סגסוגת X / אינקונל® HX / Hastelloy® X / 2.4665 / UNS N06002 – סגסוגת ניקל NiCr22Fe18Mo
סגסוגת X (UNS N06002, 2.4665, NiCr22Fe18Mo, Hastelloy ® X, Inconel ® HX, Nicrofer ® 4722 Co, NASHX, JIS NW6002) היא סגסוגת ניקל-כרום-ברזל-מוליבדן מחוזקת בתמיסה ועמידה בחום. היא מכילה נומינלית כ-47% ניקל, 22% כרום, 18% ברזל ו-9% מוליבדן. היא משלבת עמידות גבוהה לחמצון ויכולת ריתוך טובה עם תכונות שימושיות בייצור תאי בעירה, רכיבי טורבינות גז וציוד תנורים תעשייתי.
חומרים זמינים באלפא-טק – סגסוגת X / הסטלוי X / אינקונל HX / 2.4665 / UNS N06002
מוטות Alloy X / Hastelloy X / Inconel HX / 2.4665 – עגולים, מגולגלים / קלופים / נמשכים מוטות שטוחים Alloy X / Hastelloy X / Inconel HX / UNS N06002 מוטות מחושלים Alloy X / Hastelloy X / 2.4665 / UNS N06002 – מוטות עגולים, מרובעים ושטוחים מחושלים חומרי חישול Alloy X / Inconel HX / UNS N06002 – קוביות, פירים וטבעות מחושלות בצורה חופשית צינורות Alloy X / Hastelloy X / 2.4665 / UNS N06002 – חלקים ומרותכים יריעות Alloy X / Inconel HX / 2.4665 / UNS N06002 – מגולגלות בחום / מגולגלות קר +48 63 2610519 kontakt@alfa-tech.com.pl
הרכב כימי של סגסוגת X - השוואה בין UNS N06002, 2.4665, Hastelloy X, Inconel HX ו-Nicrofer 4722 Co
הרכב סגסוגת X מבוסס על תמיסה מוצקה רב-רכיבית של ניקל עם כרום, ברזל, מוליבדן ותוספות קטנות יותר של קובלט וטונגסטן. הטבלה הבאה מבחינה בין דרישות המגבלה לבין ההרכב הנומינלי שפורסם על ידי היצרן. לפני השימוש בחומר כתחליף, אנא עיין בתקן המוצר המתאים ובתעודת הקבלה.
| הרכב כימי - אחוזים לפי מסה | |||||||||||
| כיתה סגסוגת | כלל | Ni | Cr | Fe | Mo | Co | W | C | Mn | Si | אחר |
| סגסוגת X / UNS N06002 | UNS / ASTM | לָנוּחַ | 20,5-23,0 | 17,0-20,0 | 8,0-10,0 | 0,5-2,5 | 0,2-1,0 | 0,05-0,15 | המקסימום 1,0 | המקסימום 1,0 | Cu מקסימום 0,5; P מקסימום 0,04; S המקסימום 0,03 |
| Hastelloy® X | היינס אינטרנשיונל | בסדר. 47 | 22,0 | 18,0 | 9,0 | 1,5 | 0,6 | 0,10 | המקסימום 1,0 | המקסימום 1,0 | B מקסימום 0,008; Nb מקסימום 0,5; Al מקסימום 0,5; Ti מקסימום 0,15; ערכים נומינליים |
| אינקונל® סגסוגת HX | מתכות מיוחדות | לָנוּחַ | 20,5-23,0 | 17,0-20,0 | 8,0-10,0 | 0,5-2,5 | 0,2-1,0 | 0,05-0,15 | המקסימום 1,0 | המקסימום 1,0 | P מקסימלי 0,04; מגבלות היצרן |
| 2.4665 / NiCr22Fe18Mo | DIN / EN | לָנוּחַ | 20,5-23,0 | 17,0-20,0 | 8,0-10,0 | 0,5-2,5 | 0,2-1,0 | 0,05-0,15 | המקסימום 1,0 | המקסימום 1,0 | Cu max 0,5; Pmax 0,02; S max 0,015; אלמקס 0,5; B max 0,010 |
| ניקרופר® 4722 שיתוף פעולה | VDM / תיסן-קרופ | לָנוּחַ | 20,5-23,5 | 17,0-20,0 | 8,0-10,0 | 0,5-2,5 | 0,2-1,0 | 0,05-0,15 | המקסימום 1,0 | המקסימום 1,0 | B מקסימום 0,005; כרטיס VDM היסטורי; השווה דרישות |
| נאשקס / NW6002 | JIS/Nippon Yakin | בסדר. 47 | בסדר. 22 | בסדר. 18 | בסדר. 9 | בסדר. 1,5 | בסדר. 0,6 | לפי JIS | לפי JIS | לפי JIS | ערכים אופייניים: 47Ni–22Cr–9Mo–18Fe–1,5Co–0,6W; מגבלות JIS |
| NiCr21Fe18Mo9 / SNi6002 | ISO 18274 – קלסר | לָנוּחַ | 20,5-23,0 | 17,0-20,0 | 8,0-10,0 | 0,5-2,5 | 0,2-1,0 | 0,05-0,15 | המקסימום 1,0 | המקסימום 1,0 | סיווג חומרי ריתוך מתכלים, לא תקן למוצר פלדה |
הערה: הכינוי "יתרה" מציין את כמות הניקל הנותרת בהרכב לאחר התחשבות באלמנטים אחרים; הוא אינו מייצג אחוז קבוע. קו היינס מייצג את ההרכב הנומינלי, בעוד שקו ISO 18274 מתייחס לחומרים מתכלים לריתוך. ייתכן שלמפרטים שונים יהיו מגבלות יסודות קורט זהות.
סגסוגת X / Hastelloy X / Inconel HX – מאפייני חומר
סגסוגת X היא סגסוגת בעלת מטריצה אוסטניטית ומבנה קובי ממורכז פנים (FCC). בניגוד לסגסוגות-על מבוססות ניקל, אשר מוקשחות על ידי משקעים מבוקרים של פאזת γ′, כגון חלק מסוגי הטורבינה, חיזוק בתמיסה ממלא תפקיד מכריע בסגסוגת X. מוליבדן, כרום ויסודות אחרים המומסים במטריקס מעכבים תנועת פריקה, ועוזרים לשמור על חוזק שימושי בטמפרטורות גבוהות. תכולת הכרום הגבוהה מקדמת היווצרות שכבת תחמוצת כרום המגבילה את חמצון פני השטח. ניקל אחראי ליציבות המטריצה ועמידותה בסביבות כימיות רבות, בעוד שברזל משפיע על תכונות החומר והמבנה הכלכלי של הסגסוגת. מוליבדן, יחד עם תוספת טונגסטן, מסייע בהגברת עמידות לעיוות בטמפרטורות בהן פלדות אל-חלד סטנדרטיות עלולות לאבד חוזק. יתרון חשוב של הסגסוגת הוא תכונותיה הטכנולוגיות: ניתן לגלגל, לזשל, לכופף ולרתך אותה באמצעות טכנולוגיה מתאימה. יחד עם זאת, חוזק גבוה בחום והתקשות בעבודה משמעותם כוחות עיצוב גבוהים יותר ועיבוד שבבי תובעני יותר מאשר פלדות מבניות קונבנציונליות רבות.
חשיבותם של יסודות הסגסוגת החשובים ביותר
- ניקל (Ni) – יוצר מטריצה אוסטניטית, מגביר את היציבות המבנית ותומך בעמידות לסוגים שונים של קורוזיה.
- כרום (Cr) – מספק את היכולת ליצור שכבת תחמוצת מגן, חיונית באטמוספרות מחמצנות.
- ברזל (Fe) – מופיע בכמות גבוהה יחסית של כ-18%, ומשפיע על אופי התמיסה המוצקה ועל איזון ההרכב.
- מוליבדן (מו) – תוסף חשוב מאוד לחיזוק תמיסה, מקדם חוזק טוב בטמפרטורות גבוהות.
- קובלט (Co) וטונגסטן (W) – הם מופיעים בכמויות קטנות יותר, יוצרים יחד את מערכת הסגסוגת ותומכים בתכונות מכניות בטמפרטורה גבוהה.
- פחמן (C) – משתתף ביצירת קרבידים; שינויים בפיזורם במהלך חימום ממושך עשויים להשפיע על חוזק הפגיעה והפלסטיות.
ייעודים, שמות מסחריים ומקבילים של סגסוגת X
תיעוד מסחרי כולל הן את ייעודי התקן והן את המותגים של מפעלי פלדה בודדים. Hastelloy X ו- Inconel HX הם שמות מסחריים לסגסוגות בקבוצת UNS N06002; עם זאת, השמות לבדם אינם מאשרים עמידה של אספקה נתונה בכל דרישות המוצר.
| סגסוגת X - ייעודים ושמות מסחריים | ||
| מערכת / יצרן | ייעוד מינים | חשיבות בעת ההזמנה |
| אונס | N06002 | מספר זיהוי הרכב סגסוגת אמריקאית בסיסית X. |
| EN / DIN – מספר חומר | 2.4665 | מספר חומר אירופאי המשמש על שרטוטים ותעודות. |
| DIN – ייעוד כימי | NiCr22Fe18Mo | המרכיבים העיקריים של הסגסוגת רשומים בשם הכימי. |
| היינס אינטרנשיונל | Hastelloy® X | סימן מסחרי רשום של היצרן; מומלץ לתקן את מצב המוצר ולבדוק אותו כסטנדרט. |
| מתכות מיוחדות | אינקונל® סגסוגת HX | סימן מסחרי רשום של קבוצת המתכות המיוחדות. |
| VDM / תיסן-קרופ | ניקרופר® 4722 שיתוף פעולה | שם היסטורי שנמצא בכרטיסי VDM. |
| ניפון יאקין/JIS | נאשקס / NW6002 | ייעוד היצרן היפני ודירוג JIS עבור מוצרים נבחרים. |
| BS / היסטורי | HR 204 / HR 6 | ייעודים בריטיים היסטוריים עבור צורות מוצר שונות. |
| AFNOR / היסטורי | NC22FeD | הכינוי הצרפתי נמצא בכרטיסי ארכיון. |
| סין - שמות שנמצאו בתיעוד | GH3536 / GH536 | ייעודים הדורשים אישור על ידי מפרט GB/GJB ספציפי; הם אינם מספיקים בפני עצמם כדי לבסס החלפה מלאה. |
| כיצד לפרש את הטבלה: יש להבחין בין שם ההרכב, תקן המוצר ושם המסחר. לפני הרכישה, יש לבדוק את תנאי האספקה, את הבדיקות הנדרשות על ידי הלקוח ואת אישור התאימות בתעודת הקבלה. | ||
הם אינם שווי ערך לסגסוגת X: הכינויים NiCr15Fe7TiAl ו-UNS N07750 מתייחסים לסגסוגות מקבוצת X-750, בעוד ש-Super-Invar 32-S היא סגסוגת למטרה שונה לחלוטין. אין לכלול אותם ברשימת התחליפים של Hastelloy X.
תכונות פיזיקליות של סגסוגת X / 2.4665
תכונות פיזיקליות קובעות את התנהגות הסגסוגת במהלך חימום, הולכת חום, התפשטות תרמית וטעינה. בעת תכנון רכיבי תנור וטורבינה תעשייתיים, השילוב של מוליכות תרמית נמוכה, התפשטות תרמית גבוהה ומודול אלסטיות היורד עם הטמפרטורה הוא חשוב במיוחד.
| סגסוגת X - תכונות פיזיקליות בסיסיות | ||
| פרמטר ותכונה פיזיקלית | ערך משוער | תנאי מדידה ומשמעות טכנית |
| Gęstość materiału | כ-8,22–8,23 גרם/סמ"ק | פרמטר הכרחי לחישוב המסה של יריעות, מוטות ואלמנטים העשויים מסגסוגת-על. |
| טווח נקודת ההיתוך | 1260-1355 ° C | טווח הסולידוס-ליקווידוס אינו טווח הפעולה המותר של המבנה. |
| התנגדות חשמלית | כ-1,15–1,18 מיקרואוהם מ' | ערך בטמפרטורת החדר; הוא גבוה בהרבה מאשר עבור פלדות לא סגסוגת. |
| מוליכות תרמית | כ-9,1–9,7 וואט/(m·K) | בטמפרטורת החדר; עולה ככל שהסגסוגת מחוממת. |
| חום סגולי | כ-460–490 ג'ול/(ק"ג קלווין) | הערכים תלויים בתיעוד היצרן ובתנאי המדידה. |
| מודול גמישות אורכית E | כ-205 GPA | נתונים בטמפרטורת החדר; פרמטר קשיחות אלסטית, לא חוזק מתיחה. |
| מספר פואסון ν | בסדר. 0,32 | גודל חסר מימדים המגדיר את הקשר בין מאמץ רוחבי למאמץ אורכי. |
| חדירות מגנטית יחסית | בערך 1,0 | למטריצה האוסטנית יש תכונות מגנטיות חלשות מאוד. |
| כיצד לפרש את הטבלה: יש להתייחס לכל המספרים כאל מייצגים; לחישובים קריטיים, יש לעיין בגיליון הנתונים של היצרן המתאים ולטווח הטמפרטורות. | ||
תכונות פיזיקליות של סגסוגת X בטמפרטורה גבוהה
ככל שהטמפרטורה עולה, סגסוגת בדרך כלל מוליכה חום טוב יותר, מה שמגדיל את החום הסגולי שלה ואת מקדם ההתפשטות הממוצע שלה. במקביל, מודול האלסטיות שלה יורד, ולכן מפרקי התפשטות, תעלות בעלות דופן דקה וציוד תנור חייבים לקחת בחשבון התפשטות תרמית ועיוות אפשרי.
| סגסוגת X - מוליכות תרמית, חום סגולי והתפשטות | |||
| טמפרטורה/טווח | מוליכות λ [W/(m⁻¹ K)] | חום סגולי cₚ [J/(ק"ג K)] | מקדם ממוצע α [10⁻⁶/K] |
| 20-26 ° C | 9,7 | 486 | 13,9 (26–100 מעלות צלזיוס) |
| 100 ° C | 11,1 | - | 13,9 (26–100 מעלות צלזיוס) |
| 300-315 ° C | 14,7 | 498 (315 ° C) | - |
| 500 ° C | - | - | 15,0 (26–500 מעלות צלזיוס) |
| 600-650 ° C | 20,6 (600 ° C) | 582 (650 ° C) | 15,3 (26–600 מעלות צלזיוס) |
| 700 ° C | 22,8 | - | 15,7 (26–700 מעלות צלזיוס) |
| 800-870 ° C | 25,0 (800 ° C) | 699 (870 ° C) | 16,0 (26–800 מעלות צלזיוס) |
| 900 ° C | 27,4 | - | 16,4 (26–900 מעלות צלזיוס) |
| 975-1095 ° C | - | 858 (1095 ° C) | 16,6 (26–975 מעלות צלזיוס) |
| כיצד לפרש את הטבלה: ערכים בשורה לא תמיד מתייחסים לאותה טמפרטורה; הטווח מצוין בתא. α הוא הממוצע של הטווח מהטמפרטורה ההתחלתית, ולא ערך נקודתי. | |||
נתונים תרמיים המבוססים על מפרטי היצרן ונתוני המקור. "—" מציין היעדר ערך במפרט זה, ולא כמות פיזיקלית של אפס.
מודול יאנג והשפעת הטמפרטורה על קשיחות
מודול האלסטיות E יורד בהדרגה עם הטמפרטורה, דבר שיש לקחת בחשבון בחישובי רעידות, סטיות ומאמץ. נתונים עבור מדידות סטטיות או דינמיות עשויים להיות שונים; לכן, אין לשלב ערכים מגיליונות נתונים שונים מבלי לאמת את שיטת הבדיקה.
| סגסוגת X - מודול אלסטיות כפונקציה של טמפרטורה | ||
| טמפרטורה טמפרטורת [°C] | מודול E [GPa] | פרשנות מעשית |
| 20 | 196 | ערך ייחוס לבדיקת יריעת המתכת המצוינת לאחר טיפול בחום בתמיסה. |
| 100 | 193 | שינוי קל בקשיחות מטמפרטורת החדר. |
| 200 | 185 | הפחתת הנוקשות חשובה באלמנטים בעלי דופן דקה. |
| 300 | 179 | דורש התחשבות בעיוות אלסטי בחישובים. |
| 400 | 172 | העלייה בטמפרטורה מגבילה את הנוקשות האפקטיבית של המבנה. |
| 500 | 164 | עבור אלמנטים עמוסים, יש לנתח גם את חוזק הכניעה. |
| 600 | 158 | פעולה ארוכת טווח דורשת הערכת זחילה. |
| 700 | 150 | בנוסף ל-E, מאמץ תרמי ורגיעה חשובים. |
| 800 | 143 | אין להתייחס למודול כאל מאמץ מותר. |
| 900 | 134 | סיכון גובר לעיוות קבוע של חלקים עמוסים. |
| 1000 | 126 | נדרש אימות עמידות לטווח ארוך. |
| כיצד לפרש את הטבלה: זוהי סדרת נתונים ספציפית עבור חומר ושיטת מדידה. היא מפרידה בין מודול E לחוזק Rm, התארכות A ועמידות לזחילה. | ||
בכרטיסים של יצרנים אחרים, מודול הדינמיקה עשוי להיות סביב 205 GPa בטמפרטורת החדר; ההבדל נובע, בין היתר, משיטת הבדיקה.
תכונות מכניות של סגסוגת X – Rm, Rp0,2, התארכות וקשיחות
התכונות המכניות של Hastelloy X תלויות בצורת המוצר, עובי החתך, היסטוריית העיצוב והמצב התרמי. נתוני יריעות שטופלו בתמיסה אינם חלים אוטומטית על חומרי חישול או מוטות. חוזק מתיחה וחוזק כניעה הם פרמטרים נפרדים; קשיות HB או HRB היא מאפיין עצמאי נוסף.
| סגסוגת X - תכונות מכניות לדוגמה בטמפרטורת החדר | ||||
| תנאי מוצר / משלוח | Rm [MPa] | Rp0,2 [MPa] | א [%] | מה הנתונים מראים? |
| יריעת טיפול בחום בתמיסה - נתוני היינס | בסדר. 783 | בסדר. 376 | בסדר. 46,5 | גמישות גבוהה עם חוזק גבוה יחסית; נתונים אופייניים. |
| צלחת לאחר טיפול רוויה - נתוני היינס | בסדר. 760 | בסדר. 340 | בסדר. 48,9 | ערכים אופייניים למדידה שפורסמה. |
| 2.4665 – ערכים מינימליים לפי דוח המסחר | דקות 690 | דקות 270 | דקות 30 | אלו הן דרישות נפרדות מרשימת הדוגמאות; תקן המוצר הרלוונטי עשוי לציין מינימום שונה. |
| קשיות - דוגמה לחומר 2.4665 | עד כ-180 גב"כ | - | - | קשיות אינה שקולה לחוזק כניעה או להתארכות. |
| כיצד לפרש את הטבלה: Rm הוא חוזק המתיחה, Rp0,2 הוא חוזק הכניעה, ו-A הוא התארכות בשבירה. "טיפוסי" אינו מתייחס לערכים מובטחים בעת הקבלה. | ||||
שינוי חוזק הסגסוגת בטמפרטורה גבוהה
סגסוגת X שומרת על חוזק שימושי בטמפרטורות אופייניות לתאי בעירה וציוד תנור, אך בטמפרטורות המתקרבות ל-1000 מעלות צלזיוס, לא ניתן להתעלם מפגיעה ב-Rm, זמן טעינה וזחילה. נתוני בדיקת מתיחה רגעית אינם מחליפים חישובי זמן שימוש.
| תכונות מתיחה של Hastelloy X-Haynes של יריעות מתכת | |||
| טמפרטורת בדיקה [°C] | Rp0,2 [MPa] | Rm [MPa] | התארכות A [%] |
| 21 | 376 | 783 | 46,5 |
| 538 | 253 | 628 | 53,6 |
| 649 | 241 | 580 | 65,5 |
| 760 | 233 | 424 | 95,6 |
| 871 | 193 | 251 | 117,9 |
| 982 | 88 | 130 | 81,5 |
| 1093 | 43 | 65 | 50,6 |
| כיצד לפרש את הטבלה: הערכים המוצגים הם תוצאות אופייניות של בדיקות לטווח קצר. התארכות העולה על 100% אפשרית בבדיקות בטמפרטורה גבוהה ואינה מעידה על התאמת החומר לפעולה בלתי מוגבלת תחת עומס. | |||
חוזק פגיעה ואפקט חישול ארוך טווח של סגסוגת X
משיכות גבוהה במצב רווי-על אינה מבטיחה את אותה חוזק פגיעה לאחר חשיפה תרמית ארוכת טווח. בטווחי טמפרטורות מסוימים, קרבידים ופאזות אחרות עלולות לשקוע, ולשנות את התנהגות הפגיעה למרות שמירה על חוזק מתיחה גבוה.
| חוזק פגיעה של Hastelloy X – Charpy V לאחר הזדקנות בחום | |||
| תנאי הזדקנות וטמפרטורה | זמן חימום [שעות] | חוזק פגיעה KV [J] | משמעות התוצאה |
| לאחר הרוויה - ללא הזדקנות | 0 | 129 | ערך ייחוס עבור סדרת דגימות זו (לוחית 12,7 מ"מ). |
| 649 ° C | 1000 | 33 | ירידה משמעותית בעוצמת הפגיעה לאחר החשיפה. |
| 649 ° C | 4000 | 16 | דוגמה לרגישות מוגברת לאובדן עמידות בפני פגיעות. |
| 649 ° C | 8000 | 20 | תוצאת בדיקה, לא סף חומרי מובטח. |
| 760 ° C | 1000 | 14 | חוזק פגיעה נמוך לאחר הזדקנות מסוימת. |
| 760 ° C | 8000 | 11 | הערכה חשובה עבור מבנים הנתונים לעומסים דינמיים. |
| 871 ° C | 1000 | 20 | ערך ממחקרי חשיפה ארוכת טווח. |
| 871 ° C | 16000 | 16 | אין לבלבל בין יציבות בבדיקות מתיחה לבין חוזק פגיעה עקבי. |
| כיצד לפרש את הטבלה: בדיקות ההזדקנות לאחר ההזדקנות בוצעו על אצווה וגיאומטריה ספציפיות של דגימות בעלות חריץ V. אין להשוות אותן ישירות לתוצאות Charpy שהתקבלו עבור סוגי חריצים אחרים. | |||
סגסוגת X - זחילה וחוזק זמני
זחילה בטמפרטורה גבוהה היא עיוות איטי ומתקדם תחת עומס ממושך. במקרה של רכיבי טורבינה, תאי בעירה ותנורים תעשייתיים, היא עשויה להיות חשובה יותר מהחוזק המתקבל בבדיקת מתיחה לטווח קצר. יש צורך להפריד בין המאמץ המוביל לקרע לאחר זמן נתון לבין המאמץ הגורם לעיוות נתון.
| סגסוגת X - מאמץ קרע משוער בזחילה, יריעה | ||||
| טמפרטורה [°C] | לאחר 10 שעות [MPa] | לאחר 100 שעות [MPa] | לאחר 1000 שעות [MPa] | לאחר 10,000 שעות [MPa] |
| 650 | 462 | 331 | 234 | 170 |
| 760 | 221 | 155 | 109 | 77 |
| 870 | 117 | 73 | 45 | 28 |
| 980 | 45 | 26 | 14 | 8 |
| 1090 | 17 | 8 | 4 | - |
| כיצד לפרש את הטבלה: ככל שזמן הפעולה הנדרש ארוך יותר וככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך המאמץ בעת כשל נמוך יותר. ערכים אלה אינם מאמצים מותרים; הנתונים מתייחסים לבדיקות ספציפיות ממפרט המקור. | ||||
זחילה לא חייבת להסתיים בקרע: במכשירים רבים, בעיות תכנון כוללות אפילו התארכות קבועה קלה, עיוות אטם או חוסר יישור של רכיבים. הטבלה שלהלן מציגה את המאמצים ההתחלתיים הממוצעים הנדרשים כדי להשיג עיוות של 0,5%, 1% ו-2% בהתאמה, במשך 1000 שעות.
| סגסוגת X - מאמצים לעיוות זחילה נתון לאחר 1000 שעות | |||
| טמפרטורה [°C] | זחילה 0,5% [MPa] | זחילה 1,0% [MPa] | זחילה 2,0% [MPa] |
| 650 | 121 | 145 | 155 |
| 760 | 45 | 62 | 74 |
| 870 | 21 | 25 | 30 |
| 980 | 6 | 7 | 8 |
| כיצד לפרש את הטבלה: עבור טמפרטורה נתונה, עיוות מותר גדול יותר מתאים למאמץ גבוה יותר. אלה אינם ערכי תכנון ללא מקדם בטיחות מתאים. | |||
גיליונות נתונים של יצרנים עשויים לספק נתוני תוחלת חיים עבור דרגות שונות, תנאי טיפול בחום בתמיסות ושיטות בדיקה. לפני אימוץ ערכים אלה לצורך תכנון, יש להשוות את סדרות הנתונים לקוד התכנון המתאים (למשל, ASME) ולתוחלת החיים הנדרשת.
עמידות בפני קורוזיה של Hastelloy X - חמצון, קרבוריזציה ואטמוספרות אגרסיביות
עמידותה של סגסוגת X בטמפרטורה גבוהה משלבת יציבות אבנית, שימור תכונות מכניות ועמידות לתגובות גז-מתכת ספציפיות. באטמוספרות של תנורים וטורבינות, לא רק ערכי הטמפרטורה המקסימליים חשובים, אלא גם הרכב הגז, הלחות, נוכחות גופרית ומלחים ותדירות החימום והקירור.
חמצון סטטי ומחזורי
כרום מקל על היווצרות שכבת מגן, והתכונות הטכנולוגיות של הסגסוגת מעדיפות את השימוש בה במגנים מורכבים וברכיבים בעלי דופן דקה. עם זאת, חשוב להבחין בין אובדן מתכת לבין עומק הנזק הכולל, הכולל חדירה פנימית. אלו שני פרמטרים נפרדים.
| Hastelloy X – מבחן חמצון סטטי 1008 שעות באוויר זורם | |||
| טמפרטורה [°C] | אובדן מתכת לכל צד [מ"מ] | אובדן + חדירה פנימית [מ"מ] | מה שהמחקר מראה |
| 980 | 0,007 | 0,019 | נזק קל בבדיקה הספציפית הזו. |
| 1095 | 0,038 | 0,069 | טמפרטורה גבוהה יותר הגבירה את הפירוק הכולל. |
| כיצד לפרש את הטבלה: הנתונים שסופקו הם מהליך השוואתי ספציפי. הם אינם מתארים באופן אוטומטי קורוזיה בכל הכבשנים התעשייתיים. "לכל צד" פירושו משטח דגימה אחד. | |||
קרבוריזציה בטמפרטורה גבוהה
סגסוגת X משמשת באטמוספרות רבות של קרבוריזציה מכיוון שמטריצת הניקל היציבה ושכבת ההגנה של כרום יכולות להגביל את דיפוזיה של פחמן. עם זאת, העמידות תלויה בפעילות הפחמן, בנוכחות מימן, פחמן חד-חמצני, מתאן, בטמפרטורה ובזמן החשיפה. בסביבות קרבוריזציה גבוהות, עשויים להיווצר משקעי קרביד ואזורים מקומיים בעלי תכונות שונות. אין בסיס לטענה הבלתי מותנית של-Hastelloy X יש את עמידות הקרבוריזציה "הגבוהה ביותר" מבין כל סגסוגות הניקל-קובלט בשוק. בחירת החומרים צריכה להתבסס על בדיקות דומות באותה סביבה ובתנאים זהים.
גופרית, קורוזיה חמה ומלחים
נוכחות גופרית עלולה להוביל לקורוזיה חמה, במיוחד בנוכחות משקעי מלח וזיהומי דלק. סגסוגות מבוססות ניקל אינן עמידות באופן אוטומטי לאטמוספרות גופריתיות מאוד. במתקנים השורפים דלקים מזוהמים בגופרית ובמלחים, יש צורך לבדוק הן את יציבות האבנית והן את מהלך קורוזיה תת-המשקעים.
סביבות כלור, ניטרידציה וקורוזיה במים
באטמוספרות בטמפרטורה גבוהה המכילות כלור או מימן כלורי, שכבת התחמוצת המגנה עלולה לערער את יציבותה. לכן, עמידות בתמיסות כלוריד אינה יכולה להיחשב כהוכחה לעמידות בפני גזים חמים המביאים לכלור. באופן דומה, סביבות ניטרידציה ותערובות המכילות אמוניה דורשות נתוני קורוזיה פרטניים. Hastelloy X עשוי להפגין עמידות טובה בפני סדקים בקורוזיית מאמץ בתהליכים פטרוכימיים מסוימים, אך זוהי סגסוגת המיועדת בעיקר ליישומים בטמפרטורה גבוהה. לשירות ארוך טווח בסביבות חומציות רטובות ואגרסיביות במיוחד, משפחות חומרים אחרות, כגון סגסוגת C-276 או סגסוגת C-22, נשקלות לעתים קרובות, בהתאם לפרמטרי התהליך.
יישומים של סגסוגת X / Hastelloy X בתעשייה
השילוב של עמידות בחום, חוזק ויכולת עיצוב הופך את סגסוגת X לשימושית במיוחד כאשר רכיבים מחוממים, נטענים ונחשפים בו זמנית לזרימות גז חם. בעיצובים רבים, היכולת ליצור חיבורים מרותכים צפופים, להחליף חלקי מגן או לעצב מכלולים בעלי דופן דקה חשובה גם כן.
- טורבינות גז ותעופה: תאי בעירה, צינורות להבה, תעלות מעבר, מייצבי להבה, פיות, מגני חום, מבערים אחוריים ורכיבי מערכת פליטה.
- תנורים תעשייתיים: רטורים, משתיקי קול, סלים, מובילים, גלילי תנור, מחיצות ומכסים החשופים למחזורים תרמיים.
- תעשייה כימית ופטרוכימית: ציוד תהליך, רכיבי כורים, צינורות פירוליזה וציוד בטמפרטורה גבוהה.
- הנדסת חשמל: תעלות גז חם נבחרות, מגנים, מפרקי התפשטות ורכיבים אחרים הדורשים חומר מיוחד לטמפרטורה גבוהה.
- הנדסת חומרים וציוד מיוחד: ציוד בדיקה בטמפרטורה גבוהה, מכשור מעבדה ומכשירים טכנולוגיים.
טיפול בחום של סגסוגת X - טיפול בתמיסה, חישול וקירור
טיפול החום העיקרי עבור Hastelloy X הוא חישול בתמיסה, אשר משיב איזון חיובי בין חוזק וגמישות לאחר פעולות עיצוב. היינס מציע טמפרטורה אופיינית של כ-1177 מעלות צלזיוס, בעוד שהיצרן NASHX מציע טווח של 1149-1177 מעלות צלזיוס עבור מוצרים ספציפיים. קירור מהיר לאחר החישול מומלץ כדי למזער את השקיעה הלא רצויה של פאזות משניות.
| סגסוגת X - דוגמאות לטיפול בחום ובפלסטיק | ||
| תהליך טכנולוגי | טמפרטורה/מצב | מטרה ומגבלות חשובות |
| רוויה יתר - היינס | כ-1177 מעלות צלזיוס, לאחר מכן קירור מהיר | המסת משקעים לא רצויים ושיקום הפלסטיות לאחר העיצוב; הזמן תלוי בחתך הרוחב. |
| רוויה יתר - NASHX | 1149–1177 מעלות צלזיוס, קירור מהיר | טווח מומלץ למוצרי יצרן ספציפיים; מבנה ותכונות מבוקרים. |
| חישול / עיבוד חם | כ-982–1177 מעלות צלזיוס | יש לחמם את החומר באופן שווה; יש לבחור את הפרמטרים בהתאם לחתך הרוחב וכוחות העיצוב. |
| עבודה קרה | בטמפרטורת הסביבה | חוזק מוגבר עקב התקשות במאמץ; חישול עשוי להיות נחוץ בהתקשות עבודה גבוהה. |
| הַלחָמָה | הליך WPS תקין | ניקוי משטח וחומר נוסף נבחר; הפחתת סדקים חמים. |
| עיבוד שבבי | בחירת Vc, הזנה וקירור עבור הכלי | החומר מתקשה במהלך החיתוך ודורש הרכבה יציבה ופיזור חום יעיל. |
| כיצד לפרש את הטבלה: אין להשתמש בזמן החזקה יחיד עבור כל העוביים. הזמן תלוי בצורת המוצר, בגודלו, בתנור ובדרישות התקן או בהליך הייצור. | ||
חישול ועיבוד פלסטיק חם
סגסוגת X ניתנת לעיצוב בקלות לאחר שטמפרטורת היצירה מותאמת. עם זאת, אין לראות ב-1095 מעלות צלזיוס כטמפרטורת העיצוב המותרת היחידה: ניתן ליצור את הסגסוגת בטווח רחב יותר, כפי שצוין על ידי היצרן. קירור מהיר מדי של החתך מגביר את העמידות הפלסטית, בעוד שהתחממות יתר עלולה להוביל לשינויים מבניים שליליים.
עיצוב קר והכנת מוצרים מוגמרים למחצה
כיפוף, הטבעה וגלגול קר אפשריים, אם כי הם דורשים כוחות משמעותיים עקב חוזק הסגסוגת והנטייה שלה להתקשות עקב מאמץ. פעולות חישול ביניים מבוקרות משמשות לעיוותים גדולים. לאחר העיצוב הסופי, רכיב המיועד לשירות בטמפרטורה גבוהה עשוי להזדקק לטיפול בחום בתמיסה כדי לשקם את מבנהו.
ריתוך Hastelloy X / Inconel HX
ניתן לחבר את סגסוגת X באמצעות TIG (GTAW), MIG (GMAW), אלקטרודה מצופה (SMAW) ושיטות התנגדות נבחרות. יכולת ריתוך טובה אינה שוללת פגמים הנובעים מטכניקות ריתוך לא נכונות: ניקיון פני השטח, סילוק שמנים, חומרי סימון ומזהמים המכילים גופרית, כמו גם בחירת פרמטרי ריתוך ומיגון גז, חשובים במיוחד. היינס אינה ממליצה על ריתוך SAW סטנדרטי עבור סגסוגת זו עקב קלט החום הגבוה והקירור האיטי, מה שמגביר את הסיכון לסדקים.
| סגסוגת X – חומרים נוספים ושיטות ריתוך | ||
| שיטה/סוג קלסר | ייעוד חומר נוסף | יישום והערות |
| TIG / MIG – חוט או מוט ריתוך | ERNiCrMo-2 / INCO-WELD HX | מתכת מילוי מתאימה לסגסוגת UNS N06002; בחירה בהתאם לנוהל הריתוך ולקוד. |
| אלקטרודה מצופה | ENiCrMo-2 | ריתוך SMAW של חיבורים נבחרים העשויים מסגסוגות Hastelloy X. |
| מערכת סיווג ISO - חוט | SNi6002 (NiCr21Fe18Mo9) | ייעוד הקלסר לפי תקן ISO 18274, אינו שווה ערך לתקן המידות של המוצר. |
| מבנים שונים | בחירה אישית | בעת חיבור סגסוגת X לפלדה או סגסוגות ניקל אחרות, יש צורך להתאים את מתכת המילוי לשני הצדדים ולתנאי ההפעלה. |
| כיצד לפרש את הטבלה: הסמלים ERNiCrMo-2 ו-ENiCrMo-2 מתארים סוגים שונים של חומרים נוספים. עיינו במהדורות AWS/ASME/EN ISO הנדרשות ובתקנים המאושרים של WPS. | ||
עיבוד שבבי סגסוגת X - חריטה, קידוח, כרסום
סגסוגת X קשה יותר לעיבוד בהשוואה לפלדות פחמן רבות. מוליכות תרמית נמוכה מקדמת ריכוז חום בקצה החיתוך, והמשטח מתקשה במהירות עקב מאמץ. קצב הזנה נמוך מדי עלול לגרום לחיכוך במקום לחיתוך, מה שמגביר את שחיקת הכלים ואת הסיכון להידרדרות באיכות המשטח.
- השתמש בכלים חדים המתאימים לסגסוגות ניקל ולהרכבה קשיחה כדי להגביל את הרעידות.
- אין לאפשר לכלי להתחכך על פני השטח למשך פרקי זמן ארוכים ללא הסרת שבבים יעילה.
- בחרו את מהירות החיתוך וקצב ההזנה בהתאם לדרגת הקרביד או הפלדה המהירה ולתנאי האספקה של הגולם.
- יש להבטיח קירור יעיל ובקרת שבבים, במיוחד בעת קידוח חורים עמוקים.
- לאחר עיבוד שבבי של רכיבים קריטיים, יש לבדוק את הדרישות לחספוס, מאמצים שיוריים וכל טיפול בחום.
תקני ASTM, ASME, AMS ו-DIN עבור סגסוגת X
מספר UNS N06002 מזהה את הסגסוגת אך אינו מגדיר, בפני עצמו, את כל דרישות האספקה. תקני מוצר מגדירים את צורת החומר, תנאי הבדיקה, הדרישות המכניות ותיעוד הקבלה. אין לבלבל בין תקן הצינורות לתקן המוטות.
| סגסוגת X - סטנדרטים ומפרטים בסיסיים של המוצר | ||
| סטנדרטי או מפרט | צורת/היקף המוצר | הערה חשובה |
| ASTM B435 / ASME SB435 | יריעות, לוחות ורצועות | מפרטים ספציפיים למוצרים שטוחים מסגסוגת X. |
| ASTM B572 / ASME SB572 | מוטות, חתכי מוט ומוצרים מוגמרים למחצה | נקודת הייחוס הנכונה עבור מוטות UNS N06002. |
| ASTM B622 / ASME SB622 | צינורות ללא תפר | דרישות לצינורות חלקים עשויים סגסוגות ניקל. |
| ASTM B619 / ASME SB619 | צינורות מרותכים | זה לא תקן למוטות; הוא חל על צינורות מרותכים ספציפיים. |
| ASTM B626 / ASME SB626 | צינורות מרותכים - אבובים | מגוון המכסה סוגים ספציפיים של צינורות מרותכים. |
| ASTM B366 / ASME SB366 | אביזרי צנרת ומחברים | היישום דורש בחירת סוג המוצר המתאים. |
| AMS 5536 | יריעות, לוחות ורצועות למטוסים | דרישות למוצרים דקי דופן ושטוחים. |
| AMS 5754 | מוטות וחישולים | משמש ביישומי תעופה וחלל מסוג Alloy X. |
| AMS 5798 | חוטים וחומרי ריתוך | מפרט עבור חוטים נבחרים. |
| DIN – 2.4665 / NiCr22Fe18Mo | ייעוד חומר גרמני | במשלוחים, יש לבדוק את תקן המוצר הרלוונטי, לדוגמה DIN 17742/17744 בהתאם למסמכים המאוחסנים בארכיון. |
| כיצד לפרש את הטבלה: התקן נבחר על סמך צורת המוצר. קבלת החומר צריכה להתבסס על התעודה הנדרשת, תוצאות הבדיקה ותנאי המסירה המוסכמים. | ||
Hastelloy X וסגסוגות ניקל אחרות - בחירת חומרים
סגסוגת X היא אמת המידה בסגסוגות עבור יישומי גז חם. עם זאת, לא כל חומרי הניקל האחרים מיועדים לאותם תנאים; חלקם מותאמים לקורוזיה רטובה, אחרים למאמץ מכני או חמצון.
| השוואה של סגסוגת X עם סגסוגות ניקל אחרות | ||
| סגסוגת ניקל | התכונה החשובה ביותר | מתי כדאי לשקול זאת? |
| סגסוגת X / Hastelloy X | איזון בין חוזק בטמפרטורה גבוהה, עמידות בחום ויכולת ריתוך. | תאי בעירה, רכיבי רץ חם וציוד כבשן. |
| סגסוגת 601 / אינקונל 601 | עמידות טובה מאוד לחמצון, במיוחד חמצון מחזורי. | ציוד ורכיבי תנור הפועלים באטמוספרות מחמצנות. |
| סגסוגת 617 / אינקונל 617 | עמידות גבוהה ועמידות בפני חמצון בטמפרטורות גבוהות. | אלמנטים עם עומס משמעותי לטווח ארוך וסיכון לזחילה. |
| סגסוגת 625 / אינקונל 625 | עמידות גבוהה לסביבות אגרסיביות וכלוריות רבות. | ציוד כימי, סביבות ימיות ומשטחים מגנים. |
| סגסוגת C-276 / Hastelloy C-276 | עמידות טובה מאוד בפני חומרים כימיים אגרסיביים רבים. | התקנות חומצה ותהליכי קורוזיה מורכבים. |
| סגסוגת 230 / היינס 230 | עמידות בחום ותכונות מתאימות לתהליכים רבים בטמפרטורה גבוהה. | חלקי תנורים, תאי בעירה ומתקנים בטמפרטורה גבוהה. |
| כיצד לפרש את הטבלה: אל תבחרו דרגה על סמך טמפרטורה מקסימלית אחת. השוו את המדיום, שיטת הטעינה ומשך הזמן, הטמפרטורה, תקן הריתוך ודרישות התהליך. | ||
שאלות נפוצות – סגסוגת X / הסטלוי X / אינקונל HX
האם סגסוגת X, Hastelloy X ואינקונל HX הן אותה סגסוגת?
שמות אלה מתייחסים למשפחת סגסוגות הניקל עם מספר UNS N06002 ומספר אירופאי 2.4665. Hastelloy X הוא מותג של Haynes, ו-Inconel HX הוא מותג של Special Metals. עם זאת, בעת החלפת מוצרים מיצרנים שונים, נבדקים גם התקן, מצב החומר ותעודת הקבלה.
האם Hastelloy X הוא פלדת אל-חלד?
לא. זוהי סגסוגת מבוססת ניקל, לא סגסוגת מבוססת ברזל. היא מכילה אחוז גבוה של כרום וברזל, אך טכנית זוהי סגסוגת-על של ניקל העמידה בטמפרטורה גבוהה.
עד איזו טמפרטורה ניתן להשתמש ב-Alloy X?
חומרי היצרנים מתארים עמידות גבוהה לחמצון בטמפרטורות של עד כ-1200 מעלות צלזיוס. עם זאת, אין פירוש הדבר שטמפרטורות כאלה מקובלות עבור כל אלמנט נושא עומס - יש לקחת בחשבון זחילה, מאמץ, זמן ואווירה.
מהי הצפיפות של סגסוגת X?
צפיפות אופיינית היא כ-8,22 גרם/סמ"ק. ערך זה עשוי להשתנות מעט בהתאם להרכב הספציפי של החומר המותך ולמפרטי היצרן.
מהי קשיות ה-Hastelloy X?
קשיות המוצר תלויה בעיבוד ובצורה. מפרטים ספציפיים למוצרים שטופלו בחום מספקים ערכים של עד כ-180 HB. אין להחיל ערך יחיד על כל המוצרים והתנאים.
האם ניתן לרתך סגסוגת X?
כן. החומר מפגין יכולת ריתוך טובה וניתן לחבר אותו באמצעות TIG, MIG או שיטות אלקטרודה מצופה. כינויים אופייניים לחומרי מילוי אלה הם ERNiCrMo-2 ו-ENiCrMo-2.
האם משקעים של Hastelloy X מוקשים?
זוהי בעיקר סגסוגת מחוזקת בתמיסה. במהלך חשיפה לחום, פאזות יכולות להיפרד, דבר המשפיע על הקשיות והגמישות, אך זהו אינו אותו מנגנון חיזוק מבוקר כמו בסגסוגות טיפוסיות המיושנות במשקעים.
האם ניתן לזייף ולגלגל סגסוגת X?
כן. הסגסוגת מתאימה לעיבוד חם וקור, אך דורשת בחירת טמפרטורה מתאימה וכוחות עיוות גבוהים יותר. לאחר התקשות משמעותית, נעשה שימוש לעתים קרובות בטיפול בחום בתמיסה עם קירור מהיר.
האם Hastelloy X עמיד בפני קרבוריזציה?
הוא משמש באטמוספרות קרבוריזציה רבות ומציג תכונות טובות בתנאים מסוימים. עם זאת, העמידות תלויה בפעילות הפחמן, בטמפרטורה, בזמן ובהרכב הגז.
מה ההבדל בין סגסוגת X לסגסוגת 617?
סגסוגת X מכילה נומינלית כ-47% ניקל, 22% קרום, 18% ברזל ו-9% מונזיום; סגסוגת 617 מכילה יותר קובלט ותוספת של אלומיניום. שתיהן משמשות ביישומים בטמפרטורה גבוהה, אך יש להשוות את דרישות הזחילה, הריתוך ועמידות בפני מזג אוויר.
האם סגסוגת X מתאימה למגע עם מי ים?
אין לראות בו תחליף אוניברסלי לסגסוגות ימיות כגון סגסוגת 625. Hastelloy X מיועד בעיקר לשירות בטמפרטורה גבוהה; יש לאמת את העמידות לסביבות כלוריד עבור היישום הספציפי.