilità e qualificazione.

11. Raccomandazioni su test, ispezioni e qualifiche

Quando si acquistano o si qualificano tubazioni, recipienti o componenti in queste leghe, adottare i seguenti controlli:

• Certificati di collaudo del mulino: Confermare il numero UNS, l'analisi chimica effettiva per Mo, Nb, Cu, Ti; garantire la tracciabilità del numero di calore.

• Test meccanici: Prove di trazione e durezza secondo le specifiche ASTM/ASME; prove di impatto se è possibile un servizio a bassa temperatura.

• NDT: RT/UT per i componenti in pressione, liquidi penetranti o particelle magnetiche per le saldature, come richiesto.

• Test di corrosione: Per i servizi critici, eseguire test di immersione dei tagliandi, test elettrochimici e test di corrosione interstiziale nelle condizioni di progetto.

• Qualifica di servizio acida: Verificare la conformità alle norme NACE MR0175/ISO 15156 utilizzando le edizioni più recenti e la guida del produttore del materiale. I documenti del Nickel Institute forniscono preziose mappe quantitative della corrosione.

12. Note sui costi, sulla catena di fornitura e sugli acquisti

• Costo relativo: In generale, l'Inconel 625 ha un costo più elevato rispetto all'Incoloy 825 a causa del maggior contenuto di nichel, molibdeno e niobio. La sensibilità al prezzo dipende dai mercati globali del nichel e del molibdeno.

• Disponibilità: Entrambe le leghe sono comuni, ma forme e dimensioni specifiche (lamiere pesanti, grandi forgiati, tubi lunghi senza saldatura) possono avere tempi di consegna. Si consiglia di contattare tempestivamente i fornitori per i prodotti a lunga scadenza.

• Chiarezza delle specifiche: Utilizzare il numero UNS, le specifiche ASTM/ASME, la forma del prodotto richiesta, i test di accettazione e le eventuali qualifiche NACE/ISO nell'ordine di acquisto. Richiedere i certificati di fresatura e i rapporti dei test non distruttivi con la consegna.

13. Modalità di guasto e lezioni di servizio

Modalità di guasto comuni e come ridurle:

• Corrosione da pitting/crevatura in presenza di cloruro: Utilizzare una lega con Mo e Nb più elevati (Inconel 625) o mitigare l'attività dei cloruri, la protezione catodica e una progettazione adeguata per evitare crepe stagnanti.

• Attacco intergranulare dopo la saldatura: Utilizzare gradi stabilizzati e consumabili di saldatura adeguati; entrambe le leghe includono elementi (Ti nell'825, Nb nel 625) che limitano la sensibilizzazione. Controllare l'apporto di calore e utilizzare saldature a piena penetrazione per le tubazioni in pressione.

• Cricche da stress-corrosione: Ridurre le sollecitazioni di trazione, scegliere una lega più resistente alla SCC (625 per la SCC da cloruri) e controllare la chimica e la temperatura ambientale.

• Attacco acido inaspettato: L'Incoloy 825 è adatto ad alcune applicazioni con acido solforico e fosforico, mentre il 625 è preferito per l'ossidazione di sistemi di cloruri ad alta temperatura. Eseguire sempre un test per la concentrazione e la temperatura del processo specifico.

14. Riferimento rapido ai pro e ai contro

Inconel 625

Pro

• Eccellente resistenza alla corrosione localizzata (pitting, crevice) e alla SCC da cloruri.

• Elevata resistenza a temperatura ambiente e a temperature elevate.

• Eccellente resistenza all'ossidazione per il servizio a temperature elevate.
  Contro

• Costo del materiale più elevato.

• Più difficile da lavorare rispetto alle leghe a bassa resistenza.

Incoloy 825

Pro

• Eccellente resistenza agli acidi riducenti come il solforico e il fosforico.

• Buona resistenza generale alla corrosione in ambienti acquosi.

• In genere più economico del 625 per molti servizi chimici.
  Contro

• Resistenza inferiore alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale in ambienti ricchi di cloruri rispetto al 625.

• Minore resistenza alle alte temperature.

15. Linguaggio delle specifiche raccomandato per gli ordini di acquisto

Esempio di clausola breve per specificare il materiale:

"Il materiale deve essere Inconel 625 secondo UNS N06625, ASTM B443 (lastre) o ASTM B446 (barre), fornito in condizioni di ricottura con certificati di prova completi, rapporti NDT e analisi chimiche che confermino Mo ≥ 8,0 wt% e Nb ≥ 3,0 wt%. Per le tubazioni, specificare le specifiche ASME/ASTM per tubi e includere la qualifica NACE MR0175/ISO 15156, se applicabile".

Per l'Incoloy 825, sostituire i riferimenti UNS e ASTM di conseguenza (UNS N08825, ASTM B423/B424 ecc.) e richiedere la conferma di Cu e Ti nell'analisi.

16. Domande frequenti

1. Quale lega resiste meglio all'acqua di mare, l'Inconel 625 o l'Incoloy 825?
L'Inconel 625 ha in genere prestazioni migliori in acqua di mare e in ambienti clorurati grazie al maggior contenuto di molibdeno e alla stabilizzazione del niobio, che conferiscono una resistenza superiore alla vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alla SCC da cloruri.

2. L'Incoloy 825 è adatto al servizio con acido solforico?
Sì. L'Incoloy 825 è spesso specificato per la lavorazione con acido solforico e fosforico, perché l'aggiunta di rame e molibdeno migliora la resistenza in molte condizioni di acido riducente. Verificare sempre i limiti di concentrazione e temperatura con test di corrosione.

3. Posso sostituire 625 con 825 per essere prudente?
Tecnicamente è possibile sostituire il 625, ma potrebbe risultare eccessivamente specifico e più costoso. Prima di sostituirlo, verificare che le proprietà meccaniche e metallurgiche del 625 siano compatibili con i requisiti di processo e le procedure di saldatura.

4. Quale dei due è più forte a temperature elevate?
L'Inconel 625 ha una resistenza significativamente superiore a temperature elevate rispetto all'Incoloy 825 ed è comunemente scelto per applicazioni strutturali ad alta temperatura.

5. Le due leghe sono compatibili con i requisiti di servizio acido NACE MR0175/ISO 15156?
La compatibilità dipende dalla temperatura, dalla pressione parziale di H2S e dal contenuto di cloruro. Entrambe le leghe possono essere utilizzate in servizio acido in alcune condizioni, ma devono essere qualificate in base alle ultime linee guida NACE/ISO e ai dati del fornitore. Consultare il Nickel Institute e il fornitore del materiale per i limiti quantitativi.

6. È necessario un trattamento termico post-saldatura?
In genere queste leghe non sono adatte al servizio di corrosione perché sono stabilizzate, ma i codici specifici dei recipienti a pressione o i requisiti di progettazione possono richiedere la PWHT. Seguire i codici ASME applicabili e le raccomandazioni del fornitore.

7. Qual è il più facile da lavorare?
Nessuno dei due è facile da lavorare come i comuni acciai inossidabili; l'Incoloy 825 è un po' più facile a causa della minore resistenza, mentre il 625 si indurisce di più e può richiedere utensili più pesanti.

8. L'Inconel 625 resiste completamente alle cricche da tensocorrosione da cloruri?
Nessuna lega è completamente immune, ma la 625 mostra una quasi totale assenza di SCC indotta da cloruri in molti test industriali e storie di servizio. Tuttavia, bisogna evitare le sollecitazioni di trazione, progettare in modo da evitare le fessure e controllare l'ambiente, quando possibile.

9. Quali specifiche devo richiedere nel PO?
Includere il numero UNS, lo standard specifico ASTM/ASME o AMS, la forma e le condizioni del prodotto, le prove meccaniche richieste, i requisiti NDT e i certificati di prova della cartiera. Per gli ambienti corrosivi o acidi, richiedere la documentazione di qualificazione NACE/ISO.

10. Come scegliere rapidamente tra 625 e 825?
Porre due domande: il servizio esporrà i componenti a un'elevata attività dei cloruri, a temperature elevate o richiederà un'elevata resistenza? In caso affermativo, scegliere 625. Se il rischio principale è rappresentato da acidi riducenti concentrati come quello solforico/fosforico e da temperature moderate, scegliere 825.

17. Lista di controllo per il collaudo e la qualificazione

• Confermare il numero UNS e il certificato chimico della cartiera

• Test meccanici secondo le specifiche (UTS, rendimento, allungamento)

• Prove d'urto se richieste dal servizio a bassa temperatura

• NDT su componenti a pressione secondo i codici ASME

• Test di qualificazione della corrosione per la chimica e la temperatura del progetto

• Controlli NACE MR0175/ISO 15156 per servizio acido

18. Note pratiche conclusive

• Quando si specificano queste leghe per servizi critici, occorre sempre ottenere le indicazioni di progetto del fornitore e i dati delle prove sul campo. I bollettini tecnici dei produttori riassumono la composizione e le indicazioni di servizio; le pubblicazioni del Nickel Institute e dell'ASME/NACE forniscono le pratiche del settore per la qualificazione dei materiali in ambienti corrosivi e acidi. Combinate queste indicazioni tecniche con prove di corrosione a livello di progetto, laddove la chimica di servizio, la temperatura o le sollecitazioni combinate potrebbero produrre un degrado inaspettato.

19. Riferimenti autorevoli

• Lega INCONEL® 625 - Bollettino tecnico, Special Metals Corporation
• Lega INCOLOY® 825 - Bollettino tecnico, Special Metals Corporation
• Leghe resistenti alla corrosione nell'industria petrolifera e del gas - Nickel Institute (linee guida per la selezione)
• MatWeb / Dati materiali ASM - Scheda tecnica della lega INCONEL 625
• Articolo tecnico AZoM - Lega Incoloy 825 (UNS N08825)