Incoloy 825 در مقابل Inconel 625 متعادل کردن هزینه و عملکرد

این گزارش برای مهندسان، مدیران تدارکات و خریداران فنی، مقایسه دقیقی-بر اساس داده‌های Incoloy 825 (UNS N08825) و Inconel 625 (UNS N06625) - دو مورد از مهم‌ترین نیکل-آهن فوق‌العاده{7}}در بازار جهانی از نظر تجاری، در بازار جهانی فوق‌العاده ویژه، ارائه می‌کند.

هر دو آلیاژ مقاومت در برابر خوردگی بسیار فراتر از توانایی فولادهای ضد زنگ استاندارد ارائه می دهند.

Incoloy 825 vs Inconel 625

تفاوت اساسی در کاهش هزینه-عملکرد- آنها نهفته است:Incoloy 825تقریباً 80 تا 90 درصد از قابلیت خوردگی Inconel 625 را با تقریباً 40 تا 55 درصد هزینه ارائه می‌کند، و زمانی که بودجه‌ها محدود است و شرایط خدمات سخت است اما نه شدید، آن را به بهترین گزینه تبدیل می‌کند. Inconel 625 با ارائه مقاومت برتر در برابر سوراخ شدن، خوردگی شکاف و محیط های اکسید کننده، همراه با استحکام مکانیکی بسیار بالاتر و سقف دمای سرویس 400 درجه بالاتر، امتیاز خود را به دست می آورد.

کلید

825=بهترین ارزش در محیط‌های خورنده متوسط-تا-شدید. 625=بهترین عملکرد در جایی که شکست یک گزینه نیست. هزینه انتخاب آلیاژ اشتباه بیشتر از تفاوت قیمت است.

هر دو آلیاژ متعلق به مواد خانواده سوپرآلیاژ نیکل - هستند که برای محیط‌هایی که فلزات معمولی را از بین می‌برند مهندسی شده‌اند. درک تاریخچه آنها، نمایه عملکرد آنها را بلافاصله بصری می کند.

Incoloy 825

Incoloy 825 در دهه 1950 توسط شرکت بین المللی نیکل (INCO) به طور خاص برای مقاومت در برابر اسیدهای سولفوریک و فسفریک - دو مورد از مخرب ترین مواد شیمیایی در استفاده صنعتی ساخته شد. فلسفه طراحی آن عملگرا بود: دستیابی به مقاومت در برابر خوردگی عالی در طیف وسیعی از محیط های تهاجمی در حالی که میزان نیکل (و در نتیجه هزینه) را تا حد امکان پایین نگه می دارد. با 38 تا 46 درصد نیکل، به طور قابل تحسینی به این هدف دست می یابد.

افزودن تیتانیوم باعث تثبیت ریزساختار در برابر حساسیت در حین جوشکاری می شود که یک ویژگی حیاتی برای تجهیزات ساخته شده است.

اینکونل 625

اینکونل 625در دهه 1960، ابتدا برای لوله‌کشی بخار با دمای بالا در تولید برق توسعه یافت. مهندسان دریافتند که ترکیب نیکل بالا (بیشتر یا برابر با 58٪)، کروم (20-23٪)، و به ویژه مولیبدن (8-10٪) به اضافه نیوبیم آلیاژی با مقاومت خوردگی تقریباً جهانی - و استحکام مکانیکی غیرمنتظره عالی ناشی از-محلول جامد و اثرات بارندگی{1}{10}تر ایجاد کرد. امروزه این آلیاژ همه کاره‌ترین آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن در جهان است و در مشخصات NACE، ASME، ASTM، و API تقریباً از هر گرید دیگری فهرست شده است.

انتخاب بین 825 و 625 تقریبا هرگز در مورد این نیست که کدام آلیاژ "بهتر" است. این در مورد این است که کدام آلیاژ عملکرد مناسبی را برای محیط خاص شما با بهترین هزینه کل مالکیت ارائه می دهد. این گزارش برای پاسخگویی عینی به این سوال طراحی شده است.

ترکیب اساس همه تفاوت های عملکردی است. این دو آلیاژ دارای پایه آستنیتی نیکل-کروم هستند، اما از نظر محتوای نیکل، سطح مولیبدن و افزودنی‌های آلیاژی کلیدی به شدت با هم تفاوت دارند.

عنصر	نی	Cr	Fe	مو	مس	دیگر
Incoloy 825	38–46%	19.5–23.5%	تعادل	2.5–3.5%	1.5–3.0%	Ti 0.6-1.2٪
اینکونل 625	بزرگتر یا مساوی 58%	20–23%	کمتر یا مساوی 5%	8–10%	کمتر یا مساوی 0.5٪	Nb 3.15–4.15٪

استحکام مکانیکی یک ملاحظه ثانویه برای اکثر انتخاب‌های آلیاژی{0}}محرکه خوردگی است، اما در کاربردهای غالب-فشار،{2}}بالا-یا خستگی{3}}به عامل تعیین کننده تبدیل می‌شود.

اموال	وضعیت	ارزش 825	625 ارزش	واحد	Δ
استحکام کششی	آنیل شده	690	930	MPa	↑35%
قدرت تسلیم (0.2%)	آنیل شده	310	517	MPa	↑67%
ازدیاد طول	آنیل شده	45	42.5	%	~
سختی	آنیل شده	کمتر یا مساوی 85 HRB	کمتر یا مساوی 25 HRC	-	-
حداکثر دمای سرویس	مستمر	593	982	درجه	-
تراکم	-	8.14	8.44	g/cm³	+4%
مدول الاستیک	-	196	207	GPa	+6%

مقاومت در برابر خوردگی به همین دلیل است که مهندسان هر یک از آلیاژها را بر روی فولاد ضد زنگ مشخص می کنند. درک تفاوت های ظریف محیطی برای انتخاب درست ضروری است.

محیط زیست / متوسط	Incoloy 825	اینکونل 625
آب دریا / کلرید	Good (moderate pitting risk at >100 درجه)	عالی (PREN ~52؛ حفره‌دار-ایمنی)
اسید سولفوریک (رقیق - متوسط)	عالی (درایور طراحی اولیه)	خوب
اسید فسفریک (85%)	خیلی خوبه	عالی
هیدروفلوریک اسید	محدود	خوب (بی آب)
اسیدهای کاهنده (HCl)	متوسط	خیلی خوب (Mo-راننده)
رسانه سوز آور / قلیایی	خوب	خوب
اسیدهای اکسید کننده (HNO3)	خوب	خوب (استفاده اولیه نیست)
H₂S / گاز ترش (NACE)	واجد شرایط (MR0175 Gr.3)	واجد شرایط (MR0175 Gr.3)
خوردگی شکاف	متوسط	عالی
استرس-ترک خوردگی (Cl⁻)	مقاوم	بسیار مقاوم است
PREN (تقریبا)	~35–38	~52

دارایی فیزیکی	Incoloy 825	اینکونل 625
چگالی (g/cm³)	8.14	8.44
محدوده ذوب (درجه)	1370–1400	1290–1350
رسانایی حرارتی (W/m·K @ 20 درجه)	11.1	9.8
گرمای ویژه (J/kg·K)	440	410
Coef. انبساط حرارتی (μm/m· درجه، 20-93 درجه)	14.0	12.8
مقاومت الکتریکی (µΩ·m)	1.13	1.29

هر دو آلیاژ همان طور که از آلیاژهای زمینه نیکل{0}}آستنیت انتظار می رود، به طور کلی دارای خواص فیزیکی مشابهی هستند. رسانایی حرارتی کمی بالاتر 825 (11.1 در مقابل 9.8 W/m·K) می‌تواند در برنامه‌های مبدل حرارتی که مقاومت در برابر رسوب‌گیری حیاتی است، سودمند باشد. چگالی کمتر 825 (8.14 در مقابل 8.44 g/cm³) صرفه جویی در وزن نهایی را فراهم می کند - به ندرت یک عامل تعیین کننده در کارخانه فرآیند است، اما در برخی از برنامه های دریایی قابل توجه است.

هر دو آلیاژ به آسانی توسط فرآیندهای استاندارد (GTAW / TIG، GMAW / MIG، SMAW) بدون پیش{0}گرما و بدون عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) در اکثر کاربردها قابل جوش هستند. با این حال، تفاوت های مهمی وجود دارد.

Incoloy 825 vs Inconel 625 Weldability and Fabrication

ساخت Incoloy 825

تثبیت تیتانیوم (0.6-1.2٪ Ti) به طور موثری از حساس شدن گرما-منطقه تحت تأثیر - مکانیزم اصلی شکست جوش برای آلیاژهای نیکل ناپایدار-آهن جلوگیری می‌کند. این بدان معنی است که 825 در اکثر کاربردهای کارخانه شیمیایی نیازی به بازپخت محلول-بعد از جوشکاری ندارد.

پرکننده AWS ERNiFeCr-1 (آلیاژ 65) پرکننده استاندارد منطبق است. برای اتصال 825 به فولاد ضد زنگ، ERNiCrMo-3 (پرکننده نوع 625) به طور گسترده ای استفاده می شود.

825 ماشین با تقریباً 35٪ سرعت ماشینکاری 316L SS - چالش برانگیز اما قابل اجرا با ابزار کاربید، تغذیه کم و جریان خنک کننده بالا.

یادداشت های ساخت اینکونل 625

625 جوش پذیری ذاتی عالی دارد. محتوای بالای نیوبیم با کنترل تشکیل فاز دلتا، حساسیت به ترک-گرم را کاهش می‌دهد. AWS ERNiCrMo{5}}3 پرکننده استاندارد منطبق است و پرکاربردترین پرکننده جوش آلیاژ نیکل در سطح جهان است.

پرکننده 625 (ERNiCrMo-3) به حدی در برابر خوردگی مقاوم است که معمولاً به عنوان ماده روکش/روکش در تجهیزات فولاد کربنی استفاده می‌شود و مقاومت در برابر خوردگی سطح 625 را با کسری از هزینه 625 جامد ارائه می‌کند.

ماشینکاری تقریباً 20٪ از 316L SS - در میان سخت ترین آلیاژهای تجاری برای ماشین است. ابزار سفت و سخت، درج های تیز و خنک کننده تهاجمی الزامی است.

نکته

هنگامی که مقاومت در برابر خوردگی 625 مورد نیاز است اما هزینه 625 جامد بسیار زیاد است، 825 فلز پایه را با پوشش جوش ERNiCrMo-3 (نوع 625) روی سطوح خیس شده در نظر بگیرید - یک مصالحه رایج در ساخت راکتورهای شیمیایی.

عامل	Incoloy 825	اینکونل 625
قیمت شاخص معمولی (بار/بشقاب، دلار/کیلوگرم)	~$15–22	~$30–45
هزینه در مقابل 316 لیتر SS (نسبی)	~2–3×	~5–7×
ماشینکاری (در مقابل 316L=100%)	~35%	~20%
فلز پرکننده جوش	ERNiFeCr-1 (AWS)	ERNiCrMo-3 (AWS)
ارسال{0}}درمان حرارتی جوش	به طور معمول مورد نیاز نیست	به طور معمول مورد نیاز نیست
در دسترس بودن بازار	به طور گسترده انبار شده است	به طور گسترده انبار شده؛ لوله HX سرب بلندتر
فرم های رایج محصول	میله، صفحه، لوله، لوله، سیم، اتصالات	میله، صفحه، لوله، لوله، سیم، اتصالات
کلید UNS	N08825	N06625
مشخصات لوله ASTM	B423, B704, B705	B444, B705, B706

تفاوت هزینه بین 825 و 625 عمدتاً به دلیل ترکیب مواد خام است. اینکونل 625 به نیکل بیشتر یا برابر با 58 درصد (در مقابل 38 تا 46 درصد برای 825) و مقدار قابل توجهی مولیبدن (8 تا 10 درصد در مقابل 5/2 تا 5/3 درصد) نیاز دارد. نیکل و مولیبدن هر دو فلزات-ارزش و قیمت{14}}بالا فراری هستند که در بازارهای کالا معامله می‌شوند. هر گونه افزایش در قیمت نیکل LME بر 625 تقریباً 1.4× بیش از 825 به صورت مطلق تأثیر می گذارد.

تحلیل هزینه کل مالکیت (TCO) تقریباً همیشه از تعیین آلیاژ صحیح نسبت به جایگزین ارزان‌تر استفاده می‌کند. هزینه شکست خوردگی - خاموشی برنامه ریزی نشده، اصلاح محیطی، جریمه نظارتی، تعویض تجهیزات - معمولاً چندین برابر تفاوت هزینه مواد را بیشتر می کند.

زمانی که Incoloy 825 را انتخاب کنید:

بودجه محدود است و چالش اصلی خوردگی این است: اسید سولفوریک (رقیق/متوسط)، اسید فسفریک، خدمات ترش متوسط، یا محیط‌های اسیدی کاهش‌دهنده کلی-زیر ۵۹۳ درجه . 825 ارزش فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهد و هزینه{3}}بهینه‌سازی پیش‌فرض{5}روغن شیمیایی{5}و حالت است. برنامه های کنترل آلودگی-.

زمانی که Inconel 625 را انتخاب کنید:

Maximum corrosion performance is mandatory AND one or more of the following apply: continuous seawater immersion, high-chloride crevice risk, temperatures above 600°C, UTS requirement >900 مگاپاسکال، تماس با اسید HF، یا بارگذاری خستگی دینامیکی. 625 اولین پیش‌فرض ایمنی-برای زیردریایی، هوافضا، و حیات{3}} کارخانه فرآیند حیاتی است.

گزینه های جایگزین را در نظر بگیرید زمانی که:

هیچ‌کدام از آلیاژها از نظر هزینه-رقابتی یا خوردگی- مناسب نیستند. آلیاژ 276 (Hastelloy C-276) یا 22 برای محیط‌های مخلوط با اکسیداسیون بسیار بالا. 825 فولاد کربنی با روکش جوش برای سازه های بزرگ؛ 625 پلاس (درجه 2) برای چاه های ترش که به استحکام بیشتری نیاز دارند.

عموماً برای کاربردهای غوطه وری مداوم نیست. PREN Incoloy 825 از ~ 35-38 به زیر آستانه ~40 می رسد که به طور گسترده ای به عنوان حداقل برای مقاومت حفره ای قابل اعتماد در آب دریا راکد، به ویژه در هندسه های شکاف پذیرفته شده است. در حالی که 825 در آب دریای روان و هوادهی شده در دماهای متوسط به اندازه کافی عمل می کند، اینکونل 625 (PREN ~52) راه حل مهندسی شده برای خدمات دریایی/زیر دریای NORSOK M-001 و API 6FB است.

Q2: آیا Incoloy 825 قوی تر از Inconel 625 است؟

Inconel 625 تقریباً 35٪ از نظر استحکام کششی و 67٪ در استحکام تسلیم در شرایط آنیل قوی تر است. در شرایط سرد-کار شده یا بارندگی-سخت شده (آلیاژ 625 درجه 2 / آلیاژ 625 پلاس)، مزیت مکانیکی 625 حتی بیشتر می شود. Incoloy 825 مکانیسم سخت شدن سن ندارد.

Q3: آیا Inconel 625 همیشه انتخاب بهتری است؟

خیر. در بسیاری از محیط‌های خورنده با شدت متوسط- به‌ویژه اسید سولفوریک، اسید فسفریک و گاز ترش در فشارهای جزئی متوسط - Incoloy 825 عملکرد خوردگی معادل در{5}}خدمات را با 40 تا 55 درصد هزینه مواد ارائه می‌دهد. هدف مهندسی تطبیق قابلیت آلیاژ با تقاضای خدمات است نه به حداکثر رساندن عملکرد مواد. بیش از{10}}مشخصات نوعی ضایعات است.

Q4: تفاوت جوش پذیری بین 825 و 625 چیست؟

هر دو آلیاژ به آسانی با فرآیندهای استاندارد بدون پیش گرم یا PWHT جوش می‌شوند. 825 از ERNiFeCr-1 پرکننده استفاده می‌کند. 625 از پرکننده ERNiCrMo{10}}۳ استفاده می‌کند. پرکننده ERNiCrMo{11}}3 (نوع-625) اغلب برای اتصالات فولادی 825 به ضد زنگ یا 825 به کربن استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که فلز جوش به نقطه ضعف تبدیل نمی‌شود. هر دو آلیاژ حساسیت ترک خوردگی گرم پایینی دارند، اگرچه 625 در گرمای ورودی بالا به دلیل محتوای نیوبیوم بالاتر کمی بخشنده تر است.

Q5: آیا آلیاژهای میانی بین 825 و 625 وجود دارد؟

بله. Incoloy 925 (UNS N09925) و آلیاژ 716 دارای مقاومت در برابر خوردگی متوسط و سن{4}}استحکام سفت‌شدنی - مفید برای ابزارهای سوراخ‌دار نفت{-و{-که در آن‌ها به استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی متوسط نیاز است. آلیاژ 28 (UNS N08028) برای سرویس‌های اسیدی ملایم‌تر، موقعیت عملکردی{11}}هزینه‌ای بین 316 لیتر ضد زنگ و 825 دارد.