Incoloy 825 ve Incoloy 800 çubukları arasındaki fark nedir?

Incoloy 825 çubuklar konusunda uzmanlaşmış bir tedarikçi olarak bana her zaman şu soru soruluyor: "Bu nikel alaşımlı çubuklar söz konusu olduğunda Incoloy 825 ile Incoloy 800 arasındaki gerçek fark nedir?" Bu önemsiz bir soru değil; her ikisi de kimyasal işlemeden enerji üretimine kadar endüstrilerin temel unsurlarıdır, ancak yanlış olanı seçmek maliyetli arızalara, beklenmedik arıza sürelerine ve hatta güvenlik sorunlarına yol açabilir. Yıllar boyunca bunu zor yoldan öğrenen mühendisler, proje yöneticileri ve bakım ekipleriyle çalıştım; bu nedenle bugün temel farklılıkları, pratik kullanım örneklerini ve uygulamanız için hangisinin doğru olduğuna nasıl karar vereceğimi açıklayacağım.

Öncelikle temel bilgilerle başlayalım: Her iki Incoloy alaşımı da aşırı sıcaklıklara ve aşındırıcı ortamlara dayanacak şekilde tasarlanmış yüksek performanslı nikel-demir-krom alaşımları ailesinin bir parçasıdır. Ancak bölünmenin meydana geldiği yer onların kimyasal yapısıdır ve diğer tüm farklılıkların oluşmasına neden olan da budur. Kimya kısmını biraz açalım çünkü gerçek bilimin yaşadığı yer burasıdır.

Incoloy 800, kabaca %32-36 nikel, %19-23 kromdan oluşan bir baz bileşimine sahiptir ve denge demirdir. Ayrıca mikro yapıyı stabilize etmek ve yüksek sıcaklıktaki servis sırasında tanecik sınırının bozulmasını önlemek için küçük miktarlarda (genellikle toplamda %0,4-1,2 civarında) alüminyum ve titanyum eklenir. Burada önemli olan, ağırlıklı olarak demirden oluşması ve ana alaşım elementlerinin nikel ve krom olmasıdır. Demir nikelden daha ucuz olduğundan, genellikle daha uygun maliyetli bir yüksek sıcaklık alaşımı olarak pazarlanmasının nedeni budur.

Incoloy 825 ise tam tersine korozyon direncinde çıtayı yükseltiyor. Bileşimi %38-46 nikel, %19,5-23,5 krom, artı %2,5-3,5 molibden ve %0,05-0,15 bakırdır. Bu iki unsur oyunun kurallarını değiştiriyor. Molibden, özellikle asidik veya klorür açısından zengin ortamlarda çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnciyle ünlüdür ve bakır, sülfürik asit gibi indirgeyici asitlere karşı ekstra koruma sağlar. Daha yüksek nikel içeriği aynı zamanda alaşımın daha geniş bir korozif koşullar aralığında stabilize edilmesine de yardımcı olur.

Kimyadaki bu farklılık, tamamen farklı performans özelliklerine yol açıyor; bu çubukları belirlerken çoğu insanın takılıp kaldığını görüyorum. Sıcaklık direnciyle başlayalım. Incoloy 800, yaklaşık 1200°F'ye (649°C) kadar sıcaklıklarda ve 1500°F'ye (816°C) kadar aralıklı kullanımda uzun süreli hizmet için mükemmeldir. Genellikle yüksek ısıya maruz kalması gereken ancak sert kimyasallara sürekli maruz kalmaması gereken fırın bileşenlerinde, ısı eşanjörlerinde ve buhar jeneratörlerinde kullanılır.

Incoloy 825, hala yüksek sıcaklıklara dayanabilme kapasitesine sahip olmasına rağmen (sürekli hizmet için yaklaşık 1150°F / 621°C'ye kadar kullanılabilir), korozyon ısıyla birleştiğinde gerçekten parlar. Molibden ve bakır, hem yüksek sıcaklıklara hem de Incoloy 800'ün tüketebileceği ortamlara (sülfürik asit, fosforik asit, klorür çözeltileri ve hatta bazı organik asitler gibi) karşı dayanıklı olmasını sağlar. Örneğin, orta sıcaklıklarda sülfürik asit işleyen bir kimya tesisinde veya klorüre maruz kalmanın sürekli bir tehdit olduğu bir deniz ortamında çalışıyorsanız, Incoloy 825 barları 800'den çok daha uzun, çoğu zaman da yıllar daha uzun süre dayanacaktır.

Korozyon direnci en önemlisidir, bu yüzden burada daha derine inelim çünkü pratik etkinin en büyük olduğu yer burasıdır. Incoloy 800'ün korozyon direnci çoğunlukla yüzeyde koruyucu bir krom oksit tabakası oluşturan krom içeriğinden kaynaklanır. Bu, yüksek sıcaklıktaki hava veya yanma gazları gibi oksitleyici ortamlar için harika çalışır, ancak asitleri veya klorür çözeltilerini azaltmada çok daha az etkilidir. Örneğin Incoloy 800'ü hafif sülfürik asite bile maruz bırakırsanız, bu oksit tabakası parçalanır ve zamanla tekdüze korozyon, çukurlaşma ve hatta stresli korozyon çatlağını (SCC) görmeye başlarsınız.

Incoloy 825, molibden ve bakırıyla bu krom oksit tabakasına dayanıyor. Molibden, klorür ortamlarında çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnci arttırırken bakır, indirgeyici asitlere, özellikle de sülfürik asitlere karşı direnci artırır. Bu, Incoloy 825'i aşındırıcı uygulamalarda çok daha çok yönlü hale getirir. Su arıtma sektöründe, filtre manifoldları için Incoloy 800 bar kullanan bir müşterim vardı ve her 18 ayda bir, klorürün neden olduğu çukurlaşma nedeniyle arızalanıyordu. Incoloy 825'e geçtiler ve 5 yılı aşkın süredir herhangi bir arıza yaşamadılar. Bu, bir projenin bakım bütçesini tamamen değiştiren türden bir farktır.

Benzer oldukları alanlardan biri de yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı dirençleridir. Her iki alaşım da yüksek sıcaklıklarda havada iyi tutunur, ancak Incoloy 800'ün daha yüksek demir içeriği sıcaklık aralığının üst ucunda bir miktar pullanmaya yol açabilirken, Incoloy 825'in ekstra nikel ve molibdeni ona çoğu yüksek sıcaklıktaki oksitleyici ortamlarda biraz daha iyi pullanma direnci sağlar. Ancak yüksek sıcaklıklarda karbürizasyon veya nitrürleme gibi şeylerle uğraşıyorsanız, her ikisi de daha özel alaşımlardan daha iyi performans gösterir; bu da müşterilere her zaman hatırlattığım bir şeydir. Bu aşırı, agresif yüksek sıcaklık ortamları için, MP35N Malzemesi veya Inconel 693 Nikel Alaşımlı Çubuk (UNS N06693) gibi alaşımlar, belirli koşullara bağlı olarak daha iyi bir seçim olabilir. Her uygulamanın benzersiz talepleri olduğundan, doğru ürünü daraltmalarına yardımcı olmak için bu müşterileri sık sık sitemizdeki ilgili sayfalara yönlendiriyorum.

Bir diğer önemli fark ise imalat ve yapısal yük açısından önemli olan mekanik özellikleridir. Incoloy 800, oda sıcaklığında Incoloy 825'e göre daha düşük bir gerilme mukavemetine sahiptir: tavlanmış 800 için kabaca 75.000 psi, tavlanmış 825 için ise 80.000 psi. Yüksek sıcaklıklarda bu boşluk genişler. Incoloy 825, hem yüksek sıcaklıklarda hem de kriyojenik sıcaklıklarda daha iyi bir dayanıklılık sağlar; bu da onu hem yük hem de korozyonla başa çıkması gereken bileşenler için daha iyi bir seçim haline getirir. Incoloy 800 bazı düşük dereceli çeliklerden daha güçlüdür, ancak bir basınçlı kap veya korozyona maruz kalırken yük altında dayanması gereken bir yapısal bileşen tasarlıyorsanız 825 daha güvenilir seçimdir.

Üretilebilirlik, özellikle benim gibi bu çubukları özel parçalara şekillendiren müşterilerle çalışan biri için başka bir karşılaştırma noktasıdır. Her ikisinin de şekillendirilmesi ve kaynaklanması nispeten kolaydır, ancak Incoloy 825'in yüksek nikel ve molibden içeriği onu soğuk şekillendirme sırasında sertleşmeye biraz daha yatkın hale getirir. Bu, şekillendirme süreçlerinizi (daha düşük hızlar, daha yüksek basınç, belki karmaşık parçalar için ara tavlama) ayarlamanız gerektiği anlamına gelir, ancak bu çoğu imalatçı için hala yönetilebilir. Incoloy 800, daha yüksek demir içeriğiyle soğuk işlemlerde daha kolay şekillendirilebilir; bu da daha basit parçalar veya daha sıkı bir zaman çizelgesindeki projeler için bir artı olabilir. Doğru dolgu maddeleri ile her ikisinin de kaynaklanması basittir: Incoloy 825 için korozyon direncini korumak amacıyla dolgu metallerinin eşleştirilmesini öneririz ve aynı şey sıcak çatlamayı önlemek için 800 için de geçerlidir.

Şimdi gerçek dünyadaki kullanım durumları hakkında konuşalım çünkü tüm bu bilimin hayat bulduğu yer burasıdır. Incoloy 800 barlar yüksek sıcaklık, düşük korozyon uygulamaları için tercih edilir. Ana stresin agresif kimyasallar değil ısı olduğu fırın brülörlerini, ısıl işlem sepetlerini, enerji santrallerindeki buhar borularını ve petrokimya fırınlarındaki bileşenleri düşünün. Ayrıca korozyonun önemli bir sorun olmadığı durumlarda daha bütçe dostu bir seçenektir; bu nedenle endüstriyel ısıtma uygulamalarında hala yaygın olarak kullanılmaktadır.

Öte yandan Incoloy 825 barlar korozyonun tartışmasız olduğu durumlar içindir. Reaktörler, ısı eşanjörleri ve asitleri taşıyan boru hatları gibi kimyasal işleme ekipmanları, deniz bileşenleri, kirlilik kontrol sistemleri ve hatta temizlik ve korozyon direncinin kritik olduğu farmasötik veya gıda işleme alanındaki parçalar. Petrol ve gaz uygulamalarında, özellikle yüksek klorür seviyelerine sahip üretilmiş suya maruz kalan kuyu içi bileşenler veya boru hatları için de kullanıldığını görüyorum. Kimya endüstrisindeki uzun süredir müşterilerimizden biri, sülfürik asit depolama tankı destekleri için 825 bar kullanıyor ve bu kısım hiçbir zaman toplu asitle temas etmiyor, ancak dumanlar ve ara sıra meydana gelen dökülmeler, 800 barın birkaç yıl içinde paslanacağı anlamına geliyor.

Elbette bu herkese uyacak tek bir yöntem değil ve diğer alaşımların daha anlamlı olduğu uygulamalar da var. AMS 5712 Rene 41 Alaşımlı Çubuk, çok yüksek sıcaklıktaki, yüksek stresli ortamlar için, daha uzmanlaşmış olmasına rağmen 1000°F'ın üzerinde aşırı dayanıma ihtiyaç duyan gaz türbini bileşenleri ve havacılık parçaları için tasarlanmıştır. Aşırı indirgeyici ortamlarla veya yüksek sıcaklıkta sürünme direnciyle uğraşıyorsanız, Hastelloy N Nikel Alaşımı, Incoloy kalitelerinin ötesine bakan müşterilere sıklıkla önerdiğim başka bir seçenektir. Korozyon uygulamalarında bile Inconel X750 Nikel Alaşımı, onu yaylar ve bağlantı elemanları için ideal kılan çökelmeyle sertleştirilmiş bir dayanıklılığa sahiptir. Ancak korozyon direnci, yüksek sıcaklık performansı ve maliyet etkinliği arasında 800 ile 825 arasında bir denge söz konusu olduğunda bu ikisi ön plandadır.

Ayrıca mühendislerin bu ikisi arasında seçim yaparken yaptığı yaygın hataları da gördüm. Bunlardan en büyüğü, "daha fazla nikelin" tüm ortamlarda daha iyi anlamına geldiğini varsaymaktır ki bu doğru değildir. Asitlere veya klorürlere maruz kalmayan, tamamen oksitleyici, yüksek sıcaklıktaki bir ortamda çalışıyorsanız Incoloy 800, 825 kadar iyi çalışır ve malzeme maliyetlerinde %10-15 tasarruf etmenizi sağlar. İkinci hata, klorür seviyelerinin etkisini hafife almaktır. Küçük miktarlardaki klorürler bile Incoloy 800'de çukurlaşmaya neden olabilir; bu nedenle, uygulamanız kıyıya yakınsa, klorlu su kullanıyorsa veya klorürlü herhangi bir kimyasal maddeyi işliyorsa 825 tartışılamaz.

Vurgulamak istediğim bir diğer nokta ise uzun ömürlülük. 800 daha ucuzken 825'e fazladan para ödemeye değip değmeyeceğini soran müşterilerim oldu ve cevabım neredeyse her zaman toplam sahip olma maliyetine indirgeniyor. Korozyon nedeniyle her 2 yılda bir parça değiştirmeniz gerekiyorsa, 825 tutarındaki daha yüksek ön maliyet üçüncü yılda telafi edilir; arıza süresi ve değiştirme işçiliği maliyetinden bahsetmeye bile gerek yok. Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisinde çürütücü egzoz bacaları için 800'den 825'e geçiş yapan bir müşterim vardı. 800 yığın her 2 yılda bir, yığın başına 40.000 ABD Doları ve her seferinde 15.000 ABD Doları işçilik maliyetiyle değiştiriliyordu. 825 yığınının ön maliyeti 55.000 dolardı ve 7 yıldır hiçbir korozyon belirtisi olmadan hizmet veriyordu. Bu onların sonuçları açısından hiç akıllıca değil.

Projeniz için hangi alaşımın doğru olduğundan hala emin değilseniz, kendinize sormanız gereken birkaç kısa soru var: Birincil ortam nedir (oksitleyici asit, indirgeyici asit, klorür, yüksek sıcaklıkta hava)? İhtiyacınız olan tasarım ömrü nedir (5 yıl, 10 yıl, 20 yıl)? Uygulamanızın yük ve sıcaklık aralığı nedir? Bunları yanıtlamak konuyu daraltmanıza yardımcı olacaktır. Daha özel tavsiyeye ihtiyacınız varsa ekibimiz, doğru nikel alaşımlı çubuğu belirli gereksinimlere göre eşleştirmek için her gün mühendislerle birlikte çalışır; bu nedenle rehberlik almaktan çekinmeyin.

Günün sonunda, Incoloy 825 barlar ile Incoloy 800 barlar arasındaki fark, ödünleşimlere dayanır: maliyete karşı korozyon direnci, şekillendirilebilirliğe karşı zorlu ortamlarda dayanıklılık ve yüksek sıcaklık performansına karşı kimyasal çok yönlülük. Incoloy 800, korozyonun önemli bir faktör olmadığı ısının hakim olduğu uygulamalar için güvenilir bir iş makinesidir; Incoloy 825 ise daha az alaşımı aşındıracak aşındırıcı ortamlarla uğraşırken daha dayanıklı bir seçimdir.

Bu çubukları bir sonraki projeniz için (kimyasal işleme, enerji üretimi, denizcilik bileşenleri veya başka herhangi bir endüstriyel uygulama için) değerlendiriyorsanız, özel ihtiyaçlarınızı görüşmek üzere ekibimizle bağlantı kurmanızı öneririm. Spesifikasyonları incelemenize, malzeme özelliklerini karşılaştırmanıza ve gereksinimlerinize uygun doğru Incoloy 825 çubukları, Incoloy 800 veya diğer nikel alaşımlı ürünleri tedarik etmenize yardımcı olabiliriz.

Referanslar:

1. Nikel Geliştirme Enstitüsü. (2017). Incoloy Alaşımları: Özellikleri ve Uygulamaları. Toronto, ON: Nikel Geliştirme Enstitüsü.
2. ASM Uluslararası. (2020). Metal El Kitabı: Cilt 2 – Özellikler ve Seçim: Demir Dışı Alaşımlar ve Özel Amaçlı Malzemeler. Malzeme Parkı, OH: ASM Uluslararası.
3. Davis, JR (Ed.). (2011). Nikel, Kobalt ve Alaşımları. Malzeme Parkı, OH: ASM Uluslararası.
4. Özel Metaller Şirketi. (2019). Incoloy Alloy 800 ve Incoloy Alloy 825: Teknik Veri Sayfaları. New Hartford, NY: Özel Metaller Şirketi.