Yüksek Sıcaklıkta Alaşım Seçiminde Son Rehber: Inconel vs. Hastelloy

Nikel alaşımı alan her sektörde “Inconel mi Hastelloy mu?” sorusu sorulmakta ve sorulduğu düzeyde cevaplanamamaktadır. Inconel ve Hastelloy kompozisyon değil, ticari markalı portföylerdir. Bunlar arasında, katı nikel-krom çözeltisinden neredeyse hiç krom içermeyen nikel-molibden alaşımına kadar en az beş farklı metalurji sistemi kapsanmaktadır ve aralığın ortasındaki bir alaşım her iki isim altında da satılmaktadır.

Karşılaştırılabilecek şey, adlandırılmış bir görev kapsamındaki bir çift nottur. Aile sorusunu "Isı için Inconel, korozyon için Hastelloy" şeklinde yanıtlayan sayfalar, herhangi bir metalin davranışını değil, iki kataloğun pazarlama konumunu anlatıyor. Bu sayfa, isimlerin neyi kapsadığını, portföylerin nerede çakıştığını, notları gerçekte ayıran üç ekseni ve alıcıların teklif masasına getirdiği dört eşleştirmeyi gösterir.

Her portföyde çeşitli kompozisyon sistemleri bulunur ve sistemler o kadar farklı davranır ki, aile hakkındaki bir açıklama belirli bir not hakkında neredeyse hiçbir şey söylemez. Tabloda sistemler ve her biri için bir temsili derece listelenmektedir.

Bu masadaki iki sıra diğerlerinden daha fazla ağırlık taşıyor. B2 satırı, esasen krom içermeyen bir Hastelloy derecesini gösterir; bu, ailenin nikel-krom-molibden alaşımı olarak tanımlanamayacağı anlamına gelir. Son satır, her iki katalogda da iki isim altında görünen bir alaşımı gösteriyor; bu, portföyler arasındaki sınırın metalurjik değil ticari bir sınır olduğu anlamına geliyor.

Örtüşme bir söylenti ya da bir kompozisyon tesadüfü değildir. Alloy X, UNS N06002 taşır ve iki ticari marka altında aynı malzeme olan Inconel HX ve Hastelloy X olarak satılır. Bir ismi belirtip diğerini alan alıcı, kendisinden istenilen alaşımı almış, iki isme farklı malzeme muamelesi yapan alıcı ise metalde olmayan bir farklılık yaratmıştır.

İkinci bir örtüşme ise davranışsaldır. Bir Inconel sınıfı olan Alloy 625, üretici bülteninde hem hidroklorik hem de nitrik asit içeren kimyasal atıkların depolandığı bir depolama tankı için tavsiye edilmektedir. Aynı bülten bunun alışılmadık olmasının nedenini de belirtiyor: Bu iki asit zıt korozyon sorunlarını temsil ediyor ve birine direnen malzeme normalde diğerinin saldırısına uğruyor. Bu nedenle, nikel-krom sınıfının oksitleyici görev için ve nikel-molibden sınıfının da azaltıcı görev için olduğu şeklindeki tanıdık kuralın Inconel portföyünde bir istisnası vardır.

Pratik sonuç, portföy adı olarak yazılan bir spesifikasyonun alıntılanamaması, test edilememesi veya kabul edilememesidir. Inconel veya Hastelloy'un bir malzemeyi değil, bir tedarikçi ilişkisini adlandırdığını ve bir fabrikanın siparişi fiyatlandırabilmesi için kalitenin, UNS numarasının ve ürün spesifikasyonunun yine de yazılması gerektiğini belirten bir çizim.

Karşılaştırma notlara geçtiğinde işin çoğunu üç değişken yapar. Krom içeriği oksitleyici tarafı ve koruyucu bir ölçek oluşturma yeteneğini yönetir. Molibden içeriği, indirgeyici asit tarafını ve oyuklanma ve çatlak saldırılarına karşı direnci yönetir. Güçlendirme rotası sıcaklık tavanını yönetir, çünkü kabalaşan bir çökelti sert bir sınır belirler ve katı bir çözelti bunu yapmaz.

İkinci ve üçüncü sütunları birlikte okuyun. Yüksek krom ve düşük molibden içeren bir kalite, oksitleyici bir alaşımdır. Yüksek molibden ve düşük krom içeren bir kalite, azaltıcı görev alaşımıdır. Her ikisinin de önemli miktarda olduğu bir derece, ortayı kapatmaya çalışıyor ve bu girişimin her zaman şu ya da bu yönde bir maliyeti var. Karşılaştırmanın tamamı budur ve ticari markada değil kompozisyonda görülebilir.

Bunlar spesifikasyon olarak değil soru olarak gelen dört karşılaştırmadır. Görev belirtildikten sonra her birinin bir cevabı var ve hiçbirinin portföy düzeyinde bir cevabı yok.

Nikel-krom kalitelerinin oksidasyonu, nikel-molibden kalitelerinin ise indirgemeyi idare etmesi kuralı, iyi bir ilk yaklaşım ve kötü bir son yaklaşımdır. Üç vaka, kırılmanın nerede olduğunu gösteriyor ve her biri teorik bir istisna değil, gerçek bir satın almadır.

Birincisi nitrik asitte 625'tir. Nitrik asit güçlü bir şekilde oksitleyicidir ve kural, alıcıyı yüksek kromlu bir kaliteye yönlendirecektir. Alaşım 625, üreticisi tarafından hem hidroklorik hem de nitrik asit içeren kimyasal atıklar için tavsiye ediliyor ve bülten, bu kombinasyonun olağandışı olduğunu çünkü iki asidin zıt sorunları temsil ettiğini belirtiyor. Kuralı mekanik olarak uygulayan bir alıcı, üreticinin görev için tavsiye ettiği kaliteyi reddedecektir.

İkincisi, herhangi bir oksitleyici durumda B2'dir. B2 yaklaşık %28 molibden içerir ve esasen hiç krom içermez, bu nedenle hidroklorik asit bakımından mükemmeldir ve oksitleyici iyonlara karşı hiçbir savunması yoktur. Çizgideki çözünmüş oksijen izi veya bakır iyonu cevabı tamamen değiştirir ve değişiklik kalite adında görünmez.

Üçüncüsü nitrik asit veya ıslak klordaki C276'dır. Alaşım, krom açısından zengin bir pasif filme dayanır ve güçlü bir oksitleyici ortam, bu filmin tutunmasını engeller. Sonuç, yukarıdaki 625 durumunun ayna görüntüsü olan, hidroklorik asitte performans gösteren ve nitrik asitte başarısız olan bir kalitedir.

Bir çizimdeki ticari isim bir spesifikasyon değildir ve ikisi arasındaki boşluk, değişikliklerin gerçekleştiği yerdir. Tablo, alıcının yazdığı adı fabrikanın ihtiyaç duyduğu sayıyla ve formu belirleyen ürün spesifikasyonuyla eşleştiriyor.

Son satır bir anlaşmazlıkta hatırlanması gereken satırdır. Hastelloy X'i belirten ve Inconel HX alan bir alıcı, istenen alaşım olan UNS N06002'yi aldı. Inconel 625'i belirten ve C276 çubuk alan bir alıcı, her ikisi de molibden içeren nikel alaşımları olmasına rağmen, farklı mekanizmaya sahip farklı bir metal almış demektir.

Üç adım, aile sorusunu alıntılanıp kabul edilebilecek bir spesifikasyonla değiştirir. Yaklaşık on dakika sürüyorlar ve satın alma işleminden kaynaklanan risklerin çoğunu ortadan kaldırıyorlar.

Öncelikle parçayı sonlandırması beklenen mekanizmayı adlandırın. Oksidasyon, sürünme, çukurlaşma, yarık saldırısı, sülfit stres çatlaması ve parçacık salınımı altı farklı hasar modudur ve her biri farklı bir kalite ailesine işaret eder. Adlandırılmış mekanizması olmayan bir parçanın malzeme seçimi için hiçbir temeli yoktur.

İkinci olarak, cevabı yönlendiren ortam değişkenlerini adlandırın: asit veya gaz, konsantrasyonu, sıcaklığı, klorür seviyesi ve sistemin oksitleyici mi yoksa indirgeyici mi olduğu. Bu beş değişken krom ve molibden gereksinimini belirler ve bunlar herhangi bir fabrika sertifikasına kaydedilmez.

Üçüncü olarak, sınıfı, UNS numarasını, ürün özelliklerini ve durumu yazın. Bu satır, bir fabrikanın teklif verebileceği, bir müfettişin neyi kontrol edebileceği ve bir iddianın neye karşı çözümlenebileceğidir. Daha kısa olan her şey bir tercihtir ve bir tercih varışta reddedilemez.

DLX her iki portföyü de Changzhou, Jiangsu'dan tedarik ediyor, dolayısıyla karşılaştırma iki değil tek bir teklifle yapılabilir. Ürün yelpazesi 600, 601, 625, 718 ve X Inconel kalitelerini kapsamaktadır. Hastelloy tarafından 0,025 mm'ye kadar tel, 50 mm'ye kadar yuvarlak çubuk, 0,50 mm'den 2,5 mm'ye kadar kalınlıkta şerit ve standart hadde formlarındaki sac ve boruyu kapsayan C276, C22, B2 ve X'i kapsamaktadır.

Her kalite, formu yöneten ASTM ürün spesifikasyonuna göre, istek üzerine bir EN 10204 3.1 sertifikasıyla birlikte sunulur ve sertifika, kalitenin çizime göre kontrol edilebilmesi için UNS numarasını ve ısı numarasını taşır. UNS numarasını ve ürün spesifikasyonunu belirten bir teklif, başka bir teklifle karşılaştırılabilecek versiyondur ve bu, Inconel'in Hastelloy'a karşı sorusunun pratik sonudur.

Bir aile beyanı olarak değil. Hastelloy portföyü, agresif kimyasal ortamlar için tasarlanmış C276 ve C22'yi içerir ve her iki isimle satılan bir oksidasyon alaşımı olan X'i de içerir. Inconel portföyü, üreticisinin hem hidroklorik hem de nitrik asit içeren kimyasal atıklar için önerdiği 625'i içermektedir. Karşılaştırma ancak bir not ve ortam adlandırıldığında anlamlı hale gelir çünkü portföyler örtüşür ve içindeki notlar farklı mekanizmalar kullanır.

Portfolyo düzeyinde sorunun hiçbir anlamı yoktur ve sınıf düzeyinde yanıt neredeyse her zaman hayırdır. 625 ve C276'nın her ikisi de krom ve molibden içeren nikel alaşımlarıdır ve oksitleyici ve indirgeyici sınır boyunca davranışlarını değiştirecek kadar krom ve molibden içeriği bakımından farklılık gösterirler. Her iki isim de UNS N06002 taşıdığından, ikame olmayan tek ikame HX yerine X'tir.

718, yaklaşık 650 °C'ye kadar bu karşılaştırmadaki kalitelerin en güçlüsüdür çünkü gama çift asal fazı ile çökeltmeyle sertleştirilmiştir. Bu sıcaklığın üzerinde çökelti kabalaşır ve avantaj kaybolur ve yanıt, 625 gibi daha iyi oksidasyon direncine sahip bir katı çözelti derecesine veya bu görev için amaca yönelik olarak geliştirilmiş bir alaşıma kayar. Sıcaklıktaki güç, portföyün değil, güçlendirme rotasının bir özelliğidir.

Çünkü iki kalite farklı krom ve molibden dengeleri taşıyor. C276 yaklaşık %16 krom ve %16 molibden içerir ve güçlü bir oksitleyici ortamın tutmasını önlediği krom açısından zengin bir pasif filme bağlıdır. 625, %20 ila 23 krom, %8 ila 10 molibden ve niyobyum içerir ve üreticisi, bunu hem nitrik hem de hidroklorik asit içeren atıklar için tavsiye eder; iki asidin zıt sorunları temsil etmesi nedeniyle bu kombinasyonun olağandışı olduğuna dikkat çeker.

Krom ve molibden dengesi. C276 yaklaşık %16 krom ve %16 molibden taşırken, C22 yaklaşık %22 krom ve %13 tungstenli molibden taşır. Kroma doğru kayma, C22'ye oksitleyici ortamlarda ve klorür hizmetinde daha fazla boşluk sağlar ve molibdenden uzaklaşma, C276'ya kuvvetli indirgeyici asitlerde üstünlük sağlar. Seçim, kilogram başına fiyata göre değil, sürecin kimyasına göre yapılır.

Sınıf, UNS numarası, forma ilişkin ASTM ürün spesifikasyonu ve durum. 625, UNS N06625, ASTM B443, çözelti tavlanmış yazan bir satır bir spesifikasyondur. Inconel veya Hastelloy yazan bir satır bir tercihtir ve bir tercih varışta incelenemez, karşılaştırılamaz veya reddedilemez.

Inconel ve Hastelloy birer katalogdur ve hangisinin daha iyi olduğu sorusunun bu düzeyde yanıtı yoktur. Portfolyolar en az beş metalürjik sistem içerir; bir alaşım UNS N06002 kapsamında her iki ismi de taşır ve her portföyün içindeki kaliteler krom içeriği, molibden içeriği ve güçlendirme yoluna göre ayrılır.

Karşılaştırma, bir mekanizmayı ve ortamı adlandırdığında faydalı olur. Nikel-krom kalitelerinde oksidasyon ve sürünme noktası ve dayanıklılık için 718'de. Asitlerin ve klorürlerin azaltılması C276 ve B2'yi işaret eder. Oksitleyici ve indirgeyici görev noktalarını 625 veya C22'de birleştiren bir işlem. Bu seçim yapıldıktan sonra çizimin kaliteye, UNS numarasına, ürün spesifikasyonuna ve duruma ihtiyacı vardır, çünkü bu dört satır bir fabrikanın teklif verebileceği ve bir denetçinin kontrol edebileceği satırlardır.

1. Inconel alaşımı 625 için Özel Metaller teknik bülteni. Bileşim sınırları için kaynak %20,0 ila %23,0 krom, %8,0 ila %10,0 molibden ve %3,15 ila %4,15 niyobyum artı tantal, minimum nikel %58,0, yoğunluk 8,44 g/cm3, erime aralığı 1,290 ila 1.350 °C, 982 °C'ye kadar servis aralığı, katı çözelti güçlendirme yöntemi, B443, B444, B446 ve B564 ürün spesifikasyonları, UNS numarası N06625 ve alaşımın hem hidroklorik hem de nitrik asit içeren kimyasal atıklar için tavsiye edildiğine dair ifade çünkü bu asitler zıt korozyon sorunlarını temsil eder.
2. Hastelloy C-276 alaşımı için Haynes International teknik verileri. UNS numarası N10276'nın kaynağı, tungstenli nikel-krom-molibden bileşimi, karışık ve indirgeyici asitlere ve klorürlere karşı direnç ve çözelti tavlama gereksinimi.
3. Hastelloy C22, UNS N06022 için C276'ya göre daha yüksek krom ve daha düşük molibden dengesini ve tungsten ilavesini kapsayan yayınlanmış bileşim verileri.
4. Hastelloy B2, UNS N10665 ve Werkstoff 2.4617 için esas olarak krom içermeyen nikel-molibden bazını ve oksitleyici ortamların sonuçlarını kapsayan yayınlanmış bileşim verileri.
5. Nikel-krom-demir-molibden bileşimini ve aynı alaşımın Inconel HX ve Hastelloy X olarak kataloglandığı gerçeğini kapsayan UNS N06002 alaşımı X için yayınlanmış veriler.
6. ASTM ürün özellikleri B166, B168, B333, B335, B435, B443, B444, B446, B564, B572, B574, B575, B622, B637 ve B670. Spesifikasyon tablosundaki her form ve sınıfı yöneten ürün spesifikasyonunun kaynağı.
7. EN 10204, muayene belgeleri. 3.1 muayene sertifikasının, gerçek test sonuçlarını taşıyan ve üreticinin bağımsız muayene temsilcisi tarafından onaylanan bir belge olarak tanımının kaynağı.
8. Nikel alaşım aralığı için DLX Alloy tarafından yayınlanan ürün verileri. Sunulan notların kaynağı, forma göre boyut aralıkları ve kapanış bölümünde açıklanan sertifika düzenlemesi.

Yukarıdaki bileşimler belirtilen kaliteler için spesifikasyon limitleri ve tipik değerlerdir ve teslim edilen bir parti için kabul limitleri değildir. Korozyon davranışı konsantrasyona, sıcaklığa, havalandırmaya, akışa ve geometriye bağlıdır; dolayısıyla bir tesiste performans gösteren bir kalite, aynı nominal kimyaya sahip başka bir tesiste başarısız olabilir ve cevabın bir anlam ifade etmesi için ortamın soruşturmada açıklanması gerekir. Sıcaklık tavanları, belirli bir bileşen için bir garanti değil, bir kalite için olağan aralığı tanımlar; çünkü metal sıcaklığı, ısı transferine, kaplamaya ve görev döngüsüne bağlıdır. Ürün özellikleri revize edilir ve satın alma siparişinde belirtilen sürüm geçerli olur. Bu sayfadaki hiçbir şey bir mühendislik yayınının veya alıcı ile tedarikçi arasında mutabakata varılan yeterlilik testinin yerine geçmez.