Composição química e propriedades da barra Incoloy 800H

Vareta de Incoloy 800H é um produto de liga Fe-Ni-Cr resistente ao calor, concebido para serviços estruturais a temperaturas elevadas, em que a resistência à oxidação, a resistência à carburação e a resistência à fluência devem ser equilibradas. Para o fornecimento de barras e varões, a caraterística que define o 800H não é apenas a sua base de níquel e crómio, mas também o seu nível de carbono controlado e o teor controlado de alumínio e titânio, que o distinguem da liga 800 padrão. Na Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd., o vergalhão 800H é fornecido principalmente em condições de laminação a quente, forjamento, torneamento e retificação para peças de fornos, unidades de craqueamento petroquímico, dispositivos de tratamento térmico e outros componentes que trabalham na faixa de 800-1000°C.

Normas, designação de grau e forma do produto

A nossa produção de varões 800H segue a estrutura material normalmente associada a ASTM B408, ASTM B564, e ASTM B425, A designação unificada da numeração é a seguinte: "produto", consoante a forma, a via de transformação e o estado de acabamento. A designação unificada da numeração é UNS N08810. No sistema alemão, a designação correspondente é 1.4958 / X5 NiCrAlTi 31-20.

As formas comuns de fornecimento são varão laminado a quente, haste forjada, e barra maquinada ou retificada brilhante. Para utilização industrial, a escolha da forma está ligada à tolerância do diâmetro, à rugosidade da superfície, à retidão e à margem de maquinagem. O material laminado a quente é frequentemente selecionado para peças estruturais de secção pesada ou para maquinação posterior. O varão forjado é preferido para diâmetros maiores ou quando é necessária uma melhor solidez interna. O varão torneado e esmerilado é normalmente especificado para veios, fixadores, ferragens de fornos e conjuntos maquinados que necessitem de um controlo de tamanho mais apertado.

A diferença entre 800H e 800HT é frequentemente mal interpretado. Quimicamente, ambos pertencem à mesma família de ligas, mas 800H requer Al+Ti na gama de 0,70-1,20%, enquanto 800HT requer 0,85-1,20%. Esse limite inferior mais elevado no 800HT tem como objetivo melhorar o desempenho da fluência na extremidade superior da gama de temperaturas de serviço. Para muitas aplicações de barras abaixo de cerca de 1000°C, o 800H continua a ser o tipo mais equilibrado do ponto de vista do custo-desempenho.

Composição química do núcleo

A seguinte gama de composição reflecte o nosso controlo típico medido para o varão Incoloy 800H. Estes valores estão alinhados com as expectativas industriais para o UNS N08810 e são especialmente relevantes para a estabilidade mecânica a altas temperaturas.

Os pontos de composição mais importantes são a base de níquel-crómio, a gama de carbono controlado e a gama total de alumínio e titânio. O nível de níquel mantém a estrutura totalmente austenítica e contribui para a resistência à fissuração por corrosão sob tensão por cloreto. O crómio cria a barreira de óxido necessária para uma exposição prolongada ao calor. O carbono, o alumínio e o titânio em conjunto influenciam a resistência à fluência e a estabilidade dos limites do grão muito mais do que a resistência à tração à temperatura ambiente.

Caraterísticas dos elementos vestigiais e diferença em relação à liga 800

Comparado com o Alloy 800 standard, o 800H não é simplesmente uma versão renomeada com o mesmo desempenho. A gama de carbono na 800H é intencionalmente mantida na parte média ou superior da gama permitida, em vez de no nível mais baixo possível. Isto fortalece a liga em serviços de longa duração a temperaturas elevadas. Ao mesmo tempo, o requisito explícito de Al+Ti total proporciona um controlo de precipitação mais estável e uma ancoragem dos limites de grão.

Esta distinção torna-se importante em ferragens de fornos, suportes de tubos radiantes, bobinas petroquímicas e outras aplicações de barras expostas durante milhares de horas. O 800 standard pode manter a resistência à corrosão, mas o 800H apresenta geralmente uma melhor resistência à deformação por fluência e à instabilidade dimensional a altas temperaturas.

Propriedades mecânicas à temperatura ambiente

Os valores seguintes são propriedades típicas medidas à temperatura ambiente para o nosso varão 800H em condições de recozimento em solução ou de fornecimento equivalente.

Estes valores mostram que o varão 800H não é uma liga dura no estado de entrega. Mantém boa ductilidade, limite de elasticidade moderado e forte tenacidade à temperatura ambiente. Esta combinação é útil no fabrico porque o material pode ser maquinado, enformado a frio dentro de limites razoáveis e soldado sem a fragilidade observada em algumas ligas resistentes ao calor endurecidas por precipitação ou altamente reforçadas.

A resistência à temperatura ambiente do 800H não é a sua principal vantagem de conceção. O seu valor reside no facto de a sua estrutura e capacidade de suporte de carga permanecerem disponíveis após uma longa exposição a temperaturas elevadas. É por isso que a liga aparece em aplicações de barras para suportes, rolos, veios, âncoras, internos de fornos e acessórios de alta temperatura, em vez de ferramentas de desgaste crítico.

Propriedades mecânicas a alta temperatura

Os seguintes dados de temperatura elevada são baseados nos nossos valores medidos na condição de solução recozida. Estes números ilustram como a resistência diminui com a temperatura e porque é que o 800H é preferido em serviço sustentado abaixo do ponto em que as ligas resistentes à fluência mais pesadas se tornam necessárias.

Os dados de fluência explicam a janela de serviço prático do varão 800H. A 760°C, a resistência à rutura por fluência de 10.000 horas, em torno de 50 MPa, dá à liga uma margem estrutural útil para muitos componentes de fornos e petroquímicos. A 870°C, essa margem é muito mais pequena e, a 980°C, apenas a utilização a baixas tensões é realista. É por isso que o 800H é amplamente aceite para funções de suporte e contenção a altas temperaturas, mas não é automaticamente adequado para serviços de carga muito elevada perto do seu limite de oxidação.

Comparado com o 800 padrão, o 800H tem uma vantagem no serviço controlado por fluência, porque a sua composição é ajustada especificamente para a estabilidade a temperaturas elevadas. Em comparação com o 800HT, é ligeiramente inferior em termos de resistência à fluência de topo, mas a diferença não é suficientemente grande para ter importância em todos os projectos. Em muitas aplicações de barras entre 800 e 950°C, o 800H já cobre bem os requisitos.

Propriedades físicas para referência de projeto

Estes valores físicos são relevantes para o projeto de estruturas suportadas por varões, veios longos, internos de fornos e conjuntos soldados. O coeficiente de expansão térmica é superior ao de muitos aços-carbono, pelo que a tolerância de suporte deslizante, a folga da junta e o controlo da distorção térmica devem ser considerados em serviço acima de várias centenas de graus Celsius. A queda do módulo de elasticidade com a temperatura também significa que a flacidez ou a deflexão podem tornar-se mais importantes do que a simples falha por tração em aplicações de barras de grande extensão.

A condutividade térmica moderada do 800H é útil no serviço a altas temperaturas, porque evita gradientes locais muito acentuados, embora não conduza o calor tão rapidamente como os aços simples. Este facto contribui para um comportamento térmico mais estável em equipamentos de aquecimento cíclico.

Caraterísticas-chave de desempenho

A resistência à oxidação do 800H provém principalmente da sua película protetora rica em crómio, suportada pelo alumínio à superfície. Esta película é suficientemente estável para uma exposição prolongada em ambientes oxidantes limpos até cerca de 1100°C. Isto torna a liga adequada para peças de aquecimento radiante, tabuleiros, muflas e sistemas de rolos de fornos.

A sua resistência à carburação e à nitruração é especialmente relevante em serviços relacionados com a petroquímica e o amoníaco. No cracking de hidrocarbonetos ou em atmosferas mistas com azoto, o 800H tem um desempenho melhor do que os aços inoxidáveis resistentes ao calor comuns, porque a sua estrutura rica em níquel e a sua camada de óxido estável resistem melhor à entrada de carbono e azoto. Não é imune, mas aguenta-se bem na janela de funcionamento industrial comum.

No serviço de ácido redutor, o 800H é competente, mas não dominante. Resiste melhor a muitos meios do que as qualidades inoxidáveis normais, mas não é a primeira escolha quando o ataque de ácido sulfúrico ou clorídrico controla a seleção da liga. É aí que a liga 825 ou outras ligas de níquel com molibdénio ganham vantagem.

800H vs 800HT vs 825 vs 600

Esta comparação mostra por que razão o 800H continua a ser amplamente utilizado. Situa-se numa posição intermédia prática. Lida muito melhor com o calor elevado do que os tipos focados na corrosão, como o 825, e aproxima-se da utilidade para altas temperaturas do Inconel 600 a um custo visivelmente mais baixo. Comparado com o 800HT, perde alguma resistência à fluência às temperaturas mais elevadas, mas não o suficiente para o tornar pouco atrativo na ampla faixa de serviço de 800-1000°C.

Vantagens distintas da barra de Incoloy 800H

A primeira vantagem é equilíbrio entre custos e desempenho. No intervalo de 800-1000°C, a liga 800H oferece frequentemente um desempenho próximo da liga 600, mantendo-se a cerca de 60-70% do custo do material. Essa diferença torna-se significativa em hastes longas, rolos de forno, membros de suporte e peças estruturais maquinadas onde o peso total da liga é substancial.

A segunda vantagem é otimização da fluência através do controlo da composição. Normalmente mantemos o carbono à volta de 0,06-0,08% para muitas ordens de barras a alta temperatura e mantêm uma estrutura de grão controlada em torno de ASTM n.º 5 ou mais fino. Esta combinação permite um comportamento estável a longo prazo sem tornar o material difícil de processar.

A terceira vantagem é boa usabilidade da soldadura. Muitos componentes 800H fabricados são colocados em serviço após a soldadura sem necessidade de recozimento completo. Na prática, em fornos e estruturas petroquímicas, a perda de propriedades da zona de soldadura fica frequentemente abaixo de 10% se o procedimento for corretamente controlado e se for utilizado um metal de adição adequado.

A quarta vantagem é permutabilidade entre mercados. A liga é largamente comparável às qualidades chinesas, tais como NS1102 e GH180 em muitas discussões sobre fornecimento, o que simplifica a substituição de projectos entre plataformas de equipamento nacionais e de exportação quando a aprovação das especificações o permite.

A quinta vantagem é boa resistência à fragilização por hidrogénio a temperaturas elevadas. No serviço de hidrogénio quente, o 800H comporta-se de forma muito mais fiável do que os aços ferríticos, o que o torna útil na reforma do amoníaco e em secções de fornos ricos em hidrogénio, onde as ligas ferríticas enfrentariam um maior risco de fragilização ou degradação rápida.

Controlo de qualidade e inspeção

Para a barra 800H, o controlo químico é o primeiro ponto de controlo. Cada aquecimento pode ser apoiado por um Relatório de composição espectrométrica OES, com especial atenção para Al + Ti ≥ 0,70%. Esta é a fronteira fundamental que separa a verdadeira química 800H do fornecimento da Liga 800 com controlo inferior.

Inspeção do tamanho dos grãos é efectuado de acordo com ASTM E112. O nosso objetivo de rotina é ASTM n.º 5 ou mais fino. Um tamanho de grão controlado melhora a consistência da resposta à fluência, o comportamento de maquinagem e a fiabilidade secção a secção.

Ensaio de tração a alta temperatura podem ser dispostos a temperaturas específicas, mais frequentemente 650°C, 760°C, e 870°C. Isto é útil para projectos que envolvam estruturas de fornos, componentes internos petroquímicos ou varões carregados a longo prazo, em que os valores à temperatura ambiente não são suficientes para a revisão do projeto.

Ensaios de corrosão intergranular pode ser efectuada de acordo com ASTM A262 Prática E quando é necessário confirmar a resistência à sensibilização ou ao ataque dos limites de grão. Apesar de o 800H ser principalmente uma liga resistente ao calor e não uma liga anti-ácida clássica, este ensaio continua a ser relevante para peças fabricadas que possam sofrer condensação ou condições de corrosão transitórias.

Inspeção por ultra-sons pode ser fornecido em conformidade com ASTM E2375, com o nível de aceitação selecionado de acordo com os requisitos da utilização final. Para varões forjados de grandes dimensões, isto é particularmente importante na verificação da continuidade interna antes da maquinagem profunda ou da utilização rotativa crítica.

Certificação de materiais é normalmente emitido como EN 10204 3.1. Quando a documentação do projeto o exigir, pode ser providenciada documentação 3.2 adicional ou documentação de testemunhas independentes de terceiros.

Cenários de aplicação típicos

Uma das aplicações mais comuns da barra 800H é em componentes de fornos de craqueamento a vapor petroquímicos. No 800-980°C a liga combina a resistência à carburação com uma resistência à fluência prática e uma vida útil no terreno de 5-8 anos é realista em muitas estruturas quando o controlo da atmosfera e a conceção mecânica são sólidos.

Em torres de absorção de produção de ácido nítrico, A barra 800H é utilizada quando o vapor nítrico quente e a temperatura elevada exigem uma estabilidade superior à que os aços inoxidáveis normais podem proporcionar. A sua resistência à corrosão não é universal contra todos os sistemas ácidos, mas tem um bom desempenho em ambientes químicos oxidantes de alta temperatura.

Para rolos, tubos radiantes e muflas para fornos de tratamento térmico, O 800H continua a ser um material padrão devido à sua resistência à oxidação até 1000-1100°C é fiável e os seus componentes fabricados mantêm a integridade estrutural utilizável através da exposição repetida ao calor.

Em componentes internos do reformer e do conversor de amoníaco, A liga resiste muito melhor a atmosferas quentes de hidrogénio, azoto e amoníaco do que os aços de liga inferior. Isto confere-lhe um papel estável em secções de instalações ricas em hidrogénio.

Para anilhas de pressão, fixadores e ferragens estruturais abaixo sobre 800°C, A liga 800H oferece uma boa combinação de resistência à oxidação e flexibilidade de fabrico. Não se destina a ser uma liga de fixação de alta resistência endurecida por precipitação, mas tem um bom desempenho quando a corrosão e o calor são mais importantes do que a resistência máxima à pré-carga.

Em estruturas de sobreaquecimento de caldeiras de valorização energética, O 800H também é utilizado em zonas afectadas por gases de alta temperatura com cloro e enxofre. Nestes ambientes, a vida útil da liga depende fortemente da química do gás e dos depósitos de cinzas, mas o 800H continua a ser uma opção reconhecida quando os aços inoxidáveis comuns falham demasiado cedo.

Gama de tamanhos de fornecimento e prazos de entrega

Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd. fornece varão 800H em diâmetros a partir de φ6 mm a φ300 mm. As condições de superfície disponíveis incluem preto trabalhado a quente, tornou-se brilhante com rugosidade típica de cerca de Ra ≤3,2 μm, e solo brilhante com rugosidade típica de cerca de Ra ≤0,8 μm.

O comprimento de entrega padrão está disponível em comprimentos aleatórios de 2-4 m ou comprimentos de corte até 6 m. Os diâmetros mais pequenos para maquinagem são normalmente fornecidos em condições de tolerância mais rectas e apertadas, enquanto os varões forjados pesados são normalmente fornecidos com tolerância de maquinagem, salvo especificação em contrário.

Para tamanhos regulares entre φ10 e φ150 mm, Os artigos comuns podem frequentemente ser enviados a partir do stock dentro de 1-3 dias. A produção por encomenda situa-se geralmente no intervalo de 5 dias a 4 semanas dependendo do diâmetro, do acabamento da superfície, do âmbito do ensaio e se é necessário forjar ou retificar sem centros.

A quantidade mínima de encomenda habitual é 100 kg, embora, em alguns casos, possam ser fornecidos restos cortados ou material de comprimento reduzido abaixo 50 kg quando disponível.

Cotação e suporte de dados técnicos

Para uma cotação exacta do varão 800H, os dados necessários são diâmetro, comprimento, quantidade, estado da superfície, nível de certificado, e, se for caso disso, o temperatura de serviço. Estes pormenores afectam o percurso de fabrico e o âmbito da inspeção.

Os documentos técnicos disponíveis com o fornecimento podem incluir Amostras de MTC, folhas de propriedades de alta temperatura, e para projectos em lote, peças de teste do mesmo calor. Para aplicações que envolvem temperaturas elevadas, a entrada de engenharia mais útil é o conjunto de condições de funcionamento em três partes: temperatura, médio, e stress. Com estes três factores definidos, pode ser feita uma confirmação de material mais realista para 800H, 800HT, 825 ou Liga 600.

Para uma procura anual superior a 5 toneladas, Se o preço for fixado trimestralmente, é possível um acordo de fornecimento a longo prazo, o que é frequentemente relevante para os construtores de fornos, empreiteiros de manutenção petroquímica e fabricantes de equipamento que executam dimensões repetidas.

Perguntas relacionadas

Qual é a principal diferença entre os varões Incoloy 800 e 800H?

O 800H tem um controlo mais rigoroso do carbono e um requisito total definido de Al+Ti. Isto confere-lhe uma melhor resistência à fluência e uma melhor estabilidade estrutural a longo prazo a temperaturas elevadas do que o 800 normal.

O Incoloy 800H é melhor do que o 800HT?

Não em todos os casos. O 800HT é mais forte em termos de fluência na extremidade superior da gama de temperaturas, mas o 800H é frequentemente a escolha mais económica para serviços abaixo de cerca de 1000°C, onde a margem adicional do 800HT não é necessária.

O varão 800H resiste à fissuração por corrosão sob tensão por cloretos?

Sim. A sua matriz austenítica com elevado teor de níquel confere-lhe uma resistência muito forte à fissuração por corrosão sob tensão por cloreto, em comparação com os aços inoxidáveis comuns.

A barra 800H pode ser soldada facilmente?

Sim. A soldabilidade é um dos seus pontos fortes. O enchimento convencional de níquel-crómio, como o ERNiCr-3, é amplamente utilizado e muitas peças fabricadas entram diretamente em serviço após a soldadura.

Qual a gama de temperaturas mais adequada para o varão 800H?

A sua janela de serviço mais eficaz situa-se geralmente no intervalo 800-1000°C, onde combina resistência à oxidação, resistência à carburação e resistência à fluência prática a um nível de custo moderado.