Nickel 200 vs Nickel 201: Mažas anglies kiekis ir aukštos temperatūros aptarnavimas

Nikelis 200 ir nikelis 201 yra komerciškai grynas (99,6 % min.) kaltas nikelis, tačiau nedidelis anglies kiekio skirtumas - gerokai mažesnis nei vienas procentas - lemia, ar komponentas išlieka plastiškas, ar tampa trapus aukštoje temperatūroje. Šiame vadove tiksliai paaiškinama, ką šis skirtumas reiškia medžiagų pasirinkimui, gamybai ir eksploatavimo trukmei.

Koks yra pagrindinis skirtumas tarp nikelio 200 ir nikelio 201?

Nikelis 200 (UNS N02200) ir nikelis 201 (UNS Nr. 02201) yra komerciniu požiūriu gryni kaldinti nikelio lydiniai, kurių pagrindinė sudėtis yra tokia pati, tačiau nikelio 201 didžiausias anglies kiekis yra daug mažesnis - 0.02 %, palyginti su 0,15 % nikelio 200 -, o tai leidžia nepertraukiamai pasirinkti grafito 2 temperatūrą1. virš 600 laipsnių F (315 laipsnių).

Abiejų rūšių sudėtyje yra ne mažiau kaip 99,0 % nikelio (komerciniuose gaminiuose dažniausiai 99,6 % ar daugiau), su mažais, griežtai kontroliuojamais mangano, geležies ir vario priedais. Anglis yra vienas elementas, sąmoningai apribotas daug žemiau įprasto Nikelio 201 lygio, nes esant aukštai temperatūrai šių dviejų klasių - anglis elgiasi labai skirtingai, o tai turi realių padarinių stiprumui ir kietumui.

1 lentelė. Cheminės sudėties ribos pagal ASTM B160 / B162 (vertės nurodytos masės procentais).

Kam geriausiai tinka Nickel 200?

Nikelis 200 geriausiai tinka kambario- ir vidutinės temperatūros-programoms, kurioms reikalingas puikus atsparumas korozijai, didelis šilumos ir elektros laidumas bei paprastas gamybos būdas -, įskaitant kaustinės sodos apdorojimą, maisto apdorojimą ir elektroninius bei elektrinius komponentus.

Didesnis leistinas nikelio 200 anglies kiekis nėra trūkumas, - tai tiesiog reiškia, kad klasė niekada nebuvo skirta ilgalaikiam naudojimui aukštoje{2}}temperatūroje. Žemesnėje nei 315 laipsnių temperatūroje anglies kiekis neturi reikšmingos įtakos mechaniniam elgesiui, todėl Nickel 200 veikia puikiai ir paprastai kainuoja mažiau nei griežčiau valdomas Nickel 201.

Tipiškos Nickel 200 programos

• Kaustinės sodos (natrio hidroksido) ir šarmų tvarkymo įranga
• Maisto{0}}apdorojimo įranga, kuriai reikalingas mažas metalo užterštumas
• Elektriniai ir elektroniniai komponentai (švininiai laidai, jungtys, ekranavimas)
• Cheminių medžiagų gabenimo būgnai ir krepšiai, skirti didelio{0}}grynumo produktams
• Jūrų ir gėlo vandens komponentai žemesnėje nei 600 laipsnių F (315 laipsnių)

Kas yra nikelis 201 ir kodėl jis naudojamas aukštoje temperatūroje?

Nikelis 201yra mažai anglies išskirianti komerciškai gryno nikelio versija, gaminama specialiai tam, kad būtų atspari grafitizacijai ir trapumui aukštesnėje nei 600 laipsnių F (315 laipsnių) temperatūroje, todėl tai yra standartinė krosnies dalių, aukštos-temperatūros proceso įrangos ir bet kokių nikelio komponentų, kurie eksploatuojant bus palaikoma šiluma, klasė.

Esant aukštesnei nei 315 laipsnių temperatūrai, nikelyje 200 esanti anglis gali nusodinti iš kieto tirpalo grafito pavidalu, susikaupdama ties grūdelių ribomis.

Ši grafitinė anglis nesustiprina metalo taip, kaip karbidai stiprina plieną -, bet sudaro silpnų vietų tinklą, kuris smarkiai sumažina lankstumą ir atsparumą smūgiams. Šis gedimo būdas paprastai vadinamas trapumu aukštoje{1}}temperatūroje. Kadangi nikelio 201 anglies kiekis neviršija 0,02 %, jame nėra pakankamai anglies, kad susidarytų žalingas grafito tinklas, todėl lydinys išlaiko savo lankstumą ir tvirtumą net ir ilgai veikiant aukštai temperatūrai.

Tipiškos Nickel 201 programos

• Krosnių komponentai ir terminio{0}}apdorojimo įrenginiai
• Šarminiai garintuvai ir{0}}aukštos temperatūros šarmų aptarnavimas
• Elektroninių vamzdžių ir{0}}vakuuminės krosnies įranga
• Cheminio apdorojimo įranga, veikianti aukštesnėje nei 600 laipsnių F (315 laipsnių) temperatūroje
• Suvirinti mazgai, kurie po{0}}suvirinimo arba eksploatacijos metu matys aukštesnę nei 600 °F (315 laipsnių) temperatūrą

Kaip anglies kiekis{0}}sumažėja dėl aukštos temperatūros?

Anglies kiekis kontroliuoja trapumo riziką, nes nikelis labai mažai tirpsta anglyje esant aukštai temperatūrai; anglies perteklius nusėda kaip grafitas palei grūdelių ribas, ir kuo daugiau anglies, tuo tankesnis ir žalingesnis grafito tinklas.

Tai tirpumo, o ne stiprumo problema. Skirtingai nuo plieno, kur anglis sudaro kietus, stiprinančius karbidus, nikelyje esanti anglis tiesiog viršija tą, kurią metalas gali sulaikyti tirpale, kylant temperatūrai, o tada iškrenta kaip minkštas silpnas grafitas. Praktinės klasės pasirinkimo pasekmės yra tiesioginės:

Nikelis 201 (0,02 % C max): anglies lieka pakankamai mažai, kad susidarytų mažai arba visai nesusidarytų grafito, net ir ilgai veikiant aukštesnėje nei 315 laipsnių temperatūroje. Išsaugomas plastiškumas ir tvirtumas.

Nikelis 200 (0,15 % C max): anglies kiekis yra pakankamai didelis, todėl tikėtina, kad grafito krituliai gali nukristi aukštesnėje nei 600 laipsnių F (315 laipsnių) temperatūroje, ypač esant lėtam aušinimo arba ilgo išlaikymo laikui, todėl išmatuojamas atsparumas smūgiams ir plastiškumas.

Štai kodėl 600 laipsnių F (315 laipsnių) slenkstis traktuojamas kaip griežta specifikacijų ir projektavimo riba, o ne apytikslė gairė: žemiau jos bet kuri klasė veikia patikimai; virš jo rekomenduojama naudoti tik nikelį 201, kad būtų užtikrintas ilgalaikis aptarnavimas.

Kokie yra mechaninių ir fizinių savybių skirtumai tarp nikelio 200 ir nikelio 201?

Kambario temperatūroje nikelis 200 ir nikelis 201 turi iš esmės identiškas mechanines ir fizines savybes; skirtumas tampa reikšmingas tik po ilgesnės ekspozicijos virš 600 laipsnių F (315 laipsnių), kai Nickel 200 praranda lankstumą ir tvirtumą, o Nickel 201 išlaiko abu.

2 lentelė. Tipinės mechaninės ir fizinės savybės pagal ASTM B160 / B161 / B162.

Kurį kategoriją turėtumėte pasirinkti savo programai?

PasirinkiteNikelis 200ekonomiškai -efektyviam, kambario- ar vidutinės{2}}temperatūriniam aptarnavimui korozinėse arba didelio{3}}laidumo programose; rinkitės Nickel 201 bet kuriam komponentui, nuolat veikiančiam aukštesnėje nei 600 laipsnių F (315 laipsnių) temperatūroje, arba suvirinimui, kuris vėliau patirs nuolatinį karštį.

3 lentelė. Greitas-nuorodinis pažymių pasirinkimo vadovas.

Kai konstrukcija artėja prie 600 laipsnių F (315 laipsnių) slenksčio arba kai komponentas bus suvirintas ir šildomas eksploatacijos metu, saugesnė ir standartinė praktika yra nurodyti Nickel 201, o ne rizikuoti grafitizavimu naudojant Nickel 200. Nedidelis šių dviejų klasių sąnaudų skirtumas yra nedidelis, palyginti su kainomis, kai eksploatuojamas - gedimas.

Dažnai užduodami klausimai

Paprastai toleruojamos trumpos, retkarčiais viršijančios 600 laipsnių F (315 laipsnių) ekskursijos, nes grafitizacija priklauso nuo laiko{2}} ir temperatūros{3}}. Tačiau Nickel 200 nerekomenduojamas nuolatiniam arba pakartotiniam aptarnavimui viršijant šią ribą, kai dėl kumuliacinio poveikio padidėja trapumo rizika.

Ar Nickel 201 yra brangesnis nei Nickel 200?

„Nickel 201“ paprastai kainuoja nedidelę priemoką nei „Nickel 200“, o tai atspindi papildomą rafinavimą, kurio reikia, kad anglies kiekis būtų 0,02% arba mažesnis. Naudojant aukštą-temperatūrą, ši priemoka yra nedidelė, palyginti su priešlaikinio gedimo dėl grafito trapumo išlaidomis.

Ar nikelio 200 ir nikelio 201 atsparumas korozijai yra toks pat?

Taip. Abiejų klasių atsparumas korozijai atsiranda dėl pačios nikelio matricos, o ne dėl anglies kiekio, todėl nikelis 200 ir nikelis 201 vienodai veikia šarminėje, neutralioje druskoje ir daugelyje organinių ir maisto perdirbimo aplinkos.

Ar nikelį 201 galima suvirinti be specialių atsargumo priemonių?

Nikelis 201 suvirinamas naudojant standartinę nikelio suvirinimo praktiką ir užpildus, o jo mažas anglies kiekis iš tikrųjų sumažina šilumos -paveiktos- zonos trapumo riziką, palyginti su suvirintu nikeliu 200. Vis dar taikomos standartinės gryno nikelio švaros ir ekranavimo atsargumo priemonės.

Kaip aptinkamas Nikelio 200 grafitizavimas arba kaip jo išvengiama?

Grafitavimas paprastai nustatomas atliekant metalografinį tyrimą arba mechaninio bandymo metu praradus atsparumą smūgiams po aukštos temperatūros poveikio. Patikimiausia prevencija yra ne terminis apdorojimas, o medžiagų pakeitimas: nikelio 201 nurodymas ten, kur nuolatinė eksploatavimo temperatūra viršys 600 laipsnių F (315 laipsnių).