Monel K500 vs Inconel 718: Poređenje legure nikla visoke{2}}vrste za brodske pričvršćivače

Šta su Monel K-500 i Inconel 718 i po čemu se razlikuju njihovi mehanizmi za jačanje?

Monel K-500 je legura nikla-bakara ojačana dodatkom aluminijuma i titanijuma kako bi se formirali gama-primarni (Ni3(Ti,Al)) precipitati, dok je Inconel 718 nikl-gvožđe-ojačana prvenstveno legurom hroma{7} hrom niobij{8} gama-dvostruki-prime (Ni3Nb) - fundamentalno drugačija osnovna hemija (bakar naspram hroma kao glavnog legirajućeg partnera nikla) koja pokreće većinu praktičnih razlika obrađenih u ovom članku.

Izvor: Tehnički bilteni Korporacije Special Metals SMC-062 (MONEL legura K-500) i SMC-045 (INCONEL legura 718).

K-500-ova hemija na bazi bakra-je ono što mu daje otpornost na morsku vodu porodice Monel-; Sadržaj hroma u 718 je ono što mu daje širu otpornost na kiseline i oksidaciju-pri visokim temperaturama, ali ga čini hemijski bližim porodicama nehrđajućeg{7}}čelika i superlegura nego porodici Monel. Obje legure postižu visoku čvrstoću kroz isti opći princip starenja-otvrdnjavanja - taloženjem fine, koherentne intermetalne faze kroz žarenje otopinom praćenog kontroliranim starenjem - ali specifični talog, njegova kinetika i njegove praktične posljedice za zavarivanje i ponašanje vodonika se bitno razlikuju, kao što je objašnjeno u kasnijim odjeljcima.

Kako se dvije legure upoređuju u čvrstoći za primjenu učvršćivača?

Inconel 718 isporučuje značajno veću zagarantovanu čvrstoću od Monela K-500 na nivou specifikacije koji je najrelevantniji za pričvršćivače: AMS 5663 zahtijeva minimalnu vlačnu čvrstoću od 180 ksi (1.241 MPa) i minimalnu snagu od 150 ksi (1.034 MPa) za 718{1}{1}{0}1} specifičan brzi K{1}{0}1} F{1} zahtijeva samo 130 ksi (896 MPa) minimalnu vlačnu snagu i 90 ksi (620 MPa) minimalnu snagu.

Izvor: zahtjevi ASTM F468 zatvarača za UNS N05500; SAE AMS 5663 zahtjevi za UNS N07718; Tehnički bilten Special Metals Corporation SMC-062 za širi raspon svojstava K-500.

Ova otprilike 1,4x zatezna prednost i 1,7x prednost čvrstoće tečenja za 718 je stvarna, kvantificirana razlika, a ne marginalna - to znači da manji-pričvršćivač 718 prečnika može nositi isto opterećenje kao veći K-500 zatvarač, što je direktno bitno za težinu i hardware.} Raspon svojstava K-500 vlastitog mlin-forma (tabela 6 njegovog biltena o specijalnim metalima) može dostići veće brojke u specifičnim hladno vučenim, potpuno ostarjelim uvjetima, ali ASTM F468 minimum specifičan za pričvršćivač je broj koji regulira nabavku i dizajn posebno za vijke.

Kako se dvije legure upoređuju u općoj otpornosti na koroziju u morskoj vodi?

Otpornost Monela K-500 na koroziju je, prema vlastitim riječima Special Metals-a, "značajno ekvivalentna leguri 400" - odlična u tekućoj morskoj vodi, sa tendencijom ka pittingu samo u stajaćoj ili sporo-vodi koja se kreće {{9}is1, dok Inconel navodi da svi proizvođači navode " nije toliko otporan na koroziju u pukotinama kao legure 625, 625LCF i 725", što ga čini relativno slabijim od njih, posebno u uvjetima uske pukotine, stagnirajuće morske vode.

Ovo je zaista korisna, često{0}}zanemarena razlika: često se pretpostavlja da je 718 korozija-superiornija od svake legure koje ima-snage, ali Special Metals vlastita pukotina u morskoj vodi-poređenje korozije ga svrstava iza nekoliko vlastitih} Inconelmi{5 stable Za brodske učvršćivače posebno - koji po svojoj prirodi stvaraju pukotine na spoju spoja, ispod podloški i na korijenima navoja - ova pukotina-koroziona razlika je direktno relevantna, i ne bi se trebalo pretpostaviti da je korozijska performansa nijedne legure superiornija u cijeloj ploči bez provjere specifičnog načina kvara u pitanju.

Da li su i Monel K-500 i Inconel 718 pod katodnom zaštitom osjetljivi na vodoničnu krtost?

Da - i ovo je jedina najvažnija činjenica u ovom poređenju. Recenzirana -istraživačka dokumentacija NACE-a i Ministarstva energetike SAD-a (OSTI) da je normalan rad sistema katodne zaštite uzrokovao krhkost hidrogenom podmorskih vijaka napravljenih od Monela K-500, a da je naknadno-sporo{8}}ispitivanje-ispitivanja brzine naprezanja pokazalo isti katodni{10}produkcijski{10}proizvod{1}4} krtost koja utiče na Inconel 718, Inconel X-750, Ferralium 255, čelik visoke čvrstoće i 13% legura hroma.

Materijali za koje je potvrđeno da NISU krhki pod istim ispitnim uslovima katodne{0}}zaštite bili su berilij bakar, A-286 čelik, Beta-C titanijum i čelik koji se održava na relativno niskoj granici tečenja od 115 ksi (793 MPa) - ne obuhvata ni jedan od ovih kratkih članaka. Ovo je kritična korekcija uobičajene pretpostavke u pomorskom i offshore inženjeringu: prebacivanje zatvarača sa Monel K-500 na Inconel 718 samo po sebi ne uklanja rizik od vodonične krtosti katodne-zaštite. Obje legure razvijaju svoju čvrstoću -klase zavrtnja kroz očvršćavanje u dobi do relativno tvrdog,-uvjeta visoke čvrstoće, a ta kombinacija visoke čvrstoće/tvrdoće sa upijanjem vodonika pod katodnom polarizacijom - a ne specifična porodica legura - pokreće ovaj način kvara.

Dokumentirani kvarovi K-500 podmorskih vijaka praćeni su do međugranularnog pucanja u skladu s krhkošću vodonika od katodne polarizacije, posebno kada su spojeni na aluminijske žrtvene anodama; sporo-deformisanje-ispitivanje na materijalu od stvarnog neuspjelog zavrtnja reproducira površine loma koje se usko podudaraju sa kvarovima na terenu. Odvojeno istraživanje je takođe identifikovalo pucanje vodonikom potpomognuto okolinom u starom K-500 izloženom morskoj vodi i spojenom sa cinkom, čak i bez spoljašnjeg impresioniranog sistema katodne zaštite, kada se nivoi rastvorenog vodonika nakupljaju tokom dužeg izlaganja.

Koju granicu tvrdoće treba poštovati brodski učvršćivač u ovim legurama?

Za Monel K-500, smjernice za industrijsku praksu i standarde su se približile ograničavanju tvrdoće starenja na otprilike 34-35 HRC maksimuma za katodno zaštićene ili kiselo{8}}uslužne vijke - NACE MR0175/ISO 15156 navodi K-500 HRC na niskim nivoima tvrdoće ili ispod njih kao niskim nivoima kvara, čak i na niskim nivoima 35 25 HRC pod stalnim opterećenjem i katodnom polarizacijom, što znači da plafon tvrdoće smanjuje, ali ne eliminiše rizik.

Ova nijansa je bitna: jedna -recenzirana historija slučaja opisuje valjane-navoje K-500 vijaka, žarenih i ostarjelih na relativno skromnih 25 HRC - ispod uobičajeno citiranog limita od 35 HRC - koji je još uvijek bio neuspješan nakon opterećenja i nakon polarnog rada oko jedne godine održavanja 60% granice tečenja. To ne znači da su granice tvrdoće beskorisne; veća tvrdoća je snažno povezana s povećanom osjetljivošću i bržim rastom pukotina, a zadržavanje ispod 34-35 HRC ostaje standardna praksa smanjenja rizika.

To znači da se sam certifikat o tvrdoći nikada ne smije tretirati kao dokaz da je K-500 (ili 718) zatvarač imun na vodoničnu krtost u katodno zaštićenoj upotrebi - sam katodni potencijal, nivo opterećenja i trajanje izloženosti su važni uz tvrdoću.

Koju leguru je lakše zavariti i popraviti?

Inconel 718 je jedna od legura nikla koji se više mogu zavariti u dobi{1}}kaljice jer se njegova gama-dvostruka-faza osnovnog ojačanja formira polako, ali Monel K-500 zavarenih spojeva napravljenih sa vlastitim preporučenim punilom legure (Monel Fillerexp Metal 60} stoga ne mogu odgovarati čvrstoći{80} 60) kaljeni K-500 osnovni metal - postizanje odgovarajuće čvrstoće zahtijeva drugačiji metal za punjenje odgovarajućeg sastava koji sam Special Metals ne isporučuje.

Special Metals to direktno navodi: "zavareni spojevi se ne očvršćuju starenjem i stoga nemaju čvrstoću koja odgovara čvrstoći očvrslog osnovnog metala. Zavareni dijelovi koji zahtijevaju čvrstoću sličnu ostarjelom osnovnom metalu trebaju se nanijeti dodatnim metalom odgovarajućeg sastava koji je dostupan kod drugih dobavljača." Ovo je značajna praktična razlika za popravak zatvarača, naknadnu ugradnju ili ugrađeni- hardver: popravak šava K-500 korištenjem standardnog metala za punjenje će ostaviti mehanički slabiju zonu osim ako se ne podudara specijalizirano punilo i potpuno naknadno -rješenje zavarivanja-žarenja-i ciklusa starenja namjerno planiramo, dok planiramo više ciklusa17 (detaljnije obrađeno u pratećem članku o 718 kovanju i termičkoj obradi) općenito omogućava jednostavniji put natrag do pune čvrstoće.

Za koji temperaturni opseg je svaka legura pogodna?

Praktični plafon Monel K-500 je oko 500 stepeni F (260 stepeni ) - temperatura na kojoj podaci o prolećnoj relaksaciji ukazuju na neprihvatljiv gubitak svojstva tokom vremena - dok Inconel 718 ostaje koristan kontinuirano do otprilike 1.300 stepeni F (704 stepena) pre svoje sopstvene faze{10} gauble1} počinje transformirati u ne-ojačavajuću delta fazu, dajući 718 dramatično širi servisni period pri visokim temperaturama.

Obje legure imaju izuzetne performanse na kriogenim temperaturama, zadržavajući duktilnost i žilavost bez prijelaza duktilnog-u-prelaza čak i blizu temperatura tečnog vodonika za K-500, što je jedan od razloga zašto se obje legure koriste u kriogenom i nisko-pomorskom hardveru i aerosvemirskom hardveru. Ali za bilo koju primjenu brodskih zatvarača s realističnim-izloženim temperaturama - motorom-susjednim hardverom, izduvnim{12}}susjednim fitinzima ili procesnom opremom koja radi na vrućem - 718 stropu čini ga jedinim vjerodostojnim izborom od ta dva; K-500 iznad otprilike 500 stepeni F progresivno gubi svojstva za koje je osmišljeno očvršćavanje sa starenjem.

Da li je nemagnetno svojstvo Monela K-500 prednost za određene brodske spone?

Da - Monel K-500 je praktički nemagnetičan čak i na niskim temperaturama (relativna permeabilnost oko 1,001-1,002), osobinu koju Special Metals posebno ističe za opremu za istraživanje naftnih-bušotina i elektronske komponente, i ovo ostaje originalna, prepoznatljiva prednost za više konvencionalnih magnetnih materijala. pomorsku opremu kao što su kućišta kompasa, hardver za čišćenje mina i protumjera, te osjetljiva kućišta za instrumente.

Special Metals također napominje praktično upozorenje: tanak, magnetski, površinski film bogat niklom-može se razviti tokom obrade ako se aluminij i bakar selektivno oksidiraju na površini, posebno na tankoj žici ili traci, ali ovaj film se može ukloniti kiseljenjem ili svijetlim potapanjem kako bi se vratila nemagnetna svojstva rasutog materijala. Ovo je detalj specifikacije vrijedan potvrde pri prijemu za bilo koju aplikaciju u kojoj su nemagnetne performanse teški zahtjev, jer bi se površinski artefakt od obrade u suprotnom mogao zamijeniti sa problemom s velikim materijalom.

Koji standardi regulišu svaku leguru za nabavku brodskih zatvarača?

Monel K-500 pričvršćivači su najčešće specificirani prema ASTM B865 (šipka i šipka) i ASTM F468 (specifični zahtjevi za pričvršćivače), pri čemu QQ-N-286 Revizija G dodaje zahtjeve za ispitivanje male brzine posebno za pomorsku upotrebu; Inconel 718 pričvršćivači su specificirani prema AMS 5662/5663 i ASTM B637, pri čemu obje legure dodatno upućuju na NACE MR0175/ISO 15156 za kiselu i katodnu zaštitu.

Izvor: zahtjevi ASTM B865, ASTM F468 i QQ-N-286 za UNS N05500; SAE AMS 5662/5663 i ASTM B637 za UNS N07718; NACE MR0175/ISO 15156 liste tvrdoće; Tehnički bilteni Special Metals Corporation SMC-062 i SMC-045.

Koju leguru treba navesti za brodske učvršćivače?

Navedite Inconel 718 gdje je potrebna veća čvrstoća, manji/lakši zatvarač za dato opterećenje ili usluga na povišenoj{1}}temperaturi, pod uvjetom da je interakcija katodne zaštite projekta u potpunosti projektirana; navedite Monel K-500 gdje njegova utvrđena pomorska dostignuća, nemagnetna svojstva i adekvatna čvrstoća zadovoljavaju primjenu, sa tvrdoćom koja se održava na prihvaćenom plafonu od 34-35 HRC za bilo koju katodnu zaštitu ili upotrebu u kiselom stanju.

• Odaberite Inconel 718 za:Aplikacije kojima je potreban najveći omjer čvrstoće-prema-težini ili pričvršćivači blizu opreme{2}}na povišenim temperaturama iznad K-500 praktičnog stropa od 500 stepeni F.
• Odaberite Inconel 718 za:Projekti u kojima se potpuna inženjerska kvalifikacija (kontrola tvrdoće, praćenje katodnog potencijala i/ili testiranje sporo{0}}deformacije-) može primijeniti za upravljanje dokumentovanim rizikom od vodonične krtosti katodne-zaštite koji se dijeli sa K-500.
• Odaberite Monel K-500 za:Pričvršćivači koji zahtijevaju nemagnetno svojstvo za senzore, kompas ili{1}}susjednu opremu za uklanjanje mina.
• Odaberite Monel K-500 za:Aplikacije u kojima K-500 decenijama povijesti pomorskih usluga, uspostavljena ASTM F468 specifikacija zatvarača i QQ-N-286 Revizija G protokol testiranja na moru pružaju dobro dokumentiran put kvalifikacije.

Za obe legure:Za OBJE legure u katodno zaštićenim ili podmorskim uslugama: držite tvrdoću starenja na prihvaćenom plafonu (manje od ili jednako 34-35 HRC za K-500 po NACE MR0175), pratite i ograničite potencijal katodne zaštite prema primjenjivim smjernicama (npr. NORSOK) i razmotrite pro- test za pro- Alternativa otpornosti na vodonik-na krhkost- (kao što je A-286 ili Beta-C titanijum) za najkritičnije pričvršćivače sa najvećim posljedicama.

Često postavljana pitanja

P: Da li je Inconel 718 imun na probleme vodonične krtosti koji su uticali na Monel K-500?

A: Ne. Peer{1}} je recenzirao istraživačke dokumente NACE-a i Ministarstva energetike SAD-a da je katodna zaštita uzrokovala krhkost vodonika u Inconel 718, kao iu Monel K-500, Inconel X-750, Ferralium 255, i čeliku visoke{10}}vrste pod ispitivanjem sporih deformacija. Zamjena legura sama po sebi ne otklanja ovaj rizik; mora biti projektovano okolo.

P: Koja se granica tvrdoće preporučuje za Monel K-500 brodske zatvarače?

A: Industrijska praksa i NACE MR0175/ISO 15156 obično ograničavaju K-500 na maksimalno 35 HRC za katodno zaštićene ili kisele usluge, iako su se dokumentovani kvarovi dešavali čak i pri tvrdoći od 25 HRC pod stalnim opterećenjem, tako da granica tvrdoće smanjuje, ali ne eliminiše rizik.

P: Da li je Inconel 718 jači od Monela K-500?

A: Da. AMS 5663 zahtijeva minimalnu vlačnu čvrstoću od 180 ksi (1.241 MPa) za 718 naspram ASTM F468 minimum od 130 ksi (896 MPa) za K-500 pričvršćivače, a minimalna čvrstoća tečenja 718 (150 ksi/150 ksi/1,03) iznosi 0,07 oko 4 ksi. minimum specifikacije zatvarača (90 ksi/620 MPa).

P: Koja legura ima bolju otpornost na koroziju u morskoj vodi, Monel K-500 ili Inconel 718?

A: Zavisi od načina kvara. K-500 ima odličnu opću otpornost na morsku vodu u tekućim uvjetima (sa rizikom od udubljenja u stajaćoj vodi). U vlastitoj literaturi Special Metals-a navodi se da je Inconel 718 manje otporan na koroziju u pukotinama od Inconela 625, 625LCF, a 725 - je relevantna slabost s obzirom na to da spojevi zatvarača inherentno stvaraju pukotine.

P: Da li Monel K-500 popravke zavara mogu odgovarati čvrstoći originalnog očvrslog osnovnog metala?

A: Ne sa standardnim preporučenim dodatnim metalom. Special Metals navodi da zavari napravljeni sa Monel Filler Metalom 60 ne mogu se očvrsnuti u starosti-i neće odgovarati čvrstoći očvrslog osnovnog metala; da bi se postigla odgovarajuća čvrstoća, potreban je specijalni metalni materijal koji se podudara sa-kompozicijom od drugog dobavljača plus kompletno rješenje-žarenje-i-ciklus starenja.

P: Koja je maksimalna radna temperatura za Monel K-500 zatvarače?

A: Približno 500 stepeni F (260 stepeni), na osnovu podataka o relaksaciji proleća koji pokazuju neprihvatljiv gubitak imovine iznad te tačke. Inconel 718 ostaje kontinualno koristan do otprilike 1300 stepeni F (704 stepena), što ga čini odgovarajućim izborom za bilo koju primjenu na morskom zatvaraču na povišenoj{7}}temperaturi.