Alloy 800, Incoloy 800 Rod, N08800

Сплав 800HT (сварка), Incoloy 800HT проволока, N08811

Введение в сплав 800HT (Incoloy 800HT Wire, UNS N08811) для сварочных применений

Сплав 800HT, коммерчески известный как Incoloy 800HT и классифицированный по UNS N08811, представляет собой никель-железо-хромовый суперсплав, разработанный для исключительных характеристик в высокотемпературных и коррозийных средах. Отличаясь от стандартного сплава 800 оптимизированной химией (высокое содержание углерода, контролируемое содержание алюминия и титана) и термической обработкой, он обеспечивает превосходную устойчивость к ползучости, окислению и механическую прочность при температурах до 850°C (1560°F). Проволока Incoloy 800HT, критически важная форма этого сплава, широко используется как сварочный материал для шпакловки и точные компоненты в отраслях, основанных на устойчивости к высоким температурам — таких как нефтехимия, энергетика и аэрокосмическая отрасли. Его совместимость с процессами сварки (например, TIG, MIG) и способность соответствовать высокотемпературным свойствам основного металла делают его предпочтительным выбором для соединения конструкций из сплава 800HT.

1. Химический состав (типичный, масса)

Химический состав UNS N08811 соответствует строгим стандартам, таким как ASTM B409 (для никелевого сплава), ASME SB409 и AWS A5.14 (для сварочных металлов), обеспечивая стабильную работу при высоких температурах и сварку. Типичное сочинение выглядит следующим образом:

Элемент

Диапазон содержания (масса)

Функция

Никель (Ni)

30.0 - 35.0

Повышает пластичность при высоких температурах, устойчивость к коррозии и устойчивость сплава.

Хром (Cr)

19.0 - 23.0

Образует защитный слой оксида хрома (Cr₂O₃), устойчивый к окислению и сульфидированию при высоких температурах.

Железо (Fe)

Баланс

Снижает стоимость сплава, сохраняя при этом механическую прочность и теплопроводность.

Углерод (C)

0.06 - 0.10

Повышает прочность на ползучесть и разрыв напряжения, стабилизируя границы зерен (ключевое отличие от стандартного сплава 800).

Алюминий (Al)

0.15 - 0.60

Работает с титаном для образования осадков (например, TiAl₃) для очистки зерен и устойчивости к окислению.

Титан (Ti)

0.15 - 0.60

Предотвращает межгранулярную коррозию и повышает устойчивость к ползучости при высоких температурах; контролируем, чтобы избежать образования хрупких фаз.

Марганец (Миннесота)

≤ 1.5

Улучшает пригодность к горячей работе и сварку без ущерба при высоких температурах.

Кремний (Si)

≤ 1.0

Способствует окислению при плавлении и снижает образование оксидов в сварках.

Медь (Cu)

≤ 0,75

Минимизировано, чтобы избежать горячих трещин в сварках и сохранить устойчивость к окислению.

Фосфор (P)

≤ 0,03

Редукция для предотвращения хрупкости и межгранулярной коррозии в сварных швах.

Сера (S)

≤ 0.015

Минимизировано, чтобы избежать горячих трещин во время сварки и снизить восприимчивость коррозии.

Cobalt (Co)

≤ 1.0

Управляется для ограничения стоимости сплава и поддержания термической стабильности.

2. Физические свойства

Проволока Incoloy 800HT обладает стабильными физическими свойствами в рабочем температурном диапазоне (от -200°C до 850°C), что делает её подходящей как для криогенной предварительной подготовки, так и для высокотемпературного обслуживания. Ключевые свойства:

Свойства

Ценность

Испытательное состояние

Плотность

7,94 г/см³

Комнатная температура (25°C)

Диапазон температуры плавления

1350 - 1400°C

-

Коэффициент теплового расширения

13,5 × 10⁻⁶/°C

20 - 100°C; 16,8 × 10⁻⁶/°C (20 - 800°C)

Теплопроводность

11,2 В/(м·К)

100°C; 23,4 Вт/(м·К) (800°C)

Электрическое сопротивление

1.12 × 10⁻⁶ Ω·m

комнатная температура (25°C); 1,38 × 10⁻⁶ Ω·м (800°C)

Модуль упругости

195 GPa

Комнатная температура (растяжение); 150 GPa (800°C)

Ratio Пуассона

0.30

Комнатная температура

Температура Кюри

≈ -10°C

Ниже этой температуры сплав является ферромагнитным (не имеет значения для высокотемпературных применений).

Прочность разрыва напряжений

120 МПа

1000 часов при 700°C; 45 МПа (1000 часов при 800°C)

3. Производственный процесс проволоки Incoloy 800HT (с фокусом на сварку)

Производство проволоки Incoloy 800HT — особенно для сварочных задач — требует строгого контроля процесса для обеспечения целостности сварки, низкого уровня примесей и стабильной точности размеров. Ключевые шаги включают:

3.1 Плавка и очистка сырья

Плавка: Высокочистое сырье (никель, хром, железо и др.) плавится вакуумно-индукционным плавлением (VIM), а затем вакуумно-дуговое переплавление (VAR). Этот процесс двойного плавления устраняет газообразные примеси (например, кислород, азот) и сегрегации, что критически важно для предотвращения пористости сварки.

Литье: Расплавленный сплав отливают в слитки, которые гомогенизируются при 1150–1200°C в течение 4–6 часов для унификации химии и устранения неоднородности границ зерен.

3.2 Горячая работа и холодное волочение (оптимизация сварной проволоки)

Горячая прокатка: слитки подвергаются горячей прокатке в стержни (диаметр: 12–60 мм) при 1050–1150°C, затем проводят воздушное охлаждение для сохранения мелкозернистой микроструктуры.

Холодное вытягивание: горячокатанные стержни проходят холодным протяжением через алмазные штампы в несколько проходов для достижения диаметра проволоки для сварки (обычно 0,8 мм - 4,0 мм для TIG/MIG). Проводится промежуточный отжиг (950–1050°C в течение 30–45 минут, закалённый водой) для снятия упрочнения работы и обеспечения пластичности — что критично для плавной подачи проволоки во время сварки.

3.3 Термическая обработка (улучшение совместимости сварных швов)

Отжиг раствора: Последний холодно натянувшийся провод проходит отжиг раствором при 1050–1100°C в течение 15–30 минут, затем быстрое закалывание водой. Этот процесс растворяет нежелательные осадки (например, карбиды) и обеспечивает равномерную аустенитную микроструктуру, соответствующую фазовому составу базового сплава 800HT для стабильной прочности сварки.

Снятие напряжений (опционально): Для точной сварки проводов снятие напряжений при температуре 400–600°C в течение 1–2 часов (медленное охлаждение) снижает остаточные напряжения, предотвращая деформацию проволоки во время сварки.

3.4 Инспекция качества поверхностной отделки и сварки

Обработка поверхностей: Поверхности проволоки очищаются с помощью маринования (раствор азотно-соляной кислоты) для удаления оксидных чешуек, затем пассивируют (обработка хроматом) для повышения коррозионной устойчивости и предотвращения загрязнения сварных бассейнов.

Специализированный контроль качества при сварке:

Тестирование на примеси: газовая хроматография для обнаружения следовых газов (O₂ < 50 ppm, N₂ < 100 ppm) that cause weld porosity.

Размерная точность: лазерное измерение допуска диаметра (±0,02 мм) и округлости (≤0,01 мм) для обеспечения равномерной дуговой устойчивости.

Механические испытания: прочность на растяжение (≥550 МПа при комнатной температуре) и удлинение (≥30%) для проверки пластичности при сварке.

Валидация сварочной годности: Проведите испытания TIG-сварных сварок для проверки образования трещин, качества плавления и механической прочности после сварки.

4. Применение продукции (с акцентом на сварку)

Уникальное сочетание проволоки Incoloy 800HT — прочность на высокие температуры, устойчивость к окислению и сварочной способности — делает её незаменимой в отраслях, требующих надёжной работы при экстремальной жаре. Ключевые применения включают:

4.1 Сварочный шпаклочный материал (основное применение)

TIG/MIG сварка: используется в качестве заправки (согласно спецификации AWS ERNiFeCr-2) для соединения компонентов из сплава 800HT — таких как резервуары нефтехимического реактора, трубы котлов электростанций и теплообменники. Гарантирует, что сварные соединения соответствуют устойчивости к ползучести и устойчивости к окислению базового металла при 700–850°C.

Наложная сварка: Применяется как облицовочная проволока для защиты компонентов углеродистой или низколегированной стали (например, вкладышей печей, выпускных коллекторов) от высокотемпературной коррозии и эрозии.

4.2 Нефтехимическая и нефтеперерабатывающая промышленность

Компоненты крекинговых печей: нагревательные элементы и термопарные оболочки для этиленовых крекинговых печей (работают при 800–850°C, устойчивы к коррозии нефти и пару).

Внутренние компоненты реактора: прецизионные фильтры из проволочной сетки и опорные пружины для высокотемпературных гидрогенизационных реакторов (устойчивые к H₂S и коррозии, вызванной углеводородами).

4.3 Производство электроэнергии

Электростанции на ископаемом топливе: соединения труб перегрева котла (сваренные проводом Incoloy 800HT) и компоненты выхлопных труб турбины (выдерживают температуру дымовых газов до 750°C).

Ядерная энергетика: вспомогательные компоненты системы (например, трубы циркуляции охлаждающей жидкости) и сварочный наполнитель для парогенераторов — низкая поглощённость нейтронов и устойчивость коррозии первичной охлаждающей жидкости (боровой воды).

4.4 Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Компоненты реактивных двигателей: провод малого диаметра для изготовления гильзей камеры сгорания и деталей форсажа (устойчив к высокотемпературным выхлопным газам и тепловым циклам).

Ракетные двигательные установки: Сварочный заправщик для топливных линий жидких ракетных двигателей (работают при криогенных температурах до запуска и высоком послезапламенном нагреве).

4.5 Термообработка и промышленные печи

Нагревательные элементы печи: Спиральная проволока Incoloy 800HT для электрических сопротивляющихся печей (используется при термообработке металлов, работает при 800–850°C в атмосфере воздуха или инертного газа).

Печные реторты: Арматура провода для керамических реторт (предотвращает термическое ударное трещина при высокотемпературных процессах спекания).

4.6 Другие применения при высоких температурах

Автомобильная (тяжёлая работа): датчики выхлопной системы и компоненты каталитических нейтрализаторов для дизельных грузовиков (устойчивы к высокотемпературному выхлопу и коррозии оксидов серы).

Химическая обработка: Проволочные перемешивающие валы для высокотемпературных резервуаров для кислотного переваривания (устойчивы к парам серной и азотной кислоты при 600–700°C).

Заключение

Сплав 800HT (Incoloy 800HT Wire, UNS N08811) выделяется как высокопроизводительный материал для высокотемпературных и сварочных применений благодаря оптимизированной химии, строгим производственным контролям и исключительной устойчивости к ползучести/окислению. В качестве сварочной заполнительной проволоки он обеспечивает прочные, согласованные по температуре соединения для критически важных конструкций из сплава 800HT, а его универсальность распространяется на прецизионные компоненты в нефтехимической, энергетической и аэрокосмической отраслях. Для индивидуальных требований — например, специализированных диаметров проволоки (до 0,5 мм) для микросварки или модифицированных поверхностных отделок для повышения сварочной способности — доступны индивидуальные производственные процессы, соответствующие конкретным требованиям применения.

Упаковка Стандартная упаковка:

Типичная упаковка оптом включает паллетированный пластик объемом 5 галлонов/25 кг. ведра, волокнистые и стальные бочки до супермешков по 1 тонне в полном контейнере (FCL) или грузовиках (T/L). Исследовательские и пробные количества, а также гигроскопические, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут упаковываться под аргон или вакуум. Решения упаковываются в полипропиленовых, пластиковых или стеклянных банках до паллетированных жидких контейнеров на 897 галлонов. Специальный пакет доступен по запросу.