Сплав Haynes HR-160®, NiFe28Co30Si3, Ni61060 - никелевый сплав

Haynes HR-160®, UNS N12160, NiCr28Co30Si3, Ni6160 — никелевый сплав по ISO 18274 и другим стандартам

Haynes® HR-160®, NiCr28Co30Si3 – описание

Haynes® HR-160® (UNS N12160) — это сплав никеля, кобальта, хрома и кремния с превосходной стойкостью к воздействию соединений серы и хлора как в некислых, так и в кислых средах. Он также обладает хорошей стойкостью к цементации, азотированию и коррозии, вызываемой рядом других примесей, таких как фосфор или ванадий. В целом, этот сплав очень хорошо подходит для атмосфер сжигания низкокачественных видов топлива (биомасса, сточные воды, низкокачественный уголь) с большим количеством различных загрязнений. 

HR-160 обладает очень хорошими свариваемостью и пластичностью. Сплав включен в ASME Раздел VII, Глава 1 для конструкций с температурой до 815 °C. Кодекс Case 2385 охватывает применение сплава в конструкциях с температурой до 982 °C. Максимальная толщина листа в сварных соединениях составляет 1,27 см. 

HR-160 имеет очень стабильную аустенитную структуру. Длительное старение при температурах 650-870 °C не приводит к выделению фаз сигма или му, но вызывает выпадение карбидов Cr₂₃C₆ и фазы G – Ni_{16Ti6Si7, которые оказывают значительно меньшее негативное влияние на пластичность. Сплав не является магнитным как в отожженном состоянии, так и после холодной деформации.}

Применение

Используется в мусоросжигательных заводах, при переработке минералов, в наземных газовых турбинах, а также в отопительной промышленности и на предприятиях термообработки, в том числе для труб, рекуператоров, муфельных печей, реторт, корзин для термообработки, транспортных лент для печей, перегревателей и т. д. Об использовании HR-160 в установках по производству синтетического газа мы писали в этой статье.

 

Физические и механические свойства

Физические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 8,08 г/см³

Коэффициент теплового расширения при повышенной температуре, от 20 °C до:

• 100 °C: 13,0 мкм/м⋅K
• 200 °C: 13,7 мкм/м⋅K
• 300 °C: 14,0 мкм/м⋅K
• 400 °C: 14,4 мкм/м⋅K
• 500 °C: 14,9 мкм/м⋅K
• 600 °C: 15,5 мкм/м⋅K
• 700 °C: 15,7 мкм/м⋅K
• 800 °C: 16,6 мкм/м⋅K
• 900 °C: 17,1 мкм/м⋅K

Удельная теплоемкость:

• 20 °C: 462 Дж/кг⋅К
• 100 °C: 587 Дж/кг⋅К
• 200 °C: 506 Дж/кг⋅К
• 300 °C: 521 Дж/кг⋅К
• 400 °C: 542 Дж/кг⋅К
• 500 °C: 562 Дж/кг⋅К
• 600 °C: 597 Дж/кг⋅К
• 700 °C: 653 Дж/кг⋅К
• 800 °C: 672 Дж/кг⋅К
• 900 °C: 689 Дж/кг⋅К
• 1000 °C: 704 Дж/кг⋅К
• 1100 °C: 719 Дж/кг⋅К
• 1200 °C: 732 Дж/кг⋅К

Удельное электрическое сопротивление:

• 100 °C: 1,112 мОм·м
• 200 °C: 1,238 мОм·м
• 300 °C: 1,147 мОм·м
• 400 °C: 1,167 мОм·м
• 500 °C: 1,186 мОм·м
• 600 °C: 1,206 мОм·м
• 700 °C: 1,224 мОм·м
• 800 °C: 1,231 мОм·м
• 900 °C: 1,238 мОм·м
• 1000 °C: 1,245 мОм·м
• 1100 °C: 1,252 мОм·м
• 1200 °C: 1,267 мОм·м

Коэффициент выравнивания температур:

• 20 °C: 29,4 10^–6⋅м²/с
• 100 °C: 30,8 10^–6⋅м²/с
• 200 °C: 33,6 10^–6⋅м²/с
• 300 °C: 37,0 10^–6⋅м²/с
• 400 °C: 40,6 10^–6⋅м²/с
• 500 °C: 44,3 10^–6⋅м²/с
• 600 °C: 45,6 10^–6⋅м²/с
• 700 °C: 47,2 10^–6⋅м²/с
• 800 °C: 48,6 10⁻⁶ м²/с
• 900 °C: 48,7 10^–6⋅м²/с
• 1000 °C: 50,9 10^–6⋅м²/с
• 1100 °C: 54,1 10^–6⋅м²/с
• 1200 °C: 56,1 10^–6⋅м²/с

Коэффициент теплопроводности:

• 20 °C: 10,9 Вт/м · K
• 100 °C: 12,0 Вт/м · K
• 200 °C: 13,6 Вт/м · K
• 300 °C: 15,4 Вт/м · K
• 400 °C: 17,6 Вт/м · K
• 500 °C: 19,9 Вт/м · K
• 600 °C: 21,8 Вт/м · K
• 700 °C: 24,7 Вт/м · K
• 800 °C: 26,1 Вт/м · K
• 900 °C: 26,9 Вт/м · K
• 1000 °C: 28,7 Вт/м · K
• 1100 °C: 31,1 Вт/м · K
• 1200 °C: 32,9 Вт/м · K

Динамический модуль упругости:

• 20 °C: 211 ГПа
• 50 °C: 210 ГПа
• 100 °C: 207 ГПа
• 150 °C: 204 ГПа
• 200 °C: 201 ГПа
• 250 °C: 198 ГПа
• 300 °C: 193 ГПа
• 350 °C: 189 ГПа
• 400 °C: 185 ГПа
• 450 °C: 182 ГПа
• 500 °C: 179 ГПа
• 550 °C: 176 ГПа
• 600 °C: 173 ГПа
• 650 °C: 168 ГПа
• 700 °C: 163 ГПа
• 750 °C: 159 ГПа
• 800 °C: 155 ГПа
• 850 °C: 151 ГПа
• 900 °C: 147 ГПа

Механические свойства листов в горячекатаном и перерастающем состоянии:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 314 МПа
  • Прочность при растяжении: 767 МПа
  • Относительное удлинение: 68 %
  • Относительное сужение: 73 %
• 93 °C:
  • Предел пластичности: 279 МПа
  • Прочность при растяжении: 717 МПа
  • Удлинение: 69 %
  • Относительное сужение: 74 %
• 204 °C:
  • Предел пластичности: 233 МПа
  • Прочность при растяжении: 675 МПа
  • Удлинение: 71 %
  • Относительное сужение: 74 %
• 316°C:
  • Предел пластичности: 190 МПа
  • Прочность при растяжении: 634 МПа
  • Удлинение: 74 %
  • Относительное сужение: 70 %
• 427 °C:
  • Предел текучести: 179 МПа
  • Прочность при растяжении: 605 МПа
  • Относительное удлинение: 76 %
  • Относительное сужение: 68 %
• 538 °C:
  • Предел пластичности: 176 МПа
  • Прочность при растяжении: 564 МПа
  • Удлинение: 76 %
  • Относительное сужение: 69 %
• 649 °C:
  • Предел текучести: 177 МПа
  • Прочность при растяжении: 523 МПа
  • Относительное удлинение: 70 %
  • Относительное сужение: 67 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 170 МПа
  • Прочность при растяжении: 428 МПа
  • Относительное удлинение: 73 %
  • Относительное сужение: 64 %
• 870 °C:
  • Предел текучести: 152 МПа
  • Прочность при растяжении: 264 МПа
  • Относительное удлинение: 85 %
  • Относительное сужение: 84 %
• 982 °C:
  • Предел пластичности: 74 МПа
  • Прочность при растяжении: 140 МПа
  • Удлинение: 90 %
  • Относительное сужение: 98 %
• 1093 °C:
  • Предел пластичности: 34 МПа
  • Прочность при растяжении: 74 МПа
  • Удлинение: 88 %
  • Относительное сужение: 98 %
• 1150 °C:
  • Предел пластичности: 16 МПа
  • Прочность при растяжении: 41 МПа
  • Удлинение: 113 %
  • Относительное сужение: 94 %
• 1200 °C:
  • Предел текучести: 11 МПа
  • Прочность при растяжении: 30 МПа
  • Относительное удлинение: 110 %
  • Относительное сужение: 94 %

Механические свойства листов в пересыщенном состоянии:

• 20 °C:
  • Предел пластичности: 353 МПа
  • Прочность при растяжении: 758 МПа
  • Относительное удлинение: 63 %
• 538 °C:
  • Предел пластичности: 225 МПа
  • Прочность при растяжении: 569 МПа
  • Относительное удлинение: 73 %
• 649 °C:
  • Предел текучести: 215 МПа
  • Прочность при растяжении: 519 МПа
  • Относительное удлинение: 62 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 212 МПа
  • Прочность при растяжении: 421 МПа
  • Относительное удлинение: 47 %
• 870 °C:
  • Предел текучести: 110 МПа
  • Прочность при растяжении: 241 МПа
  • Относительное удлинение: 41 %
• 982 °C:
  • Предел текучести: 66 МПа
  • Прочность при растяжении: 129 МПа
  • Относительное удлинение: 51 %

• 1093 °C:
  • Предел текучести: 32 МПа
  • Прочность при растяжении: 68 МПа
  • Относительное удлинение: 53 %
• 1150 °C:
  • Предел текучести: 19 МПа
  • Прочность при растяжении: 46 МПа
  • Относительное удлинение: 107 %
• 1200 °C:
  • Предел текучести: 14 МПа
  • Прочность при растяжении: 33 МПа
  • Относительное удлинение: 91 %

• Механические свойства листов в горячекатаном и перерастающем состоянии:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 314 МПа
  • Прочность при растяжении: 767 МПа
  • Относительное удлинение: 68 %
  • Относительное сужение: 73 %
• 93 °C:
  • Предел пластичности: 279 МПа
  • Прочность при растяжении: 717 МПа
  • Удлинение: 69 %
  • Относительное сужение: 74 %
• 204 °C:
  • Предел пластичности: 233 МПа
  • Прочность при растяжении: 675 МПа
  • Удлинение: 71 %
  • Относительное сужение: 74 %
• 316°C:
  • Предел пластичности: 190 МПа
  • Прочность при растяжении: 634 МПа
  • Удлинение: 74 %
  • Относительное сужение: 70 %
• 427 °C:
  • Предел текучести: 179 МПа
  • Прочность при растяжении: 605 МПа
  • Относительное удлинение: 76 %
  • Относительное сужение: 68 %
• 538 °C:
  • Предел пластичности: 176 МПа
  • Прочность при растяжении: 564 МПа
  • Удлинение: 76 %
  • Относительное сужение: 69 %
• 649 °C:
  • Предел пластичности: 177 МПа
  • Прочность при растяжении: 523 МПа
  • Удлинение: 70 %
  • Относительное сужение: 67 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 170 МПа
  • Прочность при растяжении: 428 МПа
  • Относительное удлинение: 73 %
  • Относительное сужение: 64 %
• 870 °C:
  • Предел текучести: 152 МПа
  • Прочность при растяжении: 264 МПа
  • Относительное удлинение: 85 %
  • Относительное сужение: 84 %
• 982 °C:
  • Предел текучести: 74 МПа
  • Прочность при растяжении: 140 МПа
  • Относительное удлинение: 90 %
  • Относительное сужение: 98 %
• 1093 °C:
  • Предел пластичности: 34 МПа
  • Прочность при растяжении: 74 МПа
  • Удлинение: 88 %
  • Относительное сужение: 98 %
• 1150 °C:
  • Предел текучести: 16 МПа
  • Прочность при растяжении: 41 МПа
  • Относительное удлинение: 113 %
  • Относительное сужение: 94 %
• 1200 °C:
  • Предел текучести: 11 МПа
  • Прочность при растяжении: 30 МПа
  • Относительное удлинение: 110 %
  • Относительное сужение: 94 %

• Термическая стабильность как изменение механических свойств при комнатной температуре после старения:

• без старения
  • Предел пластичности: 338 МПа
  • Прочность на разрыв: 825 МПа
  • Относительное удлинение: 64,1 %
  • Относительное сужение: 70,6 %
  • Ударная вязкость: 357 Дж
• 650 °C, 50000 ч
  • Предел текучести: 371 МПа
  • Прочность при растяжении: 927 МПа
  • Относительное удлинение: 28,3 %
  • Относительное сужение: 22,1 %
  • Ударная вязкость: 29 Дж
• 760 °C, 20000 ч
  • Предел текучести: 301 МПа
  • Прочность на разрыв: 744 МПа
  • Относительное удлинение: 20,2 %
  • Относительное сужение: 19,3 %
  • Ударная вязкость: 16 Дж
• 870 °C, 8000 ч
  • Предел пластичности: 308 МПа
  • Прочность на разрыв: 792 МПа
  • Относительное удлинение: 24,8 %
  • Относительное сужение: 22,6 %
  • Ударная вязкость: 21 Дж
• 870 °C, 50000 ч
  • Предел текучести: 282 МПа
  • Прочность на разрыв: 594 МПа
  • Относительное удлинение: 17,4 %
  • Относительное сужение: 14,5 %
  • Ударная вязкость: 11 Дж
• 980 °C, 8000 ч
  • Предел текучести: 298 МПа
  • Прочность при растяжении: 795 МПа
  • Относительное удлинение: 44,4 %
  • Относительное сужение: 38 %
  • Ударная вязкость: 59 Дж
• 980 °C, 16000 ч
  • Предел текучести: 299 МПа
  • Прочность при растяжении: 788 МПа
  • Относительное удлинение: 49,4 %
  • Относительное сужение: 42 %
  • Ударная вязкость: 73 Дж
• 1095 °C, 8000 ч
  • Предел пластичности: 259 МПа
  • Прочность при растяжении: 691 МПа
  • Относительное удлинение: 64,6 %
  • Относительное сужение: 60,1 %
  • Ударная вязкость: 358 Дж

• Временная стойкость к 1% ползучести плиты в пересыщенном состоянии:

• 540 °C, 100 ч: 203 МПа
• 540 °C, 1000 ч: 141 МПа
• 540 °C, 10000 ч: 100 МПа
• 650 °C, 100 ч: 131 МПа
• 650 °C, 1000 ч: 91 МПа
• 650 °C, 10000 ч: 64 МПа
• 705 °C, 100 ч: 86 МПа
• 705 °C, 1000 ч: 60 МПа
• 705 °C, 10000 ч: 43 МПа
• 760 °C, 100 ч: 59 МПа
• 760 °C, 1000 ч: 41 МПа
• 760 °C, 10000 ч: 29 МПа
• 815 °C, 100 ч: 41 МПа
• 815 °C, 1000 ч: 28 МПа
• 815 °C, 10000 ч: 20 МПа
• 870 °C, 100 ч: 29 МПа
• 870 °C, 1000 ч: 20 МПа
• 870 °C, 10000 ч: 14 МПа
• 925 °C, 100 ч: 21 МПа
• 925 °C, 1000 ч: 14 МПа
• 925 °C, 10000 ч: 10 МПа
• 980 °C, 100 ч: 15 МПа
• 980 °C, 1000 ч: 10 МПа
• 980 °C, 10 000 ч: 8 МПа

Разрывное напряжение для плит в пересыщенном состоянии:

• 590 °C, 100 ч: 315 МПа
• 590 °C, 1000 ч: 223 МПа
• 590 °C, 10000 ч: 158 МПа
• 590 °C, 100 000 ч: 133 МПа
• 650 °C, 100 ч: 223 МПа
• 650 °C, 1000 ч: 154 МПа
• 650 °C, 10000 ч: 108 МПа
• 650 °C, 100 000 ч: 76 МПа
• 705 °C, 100 ч: 158 МПа
• 705 °C, 1000 ч: 108 МПа
• 705 °C, 10000 ч: 75 МПа
• 705 °C, 100 000 ч: 51 МПа
• 760 °C, 100 ч: 113 МПа
• 760 °C, 1000 ч: 76 МПа
• 760 °C, 10000 ч: 51 МПа
• 760 °C, 100 000 ч: 34 МПа
• 815 °C, 100 ч: 81 МПа
• 815 °C, 1000 ч: 53 МПа
• 815 °C, 10000 ч: 35 МПа
• 815 °C, 100 000 ч: 23 МПа
• 870 °C, 100 ч: 58 МПа
• 870 °C, 1000 ч: 38 МПа
• 870 °C, 10000 ч: 25 МПа
• 870 °C, 100 000 ч: 17 МПа
• 930 °C, 100 ч: 42 МПа
• 930 °C, 1000 ч: 27 МПа
• 930 °C, 10000 ч: 17 МПа
• 930 °C, 100 000 ч: 11 МПа
• 980 °C, 100 ч: 30 МПа
• 980 °C, 1000 ч: 19 МПа
• 980 °C, 10000 ч: 12 МПа
• 980 °C, 100 000 ч: 8 МПа

Временная стойкость к 0,5% ползучести листа в пересыщенном состоянии:

• 650 °C, 100 ч: 110 МПа
• 650 °C, 10000 ч: 86 МПа
• 705 °C, 100 ч: 79 МПа
• 705 °C, 10000 ч: 63 МПа
• 760 °C, 100 ч: 59 МПа
• 760 °C, 10000 ч: 47 МПа
• 815 °C, 100 ч: 43 МПа
• 815 °C, 10000 ч: 34 МПа
• 870 °C, 100 ч: 32 МПа
• 870 °C, 10000 ч: 23 МПа
• 930 °C, 100 ч: 22 МПа
• 930 °C, 10000 ч: 14 МПа
• 980 °C, 100 ч: 14 МПа
• 980 °C, 10 000 ч: 8 МПа

Устойчивость к коррозии

Высокотемпературное окисление - Очень хорошая стойкость. Результаты испытаний окисления в движущемся воздухе продолжительностью 1008 ч:

• 980 °C:
  • Потеря металла: 18 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: 140 мкм
• 1090 °C:
  • Потеря металла: 43 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: 262 мкм
• 1150 °C:
  • Потеря металла: 64 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: 406 мкм
• 1200 °C:
  • Потеря металла: 91 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: 559 мкм

Результаты испытаний окисления в неподвижном воздухе с ежемесячным охлаждением до комнатной температуры:

• 980 °C, продолжительность 17 280 ч:
  • Потеря металла: 30 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: 305 мкм
• 1090 °C, продолжительность 8640 ч:
  • Потеря металла: 69 мкм
  • Средняя прокалка металла: 709 мкм
• 1150 °C, продолжительность 8640 ч:
  • Потеря металла: 135 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: 1133 мкм
• 1200 °C, продолжительность 8640 ч:
  • Потеря металла: 226 мкм
  • Средняя проникающая способность металла: >6350 мкм

Углеродные соединения при высокой температуре — очень хорошая стойкость. Результаты испытаний после 500 часов в нагретом до 980 °C графите:

• Поглощение углерода: 0,3 мг/см²
• Общая глубина проникновения: 0 мм

Соединения азота при высокой температуре — превосходная стойкость. Результаты исследования после 168 часов в нагретом аммиаке в зависимости от температуры:

• 650 °C:
  • Поглощение азота: 0,8 мг/см²
  • Глубина проникновения азотидов: 0,01 мм
• 980 °C:
  • Поглощение азота: 1,7 мг/см²
  • Глубина проникновения азотидов: 0,18 мм
• 1090 °C:
  • Поглощение азота: 2,5 мг/см²
  • Глубина проникновения азотидов: 0,46 мм

Соединения серы при высокой температуре — очень хорошая стойкость. HR-160, благодаря высокому содержанию никеля, кобальта, хрома и кремния (до 2,75 %), образует защитное покрытие. Результаты испытаний на сульфирование при температуре 870 °C, проведенных в Ar-5H₂-5CO-1CO₂ -0,15H₂S:

• Потеря массы: 0,5 мг/см²
• Потеря металла: 0,01 мм
• Средняя проникающая способность металла: 0,13 мм

Соединения хлора при высокой температуре — очень хорошая стойкость. Согласно проведенным испытаниям, после 75 часов в Ar-20%O₂-2%H₂O-0,05%NaCl при температуре 999°C общая глубина проникновения составила 0,31 мм.

Среда сжигания отходов – отличная стойкость, подтвержденная результатами полевых испытаний на мусоросжигательном заводе по переработке химических отходов. После 5800 часов работы при температуре 482 °C в потоке выхлопных газов HR-160 продемонстрировал очень низкий уровень окисления и износа металла.

Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка

Стандартные рекомендуемые параметры эксплуатации и термообработки:

• Перегрев: 1121 °C; охлаждение водой
• Рекристаллизационный отжиг: 1066 °C

Хорошая свариваемость ручными и автоматическими методами, за исключением сварки закрытым дугой, которая увеличивает риск образования трещин. Термическая обработка после сварки, как правило, не требуется. Обозначение сварочной проволоки: ERNiCoCrSi-1 / SFA 5.14 / A 5.14.

Из вышеперечисленных марок стали мы поставляем:

• Листы, полосы, ленты по ASTM B 435 / ASME SB-435
• Прутки, проволока, поковки по ASTM B 572 / ASME SB-572
• Бесшовные трубы по ASTM B 622 / ASME SB-622
• Сварные трубы по ASTM B 619 / ASME SB-619, ASTM B 626 / ASME SB-626
• Соединительные элементы по ASTM B 366 / ASME SB-366
• Поковки по ASTM B 564 / ASME SB-564