Сплав Alloy 800 / Incoloy 800® / UNS N08800 / 1.4876 / X10NiCrAlTi32-21 / Х20Н32Т / ХН32Т - Никелевый сплав

НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ 800, INCOLOY 800, INCOLOY 800H, INCOLOY 800HT, Х20Н32Т, ХН32Т И ЗАМЕНИТЕЛИ ПО UNS, ASTM A182/SA182, JIS G 4902:2019, EN 10216-5:2021

Incoloy 800, N08810, Alloy 800, Х20Н32Т, ХН32Т

Alloy 800 (N08810) — это железно-никелево-хромовый сплав, разработанный как более легкая и дешевая альтернатива никелевым сплавам. Он устойчив к окислению и может использоваться в умеренно коррозионных средах.

N08810 / alloy 800H — это вариант сплава 800, который обладает лучшими механическими свойствами при высоких температурах, поэтому может использоваться при температуре выше 650 °C.

N08811 / alloy 800HT — это усовершенствованный вариант сплава 800 с более высоким минимальным содержанием алюминия и титана. Он отличается лучшей прочностью при высоких температурах, жаростойкостью и термостойкостью.

Применение

Alloy 800 был впервые внедрен в качестве защитного материала для элементов электрических печей. В настоящее время он используется в высокотемпературных нефтехимических средах при переработке бензина и тяжелых масел. Также применяется в атомной энергетике.

Alloy 800H используется в нефтехимической промышленности и при термической обработке.

Alloy 800HT используется в нефтехимической промышленности и при термической обработке в условиях повышенной агрессивности среды.

 

Сплав 800 / 800H / 800HT, Х20Н32Т, ХН32Т — физические и механические свойства

Физические и механические свойства сплавов 800, 800H и 800HT не отличаются значительно, особенно при температурах ниже 650 °C. Поэтому, если не указано иное, приведенные ниже сведения относятся ко всем трем сплавам.

Физические и механические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 7,94 г/см³
• Электрическое сопротивление: 0,989 мкОм⋅м
• Удельная теплоемкость: 502 Дж/кг⋅К
• Магнитная проницаемость: 1,0092 ; 16 кА/м
• Температура плавления: 1357-1385 °C
• Температура Кюри: -115 °C
• Модуль удлинительной упругости: 193 GPA
• Твердость: 138 HRB

Электрическое сопротивление в зависимости от температуры:

• 100 °C: 0,989 мОм⋅м
• 200 °C: 1,035 мОм⋅м
• 300 °C: 1,089 мОм⋅м
• 400 °C: 1,127 мОм⋅м
• 500 °C: 1,157 мОм⋅м
• 600 °C: 1,191 мОм⋅м
• 700 °C: 1,223 мОм⋅м
• 800 °C: 1,266 мОм⋅м
• 900 °C: 1,283 мОм⋅м
• 1000 °C: 1,291 мОм⋅м

Коэффициент теплопроводности в зависимости от температуры:

• 100 °C: 13 Вт/(м*К)
• 200 °C: 14,7 Вт/(м*К)
• 300 °C: 16,3 Вт/(м*К)
• 400 °C: 17,9 Вт/(м*К)
• 500 °C: 19,5 Вт/(м*К)
• 600 °C: 21,1 Вт/(м*К)
• 700 °C: 22,8 Вт/(м*К)
• 900 °C: 21,1 Вт/(м*К)
• 1000 °C: 31,9 Вт/(м*К)

Коэффициент теплового расширения в зависимости от температуры:

• 26–500 °C: 16,8 *10^-6 м/(м*К)
• 26–600 °C: 17,1 *10^-6 м/(м*К)
• 26–700 °C: 17,5 *10^-6 м/(м*К)
• 26–800 °C: 18 *10^-6 м/(м*К)

Средний коэффициент упругости стержней в зависимости от температуры:

• 100 °C: 191,3 ГПа
• 200 °C: 184,8 ГПа
• 300 °C: 178,3 ГПа
• 400 °C: 171,6 ГПа
• 500 °C: 165 ГПа
• 600 °C: 157,7 ГПа
• 700 °C: 150,1 ГПа
• 800 °C: 141,3 ГПа

Прочность на растяжение сплава Incoloy 800 (для наиболее распространенных сечений, чем меньше сечение, тем выше прочность):

• Прутки в отжиженном состоянии: 517-690 МПа
• Стержни в состоянии горячей обработки: 552-827 МПа
• Холоднотянутые стержни: 690-1034 МПа
• Горячекатаные листы: 552-758 МПа
• Плиты в отжиженном состоянии: 517-724 МПа
• Ленты в отжиженном состоянии: 517-690 МПа
• Трубы в состоянии горячей отделки: 517-724 МПа
• Холоднотянутые и отжигаемые трубы: 517-690 МПа
• Проволока в отжиженном состоянии: 552-758 МПа

Предел пластичности сплава Incoloy 800 (для наиболее распространенных сечений, чем меньше сечение, тем выше значения):

• Прутки в отжиженном состоянии: 207-414 МПа
• Стержни в состоянии горячей обработки: 241-621 МПа
• Холоднотянутые стержни: 517-862 МПа
• Горячекатаные листы: 207-448 МПа
• Плиты в отжиженном состоянии: 207-414 МПа
• Ленты в отжиженном состоянии: 207-379 МПа
• Трубы в состоянии горячей отделки: 172-414 МПа
• Холоднотянутые и отжигаемые трубы: 207-414 МПа
• Проволока в отжиженном состоянии: 241-448 МПа

Удлинение сплава Incoloy 800 (для наиболее распространенных сечений, чем меньше сечение, тем меньше удлинение):

• Прутки в отжиженном состоянии: 60-30%
• Горячекатаные прутки: 50-25%
• Холоднотянутые стержни: 30-10%
• Горячекатаные листы: 50-25%
• Плиты в отжиженном состоянии: 50-30%
• Ленты в отжиженном состоянии: 50-30%
• Трубы в состоянии горячей отделки: 50-30
• Холоднотянутые и отжигаемые трубы: 50-30
• Прокат в отожженном состоянии: 45-25

Разрывное напряжение в зависимости от температуры и длительности испытания:

• Температура 650 °C:
  • Продолжительность испытания 100 ч: 220 МПа
  • Продолжительность испытания 1000 ч: 145 МПа
  • Продолжительность испытания 10 000 ч: 121 МПа
  • Продолжительность испытания 30 000 ч: 103 МПа
  • Продолжительность испытания 50 000 ч: 97 МПа
  • Продолжительность испытания 100 000 ч: 90 МПа
• Температура 760 °C:
  • Продолжительность испытания 100 ч: 115 МПа
  • Продолжительность испытания 1000 ч: 69 МПа
  • Продолжительность испытания 10 000 ч: 50 МПа
  • Продолжительность испытания 30 000 ч: 43 МПа
  • Продолжительность испытания 50 000 ч: 40 МПа
  • Продолжительность испытания 100 000 ч: 37 МПа
• Температура 870 °C:
  • Продолжительность испытания 100 ч: 45 МПа
  • Продолжительность испытания 1000 ч: 33 МПа
  • Продолжительность испытания 10 000 ч: 24 МПа
  • Продолжительность испытания 30 000 ч: 21 МПа
  • Продолжительность испытания 50 000 ч: 19 МПа
  • Продолжительность испытания 100 000 ч: 17 МПа
• Температура 925 °C:
  • Продолжительность испытания 10 000 ч: 13 МПа
  • Продолжительность испытания 30 000 ч: 11 МПа
  • Продолжительность испытания 50 000 ч: 10 МПа
  • Продолжительность испытания 100 000 ч: 8,3 МПа
• Температура 980 °C:
  • Продолжительность испытания 10 000 ч: 8,3 МПа
  • Продолжительность испытания 30 000 ч: 6,9 МПа
  • Продолжительность испытания 50 000 ч: 6,5 МПа
  • Продолжительность испытания 100 000 ч: 6,2 МПа

Ударная вязкость по Шарпи для пластин в отжиженном состоянии:

• -253 °C: 99 Дж
• -196 °C: 106 Дж
• -78 °C: 122 J
• при комнатной температуре: 122 Дж

Устойчивость к коррозии

Сплав 800 обладает хорошей стойкостью к окислению и устойчив к десульфурирующему напряженному растрескиванию, особенно в среде политионовых кислот и хлорид-ионов. Это сопровождается стойкостью ко многим органическим и неорганическим кислотам. Однако обычно он не используется при температуре выше 650 °C. Сплав 800H демонстрирует лучшую стойкость к окислению, углеродированию и нитрированию при температуре выше 650 °C. Сплав 800 HT может использоваться при еще более высоких температурах (обычно до 925 °C) благодаря лучшим механическим свойствам.

Давайте проанализируем коррозионную стойкость в отдельных средах. При каждом результате конкретно указано, к какому сплаву относится исследование. Однако в большинстве случаев результаты можно считать репрезентативными для всех вышеупомянутых сплавов.

Азотная кислота HNO₃ — отличная стойкость сплава 800 при концентрациях до 70 % и температурах до температуры кипения.

Атмосферная коррозия - хорошая стойкость сплава 800. Результаты 20-летнего испытания, проведенного недалеко от Оценау на Кур-Бич, показали среднюю потерю массы, равную 27,9 мг/дм², и среднюю глубину язвы менее 0,025 мм.

Органические кислоты — в целом хорошая стойкость всех трех сплавов.

Морская вода — хорошая устойчивость.

Скорость коррозии сплава Incoloy 800 для часто встречающихся коррозионных сред составляет (лабораторные испытания при температуре 80 °C):

• Уксусная кислота CH₃COOH, 10%: 0,0003 мм/год
• Сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃, 5%: 0,0003 мм/год
• Хлорид аммония NH₄Cl, 5%: 0,0006 мм/год
• Гидроксид аммония NH₄OH, 5%: 0,0003 мм/год
• Гидроксид аммония NH₄OH, 10%: 0,0003 мм/год
• Сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, 5%: 0,00 мм/год
• Хлорид бария BaCl₂, 10%: 0,0008 мм/год
• Бромная вода: 0,19 мм/год
• Хлорид кальция CaCl₂, 5%: 0,0003 мм/год
• Хромовая кислота H₂CrO₄, 5%: 0,041 мм/год
• Лимонная кислота C₆H₈O₇, 10%: 0,00 мм/год
• Сульфат меди CuSO₄, 10%: 0,00 мм/год

• Хлорид железа FeCl₃, 5%: 11 мм/год
• Сульфат аммония железа (II) (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, 5%: 0,002 мм/год
• Молочная кислота C₃H₆O₃, 10%: 0,001 мм/год
• Метанол CH₃OH: 0,00 мм/год
• Щавелевая кислота C₂H₂O₄, 5%: 0,003 мм/год
• Щавелевая кислота C₂H₂O₄, 10%: 0,28 мм/год
• Железоцианат калия K₃[Fe(CN)₆] 5%: 0,001 мм/год
• Натрийгидросульфит NaHSO₃, 5%: 0,0008 мм/год
• Карбонат натрия Na₂CO₃: 0,00 мм/год
• Хлорид натрия NaCl, 10%: 0,0003 мм/год
• Хлорид натрия NaCl, 20%: 0,0086 мм/год
• Натрий хлорит NaClO, 1%: 0,127 мм/год
• Натрий хлоргидрат NaClO, 5%: 0,2 мм/год
• Сульфат натрия Na₂SO₄, 5%: 0,00 мм/год
• Сульфат натрия Na₂SO₄, 10%: 0,0006 мм/год
• Серная кислота H₂SO₃5%: 1,09 мм/год
• Винная кислота HOOC−(CHOH) 2−COOH, 10%: 0,0006 мм/год
• Хлорид цинка ZnCl₂, 10%: 0,0003 мм/год

Коррозионное растрескивание под напряжением — в целом очень хорошая стойкость. Список известных химических веществ, вызывающих коррозионное растрескивание под напряжением для сплава 800:

Incoloy 800, как правило, устойчив к коррозионному растрескиванию в растворах политионовой кислоты, но неправильная термообработка (выдержка при температуре 650 °C) может привести к повышению чувствительности сплава к растрескиванию. Alloy 800 устойчив к напряженному растрескиванию в воде с высокой температурой и в разбавленных водных растворах. По этой причине alloy 800 может быть лучшим выбором для арматуры в парогенераторах ядерных реакторов.

Высокотемпературные испытания — из-за содержания железа в составе сплав 800, как правило, не выдерживает температур выше 670 °C, а сплавы 800H и 800HT являются хорошими только по сравнению со сплавом 800. Сплавы на основе никеля в этом отношении значительно лучше.

Высокотемпературное окисление — средняя стойкость для сплавов 800H и 800HT. Довольно слабая стойкость при температуре выше 925 °C, что подтверждают результаты испытаний:

Средняя глубина коррозии металла сплава 800H после 1008 часов испытаний статической окислением при указанных температурах:

• Incoloy 800, как правило, устойчив к коррозионному растрескиванию в растворах политионовой кислоты, но неправильная термообработка (выдержка при температуре 650 °C) может привести к повышению чувствительности сплава к растрескиванию. Alloy 800 устойчив к напряженному растрескиванию в воде с высокой температурой и в разбавленных водных растворах. По этой причине alloy 800 может быть лучшим выбором для арматуры в парогенераторах ядерных реакторов.

  Высокотемпературные испытания — из-за содержания железа в составе сплав 800, как правило, не выдерживает температур выше 670 °C, а сплавы 800H и 800HT являются хорошими только по сравнению со сплавом 800. Сплавы на основе никеля в этом отношении значительно лучше.

  Высокотемпературное окисление — средняя стойкость для сплавов 800H и 800HT. Довольно слабая стойкость при температуре выше 925 °C, что подтверждают результаты испытаний:

  Средняя глубина коррозии металла сплава 800H после 1008 часов испытаний статической окислением при указанных температурах:

• 980 °C: 0,046 мм
• 1095 °C: 0,19 мм
• 1150 °C: 0,23 мм
• 1205 °C: 0,35 мм
• Хлорид железа FeCl₃, 5%: 11 мм/год
• Сульфат аммония железа (II) (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, 5%: 0,002 мм/год
• Молочная кислота C₃H₆O₃, 10%: 0,001 мм/год
• Метанол CH₃OH: 0,00 мм/год
• Щавелевая кислота C₂H₂O₄, 5%: 0,003 мм/год
• Щавелевая кислота C₂H₂O₄, 10%: 0,28 мм/год
• Железоцианат калия K₃[Fe(CN)₆] 5%: 0,001 мм/год
• Натрийгидросульфит NaHSO₃, 5%: 0,0008 мм/год
• Карбонат натрия Na₂CO₃: 0,00 мм/год
• Хлорид натрия NaCl, 10%: 0,0003 мм/год
• Хлорид натрия NaCl, 20%: 0,0086 мм/год
• Натрий хлорит NaClO, 1%: 0,127 мм/год
• Натрий хлоргидрат NaClO, 5%: 0,2 мм/год
• Сульфат натрия Na₂SO₄, 5%: 0,00 мм/год
• Сульфат натрия Na₂SO₄, 10%: 0,0006 мм/год
• Серная кислота H₂SO₃5%: 1,09 мм/год
• Винная кислота HOOC−(CHOH) 2−COOH, 10%: 0,0006 мм/год
• Хлорид цинка ZnCl₂, 10%: 0,0003 мм/год
  • 42% раствор MgCl₂ при температуре 155°C
  • 20% раствор MgCl₂ при температуре 230°C
  • Кипящий 85% раствор ZnCl₂
  • 980 °C: 0,046 мм
  • 1095 °C: 0,19 мм
  • 1150 °C: 0,23 мм
  • 1205 °C: 0,35 мм

• Коррозионное растрескивание под напряжением — в целом очень хорошая стойкость. Список известных химических веществ, вызывающих коррозионное растрескивание под напряжением для сплава 800:

• 42% раствор MgCl₂ при температуре 155°C
• 20% раствор MgCl₂ при температуре 230°C
• Кипящий 85% раствор ZnCl₂

После 500 часов динамического теста окисления в потоке высокоскоростных выхлопных газов при температуре 1090 °C коррозия сплава 800H составила 0,77 мм, что является очень высоким показателем.

Высокотемпературное углерождение — средняя стойкость, которая может быть приемлемой в определенных условиях. Сплавы на основе никеля демонстрируют заметно лучшие результаты. Результаты поглощения углерода для сплава 800H в высокотемпературных испытаниях:

• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 215 ч; 870 °C: 0,5 мг/см²
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 215 ч; 930 °C: 1 мг/см²
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 55 ч; 980 °C: 1 мг/см²
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 24 ч; 1090 °C: 12,6 мг/см²
• H₂-2CH₄ 100 ч (сплав 800); 1000 °C: 19 мг/см²

Нитрирование при высокой температуре — средняя стойкость. Сплав 800 не устойчив к нитрированию при высокой температуре. Он сильно корродирует даже в чистом азоте при температуре выше 980 °C. Однако чистый азот не воздействует на сплавы 800H и 800 HT. Эти два сплава не устойчивы к воздействию аммиака при высокой температуре. Результаты испытания поглощения азота для сплава 800H следующие:

• Аммиак 168 ч; 650 °C: 4,3 мг/см²
• Аммиак 168 ч; 980 °C: 4,0 мг/см²
• Аммиак 168 ч; 1090 °C: 5,5 мг/см²

Высокотемпературное сульфидирование — слабая стойкость. Благодаря высокому содержанию хрома и наличию титана сплав 800H в течение некоторого времени противостоит воздействию серы, но после нескольких тысяч часов защитный слой разрушается и начинается быстро прогрессирующая тотальная коррозия.

Галогенная среда при высокой температуре — слабая стойкость, что видно по потере веса в последующих испытаниях (сплав 800H):

• Ar-30Cl₂ 500 ч; 400 °C: 6 мг/см²
• Ar-30Cl₂ 500 ч; 500 °C: 13 мг/см²
• Ar-30Cl₂ 500 ч; 705 °C: 200–270 мг/см²
• Ar-20O₂-0,25Cl₂ 400 ч; 900 °C: 26,91 мг/см²
• Ar-20O₂-0,25Cl₂ 400 ч; 1000 °C: 87,05 мг/см²

Пламенная коррозия — низкая стойкость, сплавы 800 / 800 / 800HT не могут использоваться в газовых турбинах.

Коррозия, вызванная отложениями золы/соли — достаточная стойкость, сплав 800H широко используется в котлах, работающих на угле.

Свариваемость

Сварка — 45-я группа сварки по ISO 15608. Что касается пайки латунью, P-номер сплава составляет 111 по ASME, раздел IX.

Выбор сварочных материалов для сплава alloy 800:

• Гармати: ERNiCr-3

Выбор сварочных материалов для сплавов alloy 800H и alloy 800HT:

• Изолированные электроды: ENiCrCoMo-1
• Флюсы: ERNiCr-3 или ERNiCrCoMo-1

Растрескивание при нагревании — сплав чувствителен к растрескиванию при нагревании из-за высокого содержания железа. Однако одно из исследований показало, что снижение содержания алюминия и титана до <0,06% в основном устранило эту проблему. Это также может означать, что сплавы 800H и 800HT более подвержены горячему растрескиванию из-за обычно более высокого содержания Al+Ti.

Электролитическая полировка

Электролитическая полировка — электролит: 37 мл H₃PO₄, 56 мл глицерина. Катод платиновый. 3,1 А/см².

Термическая и пластическая обработка

Рекомендуемые параметры термической и пластической обработки сплава:

• Термическая обработка: 1205 °C
• Тяжелая ковка: 1010 °C
• Легкая ковка: >870 °C
• Температура первого плавления: 1260 °C
• Температура выделения: 760 °C
• Долгосрочное отжигание в колпаковых печах:

Быстро охладить в диапазоне 760-540 °C, чтобы избежать аллергии. Сплав 800 не подвержен термическому растрескиванию.

Механическая обработка - сплав 800 / 800H / 800HT лучше всего поддается механической обработке в условиях холодной волочи или холодной волочи и отпуска.

 

Из вышеперечисленных марок стали мы поставляем:

• Трубные соединители по ASTM B 366
• Листы и пластины по ASTM B 409
• Прутки по ASTM B 408
• Бесшовные трубы по ASTM B 407, B 829
• Сварные трубы по ASTM B 514, B 775
• Крупные детали по AMS 564