Nikelj 200 proti niklju 201: Nizka vsebnost ogljika in visoka-temperaturna storitev

Nikelj 200 in nikelj 201 sta komercialno čist (najmanj 99,6 %) obdelan nikelj, vendar majhna razlika v vsebnosti ogljika - precej pod enim odstotkom - določa, ali komponenta ostane duktilna ali postane krhka pri povišani temperaturi. Ta vodnik natančno pojasnjuje, kaj ta razlika pomeni za izbiro materiala, izdelavo in življenjsko dobo.

Kakšna je bistvena razlika med nikljem 200 in nikljem 201?

Nikelj 200 (UNS N02200) in nikelj 201 (UNS N02201) sta komercialno čisti kovani zlitini niklja z enako osnovno sestavo, vendar ima nikelj 201 veliko nižjo največjo vsebnost ogljika - 0.02% v primerjavi z 0,15% za nikelj 200 -, kar preprečuje krhkost grafita pri visoki temperaturi in naredi nikelj 201 zahtevana izbira za neprekinjeno delovanje nad 600 stopinj F (315 stopinj).

Oba razreda vsebujeta vsaj 99,0 % niklja (običajno 99,6 % ali več v komercialnih izdelkih), z majhnimi, strogo nadzorovanimi dodatki mangana, železa in bakra. Ogljik je tisti element, ki je namerno omejen daleč pod svojo običajno raven v niklju 201, ker se pri visoki temperaturi ogljik v teh dveh razredih - obnaša zelo različno, kar ima resnične posledice za trdnost in žilavost.

Tabela 1. Mejne vrednosti kemične sestave po ASTM B160 / B162 (vrednosti so masni odstotki).

Za kaj je nikelj 200 najbolje uporabiti?

Nikelj 200 je najbolj primeren za aplikacije pri sobni- in zmerni-temperaturi, ki zahtevajo odlično odpornost proti koroziji, visoko toplotno in električno prevodnost ter enostavnost izdelave -, vključno z ravnanjem s kavstično sodo, predelavo hrane ter elektronskimi in električnimi komponentami.

Višja dovoljena vsebnost ogljika v niklju 200 ni napaka -, ampak preprosto pomeni, da kakovost ni bila nikoli namenjena za dolgotrajno uporabo pri visokih-temperaturah. Pod približno 600 stopinj F (315 stopinj) vsebnost ogljika nima bistvenega vpliva na mehansko obnašanje, zato Nickel 200 deluje odlično in običajno stane manj za proizvodnjo kot strožje-nadzorovan Nickel 201.

Tipične aplikacije niklja 200

• Kavstična soda (natrijev hidroksid) in oprema za ravnanje z alkalijami
• Oprema-za predelavo hrane, ki zahteva nizko kovinsko onesnaženje
• Električne in elektronske komponente (žice, konektorji, oklopi)
• Kemični transportni bobni in torbe za-izdelke visoke čistosti
• Morske in sladkovodne komponente pod 600 stopinj F (315 stopinj )

Kaj je nikelj 201 in zakaj se uporablja pri visokih temperaturah?

Nikelj 201je nizko{0}}ogljična različica komercialno čistega niklja, proizvedena posebej za odpornost na grafitizacijo in krhkost nad 600 stopinj F (315 stopinj), zaradi česar je standardna kakovost za dele peči, visoko{3}}temperaturno procesno opremo in katero koli nikljevo komponento, ki bo med delovanjem vzdrževala toploto.

Pri temperaturah nad približno 600 stopinj F (315 stopinj) se lahko ogljik v niklju 200 izloči iz trdne raztopine kot grafit in se koncentrira na mejah zrn.

Ta grafitni ogljik ne utrjuje kovine tako, kot karbidi krepijo jeklo -, namesto tega tvori mrežo šibkih točk, ki močno zmanjša duktilnost in udarno žilavost, način porušitve, ki se običajno imenuje visoko-temperaturna krhkost. Ker je vsebnost ogljika v niklju 201 omejena na 0,02 %, ni dovolj ogljika, da bi tvoril škodljivo grafitno mrežo, zato zlitina ohrani svojo duktilnost in žilavost tudi po daljši izpostavljenosti visokim-temperaturam.

Tipične aplikacije niklja 201

• Sestavni deli peči in oprema za toplotno-obdelavo
• Jedki uparjalniki in visokotemperaturne{0}}alkalne storitve
• Strojna oprema za elektronske cevi in-vakuumske peči
• Oprema za kemično obdelavo, ki deluje nad 600 stopinj F (315 stopinj)
• Varjeni sklopi, ki se po-varjenju ali-delovanju segrejejo nad 600 stopinj F (315 stopinj )

Kako vsebnost ogljika povzroča visoko-temperaturno krhkost?

Vsebnost ogljika nadzoruje tveganje krhkosti, ker ima nikelj zelo nizko trdno topnost ogljika pri visoki temperaturi; presežek ogljika se obori kot grafit vzdolž meja zrn in več ko je ogljika prisotnega, gostejše in bolj škodljivo postane ta grafitna mreža.

To je problem topnosti, ne problem moči. Za razliko od jekla, kjer ogljik tvori trde, ojačevalne karbide, ogljik v niklju preprosto presega tisto, kar kovina lahko zadrži v raztopini, ko se temperatura dvigne, in nato izpade kot mehak, šibak grafit. Praktične posledice izbire ocene so neposredne:

Nikelj 201 (0,02 % C max): Ogljik ostane dovolj nizek, da nastane malo ali nič grafita, tudi po dolgotrajni izpostavljenosti nad 600 stopinj F (315 stopinj ). Ohranjena je duktilnost in žilavost.

Nikelj 200 (0,15 % C max): vsebnost ogljika je dovolj visoka, da postane obarjanje grafita verjetno nad 600 stopinj F (315 stopinj), zlasti pri počasnem ohlajanju ali dolgih časih zadrževanja, kar povzroči merljivo izgubo udarne žilavosti in duktilnosti.

Zato se mejna vrednost 600 stopinj F (315 stopinj) obravnava kot trda meja v specifikacijah in praksi načrtovanja, ne pa kot groba smernica: pod njo je katera koli stopnja zanesljiva; nad njim se priporoča samo nikelj 201 za trajno delovanje.

Kakšne so mehanske in fizikalne razlike med nikljem 200 in nikljem 201?

Pri sobni temperaturi imata nikelj 200 in nikelj 201 v bistvu enake mehanske in fizikalne lastnosti; razlika postane pomembna šele po daljši izpostavljenosti nad 600 stopinj F (315 stopinj), kjer nikelj 200 izgubi duktilnost in žilavost, medtem ko nikelj 201 ohrani oboje.

Tabela 2. Reprezentativne mehanske in fizikalne lastnosti po ASTM B160 / B161 / B162.

Katero stopnjo bi morali izbrati za svojo prijavo?

IzberiteNikelj 200za stroškovno-učinkovito storitev pri sobni- do zmerni-temperaturi v jedkih ali visoko{3}}prevodnih aplikacijah; izberite nikelj 201 za katero koli komponento, ki neprekinjeno deluje nad 600 stopinj F (315 stopinj), ali za zvarje, ki bodo po tem doživljali trajno vročino.

Tabela 3. Hitri-priročnik za izbiro ocene.

Ko je zasnova blizu praga 600 stopinj F (315 stopinj) ali ko bo komponenta med obratovanjem varjena in segreta, je varnejša in standardna praksa določitev niklja 201 namesto tveganja grafitizacije v niklju 200. Skromna razlika v stroških med obema razredoma je majhna v primerjavi s stroški krhke okvare med-delovanjem.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kratki, občasni izleti nad 600 stopinj F (315 stopinj ) so na splošno dovoljeni, saj je grafitizacija proces- in temperature-odvisen od časa. Nikelj 200 pa ni priporočljiv za neprekinjeno ali ponavljajočo se uporabo nad tem pragom, kjer kumulativna izpostavljenost poveča tveganje za krhkost.

Ali je nikelj 201 dražji od niklja 200?

Nikelj 201 ima običajno skromno višjo ceno v primerjavi z nikljem 200, kar odraža dodatno rafiniranje, potrebno za zadrževanje ogljika na ali pod 0,02 %. Pri visoko{4}}temperaturnih aplikacijah je ta premija majhna v primerjavi s stroški prezgodnje odpovedi zaradi grafitne krhkosti.

Ali imata nikelj 200 in nikelj 201 enako odpornost proti koroziji?

ja Odpornost proti koroziji v obeh razredih izhaja iz same nikljeve matrice, ne iz vsebnosti ogljika, zato sta nikelj 200 in nikelj 201 enakovredna v jedki, nevtralni soli ter številnih organskih in -živilskih okoljih.

Ali je mogoče nikelj 201 variti brez posebnih previdnostnih ukrepov?

Nikelj 201 vari z uporabo standardnih postopkov varjenja niklja in dodajnih kovin, njegova nizka vsebnost ogljika pa v primerjavi z varjenjem niklja 200 dejansko zmanjša tveganje krhkosti-prizadetega-območja. Standardni varnostni ukrepi za čistočo in zaščito za čisti nikelj še vedno veljajo.

Kako se odkrije ali prepreči grafitizacija v niklju 200?

Grafitizacijo običajno prepoznamo z metalografskim pregledom ali izgubo udarne žilavosti pri mehanskem preskušanju po izpostavljenosti visokim-temperaturam. Najbolj zanesljivo preprečevanje ni toplotna obdelava, temveč zamenjava materiala: navedba niklja 201 povsod, kjer bo trajna delovna temperatura presegla 600 stopinj F (315 stopinj).