Применение и тенденции развития сплава на основе никеля Инконель 600

Inconel 600 — сплав на основе никеля, известный прочностью при высоких температурах и стойкостью к окислению и коррозии. Никель-хромо-железная основа снижает склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридных средах, поэтому сплав работает в агрессивных промышленных средах. Там, где сплав сопрягается с болтовым соединением, уплотнение подбирают под ту же среду: фланцевые прокладки для коррозионных сред при высоких температурах.

Состав, структура и физические свойства

Inconel 600 состоит в основном из никеля, хрома и железа. Высокое содержание никеля обеспечивает стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением под действием ионов хлора, а хром противостоит окислению. Сплав имеет гранецентрированную кубическую решётку. Нормы химического состава приведены в таблице.

В процентах: Ni — не менее 72 %, Cr и Fe — интервалы, остальные элементы — по верхнему пределу.

• Плотность: 8.4 г/см³.
• Интервал плавления: 1370–1425 °C.
• После отжига: временное сопротивление Rm 550 N/mm², предел текучести Rp0.2 240 N/mm², удлинение A5 30 %, твёрдость ≤195 HB.
• После растворного упрочнения: Rm 500 N/mm², Rp0.2 180 N/mm², удлинение A5 35 %, твёрдость ≤185 HB.

Коррозионная стойкость и пределы применения

Сплав 600 стоек ко многим агрессивным средам. Хром делает его более стойким, чем никель 99.2 (сплав 200) и низкоуглеродистый никель 99.2 (сплав 201), в окислительных условиях, а высокое содержание никеля обеспечивает стойкость в восстановительных условиях и щёлочных растворах и снижает склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридных средах. В органических кислотах — уксусной, муравьиной и стеариновой — стойкость очень высокая, в неорганических кислотах умеренная. В воде высокой чистоты первичных и вторичных контуров ядерных реакторов сплав показывает превосходную стойкость. Главное достоинство — стойкость к сухому хлору и хлористому водороду при температуре применения до 650 °C.

• Хорошая стойкость в восстановительных, окислительных и азотирующих средах.
• Стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением при комнатной и повышенной температуре.
• Отличная стойкость к сухому хлору и газообразному хлористому водороду.
• Хорошие механические свойства при отрицательных, комнатных и высоких температурах.
• Хорошая прочность на ползучесть; рекомендуется для сред с температурой выше 700 °C.

При высоких температурах отожжённый и обработанный раствором сплав стойкий к окислительному шелушению и сохраняет высокую прочность на воздухе. Он также выдерживает аммиак, азотирующие и цементирующие среды, но при чередовании окислительных и восстановительных условий некоторые окислительные среды способны вызывать коррозию сплава.

Области применения и перспективы

Inconel 600 применяют там, где оборудование контактирует с горячими и агрессивными средами. Основные области применения:

• Термопарные гильзы в коррозионных атмосферах.
• Производство мономера винилхлорида: стойкость к хлору, хлористому водороду, окислению и цементации.
• Перевод оксида урана в гексафторид: стойкость к фтористому водороду.
• Производство и применение коррозионно-активных щелочных металлов, особенно в средах с сульфидами.
• Получение диоксида титана хлорным методом.
• Производство органических и неорганических хлоридов и фторидов: стойкость к хлору и фтору.
• Ядерные реакторы и контуры с водой высокой чистоты.
• Реторты и детали печей термообработки, особенно в атмосферах цементации и азотирования.
• Каталитические регенераторы нефтехимических установок при температуре выше 700 °C — для более длительного срока службы.

В крепёжных изделиях винты и болты из Inconel 600 применяют в аэрокосмической, атомной, химической промышленности и оборудовании для термообработки. На высокотемпературных линиях их ставят на трубные фланцы и другие болтовые соединения в коррозионных средах: детали двигателей и горячего газового тракта, крепёж реакторов, нефтехимическое оборудование с хлоридными средами, крепёж печей, подверженный окислению при высокой температуре.

Спрос на Inconel 600 растёт по мере ужесточения условий работы. Основные тенденции развития:

• Сплавы с более высокими характеристиками для более жёстких условий работы.
• Аддитивные и другие передовые технологии: выше эффективность, ниже издержки на производство.
• Более чистое производство и лучшая переработка при ужесточении экологических норм.
• Расширение применения в новых отраслях — аэрокосмической технике и электромобилях.

Вопросы и ответы

Что такое Inconel 600?

Inconel 600 — сплав на основе никеля, хрома и железа с гранецентрированной кубической решёткой. Он сочетает прочность при высоких температурах со стойкостью к окислению и коррозии.

При какой температуре работает Inconel 600?

Сплав противостоит сухому хлору и хлористому водороду до 650 °C, а благодаря хорошей прочности на ползучесть рекомендуется для рабочих сред с температурой выше 700 °C.

Каким кислотам противостоит Inconel 600?

Очень высокая стойкость в органических кислотах — уксусной, муравьиной и стеариновой, умеренная в неорганических и превосходная в воде высокой чистоты контуров ядерных реакторов.

Чем отличаются отожжённый и обработанный раствором Inconel 600?

После отжига Rm 550 N/mm², Rp0.2 240 N/mm², удлинение A5 30 % и твёрдость ≤195 HB. После растворного упрочнения прочность ниже — Rm 500 N/mm² и Rp0.2 180 N/mm², но удлинение растёт до 35 % при твёрдости ≤185 HB.