لوله Inconel 601، UNS N06601 با W.Nr. 2.4851و نامگذاری EN NiCr23Fe، آلیاژ آهن نیکل-کروم- است که مهندسان کوره زمانی که یک لوله تابشی، یک صدا خفه کن یا یک آویز مجبور است یک دهه چرخه گرما را تحمل کند، به آن دست می‌یابند. ویژگی تعیین کننده آن استحکام{4}}در دمای اتاق نیست و در برابر مواد شیمیایی مایع تهاجمی مقاومت نمی کند.
این مقاومت در برابر اکسیداسیون است که تا حدود 1150 درجه سانتیگراد در سرویس مداوم و 1200 درجه سانتیگراد برای قرار گرفتن در معرض کوتاهتر نگه می دارد، که با افزودن آلومینیوم ارائه می شود که اکثر آلیاژهای رقیب به سادگی آن را حمل نمی کنند. آن آلومینیوم، در 1.0 تا 1.7 درصد، داستان دمای بالا را کاملاً تغییر می‌دهد: یک لایه Al2O3 آهسته و چسبنده در زیر مقیاس اکسید کروم رشد می‌کند، و آن لایه آلومینای داخلی چیزی است که فلز را طی هزاران ساعت از خورده شدن دور نگه می‌دارد.
ترکیب شیمیایی (ASTM B167 / B168، UNS N06601)
ترکیب زیر پنجره پذیرش مشخصات است. دو عددی که آلیاژ را تعریف می کنند عبارتند از نیکل در حداقل 58 درصد و افزودن عمدی آلومینیوم. آلومینیوم عنصری است که در Inconel 600 وجود ندارد و رفتار اکسیداسیون را به طرز چشمگیری تغییر می دهد.
| عنصر | حداقل % | حداکثر % |
| نیکل (Ni) | 58.0 | 63.0 |
| کروم (کروم) | 21.0 | 25.0 |
| آلومینیوم (Al) | 1.0 | 1.7 |
| آهن (آهن) | تعادل | |
| کربن (C) | - | 0.10 |
| منگنز (Mn) | - | 1.0 |
| سیلیکون (Si) | - | 0.50 |
| گوگرد (S) | - | 0.015 |
| مس (مس) | - | 1.0 |
شیمی در برابر کار را بخوانید. سطح کروم، 21 تا 25 درصد، چیزی است که Inconel 600 نیز حمل می کند، و مقیاس اولیه Cr2O3 را تامین می کند. تفاوت آلومینیوم در این است: بالاتر از تقریباً 800 درجه سانتیگراد، به طور انتخابی اکسید می شود و یک لایه آلومینا پیوسته را تشکیل می دهد که بسیار کندتر از کرومیا رشد می کند و در برابر پوسته پوسته شدن تحت چرخه حرارتی مقاومت می کند.
درپوش گوگرد کم در 0.015 درصد در اتمسفر کوره مهم است، جایی که گوگرد در خود آلیاژ در غیر این صورت مقیاس محافظ را کاهش می دهد. حد کربن 0.10 درصد یک سقف عملی است، نه یک ابزار سخت. 601 استحکام دمایی بالا-خود را از سخت شدن محلول جامد-نه از بارندگی می‌گیرد.
ویژگی‌های مکانیکی در دمای اتاق (بازپخت شده)
حداقل های آنیل شده زیر محدودیت های پذیرش B167 هستند. مقادیر معمول آسیاب بالاتر است، اما کار طراحی روی لوله‌کشی تحت فشار باید بر اساس تنش‌های مجاز بخش D ASME بخش II برای SB167 انجام شود تا بر روی مقادیر معمولی.
| اموال | حداقل مورد نیاز |
| استحکام کششی | 550 مگاپاسکال (80 ksi) |
| قدرت بازده (0.2٪ جبران) | 205 مگاپاسکال (30 ksi) |
| کشیدگی در 50 میلی متر (2 اینچ) | 30% |
در دمای اتاق، این ارقام معمولی به نظر می رسند، و این نکته است: 601 برای مقاومت در برابر سرما خریداری نمی شود. استحکام کششی آن به طور غیرعادی در دما حفظ می شود. در دمای 650 درجه سانتیگراد، آلیاژ آنیل شده همچنان استحکام کششی تقریباً 420 تا 480 مگاپاسکال را در داده‌های معمولی نشان می‌دهد، و در دمای 870 درجه سانتیگراد بخش قابل توجهی از بار{7}}توانایی خود را حفظ می‌کند، به همین دلیل است که اجزای کوره را می‌توان با دیوارهای نازک در این آلیاژ بدون استحکام طراحی کرد.
خواص فیزیکی
| اموال | ارزش |
| تراکم | 8.11 گرم بر سانتی متر مکعب |
| محدوده ذوب | 1360 - 1411 درجه سانتیگراد |
| Specific Heat (20 deg C) | 450 J/kg.K |
| رسانایی حرارتی (20 درجه سانتیگراد) | 11.2 W/m.K |
| مدول الاستیسیته (20 درجه سانتیگراد) | 214 گیگا پاسکال |
چگالی 8.11 گرم بر سانتی‌متر مکعب، فرمول وزن استاندارد لوله‌های بدون درز نیکل-آلیاژی را تغذیه می‌کند: kg/m= 0.02765 x (OD - WT) x WT با ابعاد میلی‌متر، ضریب کمی بالاتر از 0.02466 مورد استفاده برای فولاد ضد زنگ. به رسانایی حرارتی کم توجه کنید: گرمایی که یک قطعه کوره فولاد کربنی به سرعت می ریزد باید با ضخامت دیواره و هندسه در 601 جزء مدیریت شود، که یک ملاحظات استاندارد در طراحی لوله تابشی است.
مکانیسم اکسیداسیون: چرا ردیف آلومینیوم اهمیت دارد؟
همه آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت{0}}به اکسید سطحی متکی هستند تا حمله بیشتر را کاهش دهد. کروم{2}}تنها آلیاژهایی مانند Inconel 600 و 310 ضد زنگ Cr2O3 را تشکیل می‌دهند، که محافظ است اما در هنگام چرخش کوره بین سرد و گرم، مستعد پوسته شدن است: فلس ترک می‌خورد، بلند می‌شود و می‌ریزد و فلز تازه‌ای را که دوباره می‌سوزاند آشکار می‌کند.
اینکونل 601لایه آلومینا را اضافه می کند. آلومینیوم ترجیحاً در زیر کروم اکسید می شود و یک لایه Al2O3 پیوسته تشکیل می دهد که از نظر ترمودینامیکی پایدارتر است و چندین برابر کندتر رشد می کند. هنگامی که مقیاس بیرونی در یک چرخه حرارتی پاره می‌شود، لایه آلومینا در جای خود باقی می‌ماند و کروم بالای آن را دوباره-ترمیم می‌کند.
- مقاومت در برابر اکسیداسیون مداوم تا حدود 1150 درجه سانتیگراد در هوا، با گشت و گذارهای کوتاه تا 1200 درجه سانتیگراد.
- عملکرد عالی اکسیداسیون چرخه ای: لایه داخلی آلومینا از چرخه حرارتی که فلس های ساده کروم را از بین می برد، زنده می ماند و 601 را به گزینه استاندارد برای وسایل کوره دسته ای و لوله های تابشی تبدیل می کند.
- مقاومت در برابر اکسیداسیون در محصولات احتراق حاوی گوگرد، در پوششی که سطح گوگرد در آن کم است. اتمسفرهای شدید سولفید شونده بهتر توسط آلیاژهای مولیبدن-کروم یا بالاتر{1} استفاده می‌شوند.
خدمات کربورسازی و کلر
فراتر از اکسیداسیون ساده، 601 در دو اتمسفر کوره که بسیاری از آلیاژها را شکست می دهد، نگه می دارد. در محیط‌های کربن‌دار، لایه آلومینا از ورود کربن جلوگیری می‌کند: آلیاژ تا حدود 1000 درجه سانتیگراد در مخلوط‌های غنی از متان و هیدروژن مقاومت می‌کند، به همین دلیل است که 601 لوله تابشی و اجزای داخلی اصلاح‌کننده مشخص شده‌اند که در آن‌ها جمع‌آوری کربن{5}}یک جزء بدون زنگ را ترد می‌کند.
در دمای بالای 1050 درجه سانتیگراد، مکانیزم حفاظتی با تسریع انتشار آلومینیوم ضعیف می‌شود، بنابراین ضمانت کربن‌سازی به سقف دما و نه تنها به جو بستگی دارد. در سرویس کلر داغ و کلرید هیدروژن، محتوای نیکل بالا (حداقل 58 درصد) همان ایمنی را در برابر حمله کلریدی ایجاد می‌کند که خانواده پایه نیکل{3}}به آن معروف هستند و 601 را به داخل راکتور کلرزنی و مسیرهای گاز سوزاندن زباله- گسترش می‌دهد.
محدوده اندازه، برنامه ها و فرم های محصول
| فرم محصول | استاندارد | محدوده معمولی |
| لوله بدون درز | ASTM B167 | 1/4 اینچ تا 12 اینچ NPS، SCH 10S تا 160 و XXS |
| لوله جوش داده شده | ASTM B517 | قطرهای بزرگتر، جوشهای درجه-کوره |
| لوله مبدل حرارتی- | ASTM B163 | تا 3 اینچ OD، ضخامت دیواره های مختلف |
| بشقاب، ورق و نوار | ASTM B168 | نوار 0.5 میلی متر به صفحه سنگین |
لوله بدون درز شکل غالب برای لوله کشی کوره و فرآیند است زیرا دیواره بدون درز کشیده شده دارای درز جوش نیست تا در دما به خطر بیفتد. اندازه‌ها از ASME B36.10 برای لوله استاندارد و B36.19 برای برنامه‌های{3}}الگوی ضدزنگ پیروی می‌کنند. برای لوله‌های تابشی کوره، لوله‌ها اغلب بر حسب میلی‌متر به یک OD و دیواره خاص سفارش داده می‌شوند تا بر اساس یک برنامه زمانبندی اسمی، زیرا دیوار به اندازه یک پارامتر فشار، یک پارامتر طراحی حرارتی است.
برنامه های کاربردی کلیدی
- لوله های تابشی کوره و لوله های صدا خفه کن در خطوط حرارتی-و بازپخت.
- وسایل و چوب لباسی برای کوره های دسته ای، جایی که چرخه حرارتی فلس های معمولی را می ریزد.
- اصلاح کننده و داخلی کوره های کراکینگ در خدمات پتروشیمی.
- لوله های محافظ ترموکوپل و اجزای مشعل.
- لوله کشی مسیر گاز سوزاندن زباله، که در آن ترکیبات کلر وجود دارد.
- سخت افزار تولید شیشه و سرامیک و آسترهای احتراق توربین گاز.
جوشکاری و ساخت
اینکونل 601به آسانی با-پرکننده ترکیبی منطبق مانند ERNiCrFe-2 یا ERNiCr-3 جوش می‌شود و نیازی به عملیات حرارتی پیش‌گرم یا پس از جوش نیست. این آلیاژ کاملا آستنیتی است، بنابراین اتصالات جوش از محدودیت‌های تعادل فریتی که جوشهای زنگ نزن آستنیتی دارند متحمل نمی‌شوند. دو احتیاط در ساخت اعمال می شود.
اولاً، اکسید روی لوله آنیل شده محکم است: اتصالات باید قبل از جوشکاری به فلز روشن تمیز شوند و اگر جزء در یک کوره چرخه ای کار کند، بلافاصله اطراف جوش باید از اکسیداسیون محافظت شود. دوم اینکه، کار آلیاژی-به سرعت سخت می‌شود، بنابراین خمش سرد به تجهیزات سنگین‌تری نسبت به ضدزنگ هم‌اندازه نیاز دارد، و وقتی هندسه اجازه می‌دهد، خم‌های شعاعی محکم‌تر از حدود 870 درجه سانتیگراد تشکیل می‌شوند.
یادداشت های سفارش و بازرسی
این آلیاژ تحت چندین نام تجاری فروخته می شود و این گواهی تنها بررسی هویت قابل اعتماد است. هنگام سفارش، UNS N06601 (نه یک نام تجاری به تنهایی)، استاندارد محصول B167 یا B517 یا B168، شرایط (محلول آنیل شده)، اندازه و زمانبندی یا OD x WT دقیق، و تحمل طول را مشخص کنید.
هنگام دریافت، سه مورد را تأیید کنید: گواهی آسیاب باید UNS N06601 را با آنالیز حرارتی نشان دهد که 1.0 تا 1.7 درصد آلومینیوم را نشان می دهد، نتایج مکانیکی باید حداقل های B167 را پاک کند، و برای مواد درجه{4} کوره، مشخصات وضعیت سطح (آنیل شده و ترشی شده) باید تأیید شود، زیرا به صورت رول{5} اکسید شده به صورت رول{5} باید تأیید شود. بر رفتار اولیه کوره تأثیر می گذارد.
برای لوله کشی فشار کد، SB167 را با جدول تنش مجاز ASME Section II Part D و گواهینامه EN 10204 3.1 در جایی که پروژه به قابلیت ردیابی کامل نیاز دارد، درخواست کنید.
لوله اینکونل 601هر جا که جزء با عمر اکسیداسیون تعریف شود جای خود را به دست می آورد تا با خوردگی مایع یا استحکام سرد. افزودن آلومینیوم، استحکام ثابت در دما، و مقاومت در برابر کربوریزه شدن و کلر، آن را به گزینه پیش‌فرض برای سخت‌افزار کوره‌ها در صنایع حرارت-تصفیه، پتروشیمی و ضایعات--انرژی، با هزینه‌ای بسیار کمتر از بارندگی{{4}سوپرآلیاژهای سخت‌شده در همان محدوده دما تبدیل می‌کند.
سوالات متداول
لوله اینکونل 601 در سرویس چه دمایی را تحمل می کند؟
در خدمات اکسیداسیون پیوسته، آلیاژ تا حدود 1150 درجه سانتیگراد، با قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت تا حدود 1200 درجه سانتیگراد استفاده می شود. سقف عملی برای اجزای کوره با طول عمر{4} با سرعت اکسیداسیون و با محدودیت کربنی شدن تقریباً 1000 درجه سانتیگراد در اتمسفر غنی از کربن تعیین می شود.
اینکونل 601 چه تفاوتی با اینکونل 600 دارد؟
این ترکیب تقریباً یکسان است به جز افزودن آلومینیوم، 1.0 تا 1.7 درصد در 601 در مقابل اثری در 600. این آلومینیوم یک لایه آلومینایی ایجاد می کند که در برابر پوسته شدن در زیر چرخه حرارتی مقاومت می کند، بنابراین 601 در سرویس کوره چرخه ای عملکرد بهتری نسبت به 600 دارد، حتی اگر روی کاغذ تقریباً 1000 درجه سانتیگراد باشد.
استلوله اینکونل 601قابل جوش
بله. پرکننده منطبق مانند ERNiCrFe-2 یا ERNiCr-3، بدون پیش گرم کردن و بدون عملیات حرارتی پس از جوش استفاده می شود. ساختار کاملا آستنیتی به معنای عدم محدودیت در تعادل فریت است، اما اکسید سطح باید قبل از جوشکاری به فلز روشن تمیز شود.
آیا Inconel 601 می تواند جایگزین فولاد ضد زنگ 310 در کوره ها شود؟
در بسیاری از وظایف، بله، و با دیواره‌های نازک‌تر: 601 بار را نگه می‌دارد-قدرت بسیار بالاتری را در محدوده دمایی حمل می‌کند و در برابر پوسته شدن چرخه‌ای بهتر از 310S مقاومت می‌کند. مبادله-هزینه است، بنابراین جایگزینی در جایی که عمر 310S عامل محدود کننده است توجیه می شود.
لوله اینکونل 601 چه استانداردهایی را پوشش می دهد؟
لوله بدون درز ASTM B167 / ASME SB167، لوله جوش داده شده ASTM B517، لوله مبدل حرارتی ASTM B163، و صفحه، ورق و نوار ASTM B168 است. نامگذاری EN NiCr23Fe، W.Nr. 2.4851، UNS N06601.
