英科洛伊(Incoloy) 800HT

英科洛伊(Incoloy) 800HT(UNS N08811)是800系列合金中控制最为严格的型号。其铝钛含量范围为0.85-1.20%,远高于800H允许的0.30-1.20%。此外,它还保持了ASTM No. 5规定的粗晶粒尺寸。这些英素共同造就了该系列合金在900℃以上使用温度下最高的蠕变强度和应力断裂强度。

1. 化学成分

下表列出了Incoloy 800HT的元素含量限制。其与800H的区别在于,800HT的Al+Ti最低含量提高至0.85%,且晶粒要求较粗。

材质 UNS
牌号
标准
(Pipe)
化学成分(最大值)
C Mn P S Si Ni Cr Mo Cu Fe Ti Al Al+Ti
Incoloy 800HT N08811 B407 0.06-0.10 ≤1.50 ≤0.045 ≤0.015 ≤1.00 30.0-35.0 19.0-23.0 / ≤0.75 ≥ 39.5 0.25-0.6 0.25-0.6 0.85-1.20

晶粒尺寸要求:平均晶粒尺寸必须达到 ASTM 5 号或更粗(符合 ASTM E112 标准)。此要求与较高的 Al+Ti 含量相结合,共同定义了 800HT 的微观结构条件。

2. 机械性能

以下数值适用于固溶退火且晶粒粗化的Incoloy 800HT合金。在高于900℃的等效应力水平下,800HT合金的蠕变断裂寿命优于800H合金。

材质 条件和尺寸 标准 抗拉强度,
MPa(ksi)
屈服强度,
MPa(ksi)
伸长率,
%
硬度
N08811 热退火或冷加工退火 B407 ≥450(65) ≥170(25) ≥30 HBW ≤ 175
HRB ≤ 75

注:室温下的最低性能相当于 800 和 800H。800HT 的优势仅在高于 850 °C 的高温蠕变、应力断裂和长期氧化试验中才会显现出来。

3. 同等成绩

下表列出了 Incoloy 800HT(UNS N08811)与其在国际材料标准中的对应牌号。800H 和 800HT 均属于 UNS N0881x 系列,但它们的 ASTM 子牌号有所不同。

材质 UNS牌号 GB JIS ISO DIN/EN GOST
ISC NEW
Incoloy 800HT N08811 - NS112 NCF800HT - 1.4859 -

4. 主要技术优势

  • 最大化γ'相析出以提高抗蠕变性能:Incoloy 800HT中Al+Ti的最低含量达到0.85%,使其在高温服役期间产生的γ'相析出物体积分数高于800H。这些共格析出物能够阻碍位错运动和晶界滑动,从而延长金属在900℃以上温度下的蠕变断裂寿命。
  • 铝含量提高,抗氧化性能更佳:800HT钢底铝含量较高,有利于在氧化铬外层氧化皮下方形成富含氧化铝的内氧化层。这提高了氧化皮的附着力,并降低了在空气和含水蒸气环境中长时间暴露于900℃以上高温下的金属烧蚀率。
  • ASME规范中极端温度下的许用应力:Incoloy 800HT是800系列合金中ASME高温许用应力最高的合金。在ASME第一卷和第八卷第一分册的设计中,它是金属温度在760°C至980°C之间工作的压力部件的规范指定用材。
  • 技术说明:尽管Incoloy 800HT与800H的标称成分范围相同,但在ASME规范应用中两者不可互换。它们的许用应力分别列于不同的表格中。订购文件中必须明确注明UNS N08811,以确保工厂认证中满足正确的Al+Ti含量下限要求。

5. 通用制造标准

  • ASTM B407:镍铁铬合金无缝管材标准规范(UNS N08800、N08810、N08811)。涵盖所有无缝管状的Incoloy 800HT,并规定了化学成分、晶粒尺寸和力学性能测试的要求。
  • ASTM B423:无缝管材标准规范,镍铁铬钼铜合金(适用于相关英科洛伊合金系列产品)。

ASME 标准:

  • ASME SB-407:ASME锅炉规范中与ASTM B407等效的标准
  • ASME 第二卷 B 部分:N08811 材料规范及高温许用应力表

DIN/EN 标准:

  • EN 10216-5:用于压力用途的无缝钢管,镍合金牌号(材料编号 1.4959)
  • DIN 17459:镍合金无缝圆管

JIS标准:

  • JIS H 4552:镍及镍合金无缝管材

GB/T标准:

  • GB/T 15007:耐腐蚀合金牌号(NS1102HT牌号)
ASTM ASME EN/DIN JIS GB/T
ASTM B407 ASME SB-407 EN 10216-5 / DIN 17459 JIS H 4552 GB/T 15007

6. Primary Applications

  • 乙烯丙烯裂解炉辐射管:这是蒸汽裂解炉中要求最高的管段。金属温度可达1000-1050℃,管寿命取决于蠕变断裂。800HT型发动机正是针对此应用场景而开发的。
  • 高温氢重整:蒸汽甲烷重整器中的出口软管和输送管线,其蠕变载荷、渗碳重整气体和循环热应力共同作用,造就了石化行业中最严酷的运行环境之一。
  • 核工艺热应用:高温气冷堆 (HTGR) 和超高温堆 (VHTR) 设计中的中间换热器管,其中 ASME 规范要求 N08811 具有经过验证的高蠕变强度。
  • 垃圾焚烧发电锅炉中的过热器管:城市固体垃圾焚烧炉和生物质锅炉最高温度阶段的管材,其中火侧腐蚀、氧化和蠕变同时作为设计约束。
  • 直接还原铁(DRI)竖炉:直接还原装置中,使用还原性重整气体在金属温度超过 850 °C 的条件下运行的气体分配集管和内部结构管。
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