Incoloy ® – סגסוגות ניקל, ברזל וכרום

Incoloy® – סגסוגות ניקל, ברזל וכרום

מאפייני סגסוגות Incoloy®

Incoloy® היא משפחה של חומרים מסגסוגת ברזל-ניקל-כרום גבוהה המיועדים לסביבות תעשייתיות תובעניות. בהתאם לדרגה, סגסוגות אלו עשויות להכיל גם מוליבדן, נחושת, טיטניום, אלומיניום, ניוביום ויסודות סגסוגת אחרים המשנים את עמידותם בפני קורוזיה, תכונותיהם המכניות והתנהגותם בטמפרטורות גבוהות.
סגסוגות אינקולוי משמשות בעיקר במקומות בהם החומר חייב לשמור על עמידות נאותה במגע עם חומרים כימיים אגרסיביים, בטמפרטורות גבוהות או תחת השפעות בו זמנית של טמפרטורה, קורוזיה ועומסים מכניים.
משפחת האינקולואי כוללת חומרים בעלי תכונות ויישומים שונים מאוד. אינקולוי 800, 800H ו-800HT נמצאים בשימוש נרחב במתקנים בטמפרטורה גבוהה, בעוד אינקולוי 825 היא סגסוגת המיועדת בעיקר לשימוש בסביבות כימיות אגרסיביות. דרגות אחרות, כגון אינקולוי 925, 945 ו-945X, משלבות עמידות גבוהה בפני קורוזיה עם תכונות מכניות משופרות המושגות, בין היתר, באמצעות התקשות משקעים.

עמידות בפני קורוזיה של סגסוגות Incoloy®

אחד המאפיינים המרכזיים של סגסוגות אינקולוי הוא עמידותן הגבוהה לסוגים שונים של קורוזיה. תכולת הניקל, הכרום ויסודות הסגסוגת הנוספים שנבחרו בקפידה מאפשרת שימוש בחומרים אלה בסביבות אגרסיביות הרבה יותר מאלה האופייניות לפלדות אל חלד סטנדרטיות.
Chrom אחראי בעיקר על עמידות בפני חמצון ועל היווצרות שכבה פסיבית מגנה על פני החומר. ניקיאל מייצב את המבנה האוסטניטי ומשפר את העמידות בסביבות קורוזיביות רבות. בסגסוגות המכילות מוליבדן עמידות בפני קורוזיה מקומית, כולל קורוזיה מחוררת וקורוזיה מסדקים, מוגברת.
חיבור נְחוֹשֶׁת, המצוי בין היתר באינקולוי 825, מגביר את העמידות לסביבות מחזרות מסוימות, במיוחד כאלה המכילות חומצה גופרתית. השילוב של ניקל, מוליבדן ונחושת מעניק לסגסוגת זו גם עמידות גבוהה לסביבות רבות המכילות חומצה זרחתית.
עם זאת, עמידות הקורוזיה של סוגי אינקולוי בודדים יכולה להשתנות באופן משמעותי. בבחירת חומר, יש לקחת בחשבון לא רק את שם הסגסוגת המסחרי, אלא גם את ההרכב הכימי של התווך, ריכוזו, הטמפרטורה, רמת החומציות (pH), תכולת הכלוריד, תנאי הזרימה והמאמצים.

עמידות בטמפרטורה גבוהה

חלק מסגסוגות האינקולוי פותחו במיוחד לפעולה ארוכת טווח בטמפרטורות גבוהות. סגסוגות אלו חשובות במיוחד כאן. אינקולוי 800, 800H ו-800HT.
ההרכב הבסיסי שלהם מבוסס על ברזל וכ- 30–35% ניקל ו-19–23% כרוםשילוב זה מבטיח מבנה אוסטניט יציב ועמידות גבוהה בפני חמצון וקרבוריזציה בטמפרטורות גבוהות.
אינקולוי 800H ו-800HT מאופיינים בחוזק זחילה גבוה יותר ועמידות מתמשכת לעומסים בטמפרטורה גבוהה בהשוואה לאינקולוי 800 הבסיסי. מטרה זו מושגת על ידי שליטה בתכולת הפחמן, האלומיניום והטיטניום, טיפול בחום מתאים ומבנה החומר.
הודות לתכונות אלו, סגסוגות מסדרה 800 משמשות במתקנים פטרוכימיים, ציוד לטיפול בחום, תנורים תעשייתיים, מחליפי חום ורכיבים של מתקני אנרגיה.

אינקולוי 800, 800H ו-800HT - הבדלים בסיסיים

אינקולוי 800 – UNS N08800 היא סגסוגת ברזל-ניקל-כרום המאופיינת בעמידות טובה בפני חמצון, קרבוריזציה וסביבות קורוזיביות רבות. היא משמשת בציוד תהליכי ורכיבים הפועלים בטמפרטורות גבוהות.
אינקולוי 800H – UNS N08810 יש לו תכולת פחמן מבוקרת של 0,05-0,10% ודרישות גודל גרגירים ספציפיות. זה מאפשר לו להציג עמידות גבוהה יותר לזחילה ועומס בטמפרטורות גבוהות מתמשך בהשוואה לאינקולוי 800 הסטנדרטי.
אינקולוי 800HT – UNS N08811 בעל הרכב מבוקר עוד יותר באופן מדויק. תכולת הפחמן היא 0,06–0,10%, בעוד שתכולת האלומיניום והטיטניום המשולבת נשמרת בטווח של 0,85–1,20%. סגסוגת זו מיועדת בעיקר ליישומים תובעניים בטמפרטורה גבוהה שבהם חוזק זחילה גבוה הוא חיוני.

אינקולוי 825 – סגסוגת לסביבות כימיות אגרסיביות

אינקולוי 825 – UNS N08825, W.Nr. 2.4858 הוא סגסוגת ניקל-ברזל-כרום עם תוספת מוליבדן, נחושת וטיטניום. הרכבו פותח כדי לספק עמידות גבוהה למגוון רחב של סביבות קורוזיביות.
ניקל מגביר את העמידות בפני סדקים בקורוזיה כתוצאה ממאמצים של יוני כלוריד, בעוד שהשילוב של ניקל, מוליבדן ונחושת מספק עמידות גבוהה בסביבות מחזרות רבות, כולל אלו המכילות חומצות גופרתיות וזרחתיות.
מוליבדן משפר גם את העמידות בפני קורוזיה גולמית וחריצים, בעוד כרום מגביר את העמידות בפני סביבות חמצון. תוספת טיטניום, בשילוב עם טיפול בחום מתאים, מייצבת את הסגסוגת ומפחיתה את הרגישות שלה לקורוזיה בין-גרגירית הקשורה לרגישות.
אינקולוי 825 משמש בין היתר בתעשייה הכימית, במתקני ייצור ועיבוד חומצה, בתעשיית הנפט והגז, בציוד לבקרת זיהום ובמתקנים הפועלים בסביבות מים אגרסיביות.

אינקולוי 925 וסגסוגות מחוזקות במשקעים

אינקולוי 925 – UNS N09925 הוא שייך לקבוצת סגסוגות המשלבות עמידות גבוהה בפני קורוזיה עם תכונות מכניות מצוינות. זהו חומר מחוזק על ידי משקעים, המאפשר לו להשיג חוזק גדול משמעותית מסגסוגות אינקולוי המסופקות במצב חישול או חישול בתמיסה.
חומרים מסוג זה משמשים, בין היתר, בתעשיית הנפט והגז, באלמנטים של ציוד כרייה, אביזרים, פירים, מחברים ורכיבים אחרים הפועלים בו זמנית תחת עומס מכני גבוה ובסביבות קורוזיביות.
סגסוגות האינקולוי בעלות החוזק הגבוה כוללות גם את דרגות 945 ו-945X, שפותחו בין היתר עבור יישומים תובעניים בתחום הנפט והגז.

תכונות של סגסוגות Incoloy®

עקב הבדלים משמעותיים בהרכב הכימי ובשיטת החיזוק של סוגי חומרים שונים, לא ניתן לספק טווח יחיד של תכונות מכניות עבור כל משפחת אינקולוי.
תכונותיו של חומר מסוים תלויות, בין היתר, ב:

• סוג הסגסוגת והרכבה הכימי,
• תנאי אספקה ​​וטיפול בחום שיושם,
• צורת מוצר,
• טמפרטורות הפעלה,
• זמן חשיפה לטמפרטורה גבוהה,
• תנאי סביבה,
• מנגנון החיזוק בו נעשה שימוש.

עבור סגסוגות המיועדות לטמפרטורות גבוהות, חוזק זחילה, עמידות בפני חמצון ויציבות מבנית במהלך שירות ארוך טווח חשובים במיוחד. עבור סגסוגות המיועדות לתעשיות הכימיה, הנפט והגז, עמידות בפני קורוזיה כללית, מקומית וקורוזיה במאמץ, כמו גם חוזק מכני נאות, עשויים להיות חשובים יותר.

יישומים אופייניים של סגסוגות Incoloy®

תעשייה כימית ופטרוכימית – כורים, מיכלים, מחליפי חום, צינורות תהליכים, מתקני חומצה, רכיבי ציוד לבתי זיקוק וציוד הפועל במדיה כימית אגרסיבית.
כוח הנדסי – מחממי-על, מחליפי חום, צינורות בטמפרטורה גבוהה ורכיבים של ציוד חשמל הפועלים תחת עומס ארוך טווח.
תעשיית התנורים וטיפול בחום – צינורות קורנים, רטורים, משתיקי קול, ציוד תנור ואלמנטים מבניים החשופים לטמפרטורה גבוהה, חמצון וקרבוריזציה.
תעשיית הנפט והגז – אלמנטים של מתקני כרייה, אביזרים, כלי קידוח ורכיבים, מחברים וחלקי מכשירים הפועלים בסביבות הפעלה אגרסיביות.
תעשייה ימית ויבשתית – רכיבי התקנה החשופים למי ים, כלורידים וסביבות אגרסיביות אחרות.
הגנת הסביבה ומתקנים תעשייתיים – מחליפי חום, רכיבי מערכת טיהור גז, ציוד לעיבוד פסולת ורכיבים החשופים לטמפרטורות גבוהות ולקורוזיה בו זמנית.

בחירת דרגת Incoloy® המתאימה

סוגי האינקולוי השונים אינם ניתנים להחלפה ישירה. בחירת הסגסוגת צריכה להתבסס על תנאי ההפעלה בפועל.
יש לקחת בחשבון במיוחד את הדברים הבאים:

• טמפרטורת פעולה וזמן חשיפה,
• סוג וריכוז התווך הקורוזי,
• נוכחות של כלורידים ותרכובות אגרסיביות אחרות,
• תנאים מחמצנים או מחזרים,
• לחץ ועומסים מכניים,
• עמידות זחילה נדרשת,
• סיכון לקורוזיה של חריצים, חריצים ומאמץ,
• טכנולוגיית ריתוך ועיבוד נוסף,
• דרישות של חומרים ותקני עיצוב.

במתקנים בטמפרטורה גבוהה, הקריטריונים העיקריים עשויים להיות עמידות בפני זחילה, חמצון וקרבוריזציה, בעוד שבמתקנים כימיים, עמידותה של דרגה מסוימת למדיום נתון היא קריטית. לכן, בחירת סגסוגת אינקולוי צריכה להתבסס תמיד על הדרגה הספציפית ועל פרמטרי ההפעלה בפועל.

שיטות אספקה ​​לסגסוגות Incoloy®

בהתאם לדרגה, תקן הייצור והזמינות, ניתן לספק סגסוגות אינקולוי, בין היתר, כדלקמן:

• סדינים וצלחות,
• קלטות,
• מוטות עגולים,
• מוטות שטוחים,
• חוטים,
• צינורות חלקים ומרותכים,
• חישולים,
• מוצרים מוגמרים למחצה המיועדים לעיבוד נוסף.

הזמינות של מידות ספציפיות, תנאי חומר וצורות מוצר תלויה בדרגה ובדרישות הטכניות של ההזמנה.

מינים הזמינים בהיצע של אלפא-טק:

• אינקולוי 800, אינקולוי 800 H/HT - עמידות לזחילה ויציבות עד 1000 מעלות צלזיוס,
• אינקולוי 825 – עמידות יוצאת דופן לחומצות (גופרתי, זרחתי), משמש ביישומים כימיים ובחופים,
• אינקולוי 925 – סגסוגת לשימוש בתעשיית הנפט והגז,
• Incoloy DS – למתקני בעירה, תנורים וקורוזיה גופריתית בטמפרטורה גבוהה,
• אינקולוי 330 – סגסוגת עמידה בחום וקורוזיבית לתנורים ולתעשיית המתכת,
• אינקולוי A-286 – חוזק גבוה, מוקשה במשקעים, משמש בתעופה ובאנרגיה.

חלוקת סגסוגות ניקל

ניתן לחלק סגסוגות ניקל למספר משפחות עיקריות, הנבדלות זו מזו בהרכב הכימי, בתכונות וביישומים אופייניים. להלן הקבוצות החשובות ביותר, יחד עם דוגמאות לדרגות הזמינות באלפא-טק:

סגסוגות ניקל

אינקונל® – סגסוגות-על של ניקל וכרום

סגסוגות בעלות עמידות גבוהה מאוד לחמצון וזחילה בטמפרטורות גבוהות. משמשות בתעשיות האנרגיה, התעופה והכימיה.
דרגות: אינקונל 600, אינקונל 601, אינקונל 625, אינקונל 686, אינקונל 718, אינקונל X-750, אינקונל HX.

Incoloy® – סגסוגות ניקל, ברזל וכרום

הם משלבים עמידות בפני קורוזיה עם יציבות מבנית טובה. הם מוערכים במיוחד בתעשיות הכימיות והפטרוכימיות.
מִין: אינקולוי 800 H/HT, אינקולוי 825, אינקולוי 925, אינקולוי DS, אינקולוי 330, אינקולוי A-286.

Nimonic® – סגסוגות-על עמידות בטמפרטורה גבוהה

חומרים מחוזקים במשקעים המשמשים בטורבינות תעופה וגז מאופיינים בעמידות גבוהה לזחילה ועייפות תרמית.
סוגים: נימוניק 75, נימוניק 80A, נימוניק 90, נימוניק 263, נימוניק 901.

Udimet® / Waspaloy® – סגסוגות-על לעומסים קיצוניים

משמש במנועי מטוסים ובתעשיית האנרגיה, שם נדרשת העמידות הגבוהה ביותר לזחילה ועייפות תרמית.
מינים: אודימט 188, אודימט L-605, וואספאלוי.

Monel® וניקל טהור - עמידות בפני כימיקלים וימיים

מונל (סגסוגות ניקל-נחושת) וניקל טהור הם חומרים עמידים למי ים, חומצות ובסיסים. הם נמצאים בשימוש תכוף בתעשיות הימיות, הכימיות והציוד המיוחד.
דרגות: מונל 400, מונל K-500, ניקל 200, ניקל 201.

סגסוגות מיוחדות – Invar®, Kovar®, Permalloy

חומרים בעלי תכונות פיזיקליות ייחודיות - מקדם התפשטות תרמית נמוך, יציבות ממדית או חדירות מגנטית מבוקרת. משמשים באלקטרוניקה, אופטיקה ומכשירים מדויקים.
מינים: אינבר 36, קובאר, פרמאלוי, נילומאג 77.

Hastelloy® / Haynes® – סגסוגות עמידות בפני קורוזיה וטמפרטורות גבוהות

סגסוגות בעלות עמידות גבוהה לסביבות כימיות אגרסיביות, חמצון וזחילה. משמשות בתעשיות הכימיה, האנרגיה והתעופה.
דירוגים: Hastelloy B-2, B-3, C-276, C-22, C-4, C-2000, G-30, G-35, X, N; Haynes 214, 230, 242, 282, HR-160.

Inconel®, Incoloy®, Nimonic®, Monel® ו-Udimet® הם סימנים מסחריים רשומים של Special Metals Corporation. Waspaloy® הוא סימן מסחרי של ATI Allvac / Precision Castparts, Hastelloy® הוא סימן מסחרי של Haynes International, Invar® ו-Kovar® הם בבעלות Imphy / ArcelorMittal.