ท่อ Inconel 718 (UNS N07718): การแข็งตัวของฝน, AMS 5663 และซองบริการ

Inconel 718 เป็นโลหะผสมนิกเกิลหายากที่ไม่มีความแข็งแกร่งจนกว่าตัวบำบัดความร้อนจะสร้างมันขึ้นมา ในสภาวะอบอ่อน มันจะเป็นวัสดุระดับปานกลาง 1000 MPa- หลังจากการบำบัดด้วยการตกตะกอนสองขั้นตอน- จะมีแรงดึงขั้นต่ำ 1270 MPa โดยให้ผลผลิตมากกว่า 1,030 MPa และความแตกต่างนั้นเป็นเหตุผลทั้งหมดที่โลหะผสมถูกระบุไว้ในเครื่องจักรที่หมุนและอุปกรณ์แรงดัน

อินโคเนล 718 คืออะไร

อินโคเนล 718 (UNS N07718, EN 2.4668)คือโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ชุบแข็งได้-โครเมียม-ที่เสริมความแข็งแกร่งด้วยเฟสระหว่างโลหะสองเฟส: แกมมาดับเบิ้ล-ไพรม์ (g″, Ni3Nb) เป็นเฟสการชุบแข็งปฐมภูมิ และแกมมาไพรม์ (g′, Ni3(Al,Ti)) เป็นเฟสรอง

โลหะผสมนี้ถือว่าไม่ปกติในบรรดาซูเปอร์อัลลอยนิกเกิลตรงที่อายุ-การตอบสนองการแข็งตัวนั้นช้า ซึ่งทำให้สามารถเชื่อมได้โดยไม่มีการแตกร้าวที่ทำให้เกิดภัยพิบัติอย่างรวดเร็ว-โลหะผสมที่แก่เร็ว เช่น X-750 โดยจะรักษาความแข็งแรงสูงจากอุณหภูมิไครโอเจนิกส์ได้สูงถึงประมาณ 650 องศา (1200 องศา F) ซึ่งเป็นขอบเขตการใช้งานที่เอกสารข้อมูลทางเทคนิคส่วนใหญ่เสนอราคาสำหรับการบริการระยะยาว

องค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบด้านล่างคือซองการยอมรับมาตรฐานที่ใช้โดย AMS 5662 / AMS 5663 และ ASTM B637 สำหรับแท่งเหล็กและการตีขึ้นรูป ไนโอเบียมเป็นองค์ประกอบที่กำหนด: ก่อให้เกิดตะกอนไนโอเบียมแกมมาสองเท่า-ในช่วงอายุ และช่วงของมันถูกควบคุมอย่างเข้มงวดเนื่องจากไนโอเบียมน้อยเกินไปจะช่วยลดการตอบสนองต่อการแข็งตัว ในขณะที่มากเกินไปส่งเสริมการแยกตัวและระยะ Laves เหล็กไม่ใช่สิ่งเจือปนที่นี่ แต่เป็นองค์ประกอบที่สมดุลซึ่งช่วยชะลอการตอบสนองของความชราและปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป

กลไกการตกตะกอน: เหตุใดการบำบัดด้วยความร้อนจึงสร้างความแข็งแกร่ง

ในสภาวะอบอ่อน Inconel 718 เป็นโลหะผสมของสารละลายที่เป็นของแข็ง-ซึ่งมีความแข็งแรงปานกลาง โดยมีแรงดึงขั้นต่ำประมาณ 1,030 MPa ในสภาวะ AMS 5662

การบำบัดความร้อนด้วยการตกตะกอนจะทำให้โลหะผสมมีแรงดึงขั้นต่ำที่ 185 ksi (1276 MPa) เพราะมันบังคับให้สองสิ่งเกิดขึ้นในโครงสร้างจุลภาค: อะตอมของไนโอเบียม ไทเทเนียม และอะลูมิเนียม ซึ่งถูกละลายในเมทริกซ์หลังการบำบัดสารละลาย จะออกมาจากสารละลายเป็นอนุภาค Ni3Nb และ Ni3(Al,Ti) ระดับนาโนเมตร และอนุภาคเหล่านั้นจะตรึงการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ซึ่งอาจทำให้พลาสติกเสียรูปได้

วงจรการชราภาพสอง-เกิดขึ้นเนื่องจากทั้งสองระยะตอบสนองที่อุณหภูมิต่างกัน ขั้นตอนแรกที่อุณหภูมิ 1325 องศา F จะนิวเคลียสของระยะ g″ และระยะที่สองที่อุณหภูมิ 1150 องศา F จะปล่อยให้มีขนาดที่ทำให้เกิดความสมดุลของความแข็งแกร่งที่เหมาะสมที่สุด- การข้ามหรือลดขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งจะทำให้โลหะผสมอยู่ภายใต้-การชุบแข็ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมบันทึกการบำบัดความร้อน-จึงมีความสำคัญสำหรับ 718 มากกว่าโลหะผสมนิกเกิลอื่นๆ เกือบทั้งหมด

เงื่อนไขการจัดส่ง: AMS 5662, AMS 5663 และ AMS 5664

เงื่อนไข AMS สามประการมีอิทธิพลต่อการจัดซื้อแท่ง Inconel 718 การตีขึ้นรูป และท่อ พวกมันเป็นเคมีชนิดเดียวกัน ความแตกต่างทั้งหมดอยู่ที่สถานะการบำบัดความร้อน- และแต่ละอย่างก็มีงานที่แตกต่างกันในห่วงโซ่อุปทาน

สำหรับอุปกรณ์ท่อและอุปกรณ์รับแรงดัน ตรรกะในการจัดซื้อคือ: สั่งซื้อ AMS 5662 เมื่อชิ้นส่วนต้องผ่านการตัดเฉือนหรือโค้งงอก่อนและชุบแข็งในภายหลัง และสั่ง AMS 5663 เมื่อชิ้นส่วนถูกส่งมอบในสภาวะสุดท้าย

ข้อผิดพลาดในการจัดหาที่พบบ่อยคือการถามถึงท่อ AMS 5663 แล้วจึงทำการตัดเฉือนหรือ-ดัดท่อด้วยความเย็นใน-โรงเรือน ซึ่งทำงานได้-แข็งตัวและอาจบิดเบือนชิ้นส่วนที่เต็มกำลังเต็มที่แล้ว เส้นทางที่ถูกต้องสำหรับการตัดเฉือน-จาก-ชิ้นส่วนดิบคือ AMS 5662 ตามด้วยวงจรการชราภาพที่ได้รับการควบคุม

เส้นทางการบำบัดความร้อน

วงจรการแข็งตัวของการตกตะกอนมาตรฐานต่อ AMS 5663 เป็นการบำบัดสอง-ขั้นตอน การบำบัดสารละลายก่อนการชราภาพจะละลายองค์ประกอบที่แข็งตัวและกำหนดขนาดเกรน ขั้นตอนการชราจะเกิดนิวเคลียสและทำให้ตะกอนเติบโต

เส้นทาง 1325/1150 องศา F เป็นมาตรฐาน AMS หมายเหตุสำหรับผู้ผลิต: โลหะผสมจะแสดงการหดตัวประมาณ 0.0008 นิ้ว/นิ้ว หลังจากการแข็งตัวของฝน ดังนั้น-ขนาดการตัดเฉือนที่แม่นยำควรกำหนดไว้ก่อนที่จะเสื่อมสภาพ หรือการหดตัวซึ่งคิดเป็นค่าเผื่อการตัดเฉือน

ข้อมูลทางกายภาพและทางกล

ตารางด้านล่างนี้จะรวมค่าคงที่ทางกายภาพกับพฤติกรรมเชิงกลที่อุณหภูมิ -อุณหภูมิขั้นต่ำของห้องเป็นไปตามสัญญา ส่วนค่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น-เป็นค่าทั่วไปสำหรับแนวทางการออกแบบ

อุณหภูมิสูง-และพฤติกรรมการแช่แข็ง

โครงสร้างการตกตะกอนแบบเดียวกันที่ทำให้ 718 มีความแข็งแรงของอุณหภูมิห้อง-นั้นคงที่ที่ประมาณ 650 องศา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโลหะผสมจึงคงแรงดึงและความต้านทานการคืบที่ใช้ได้ในกังหันและช่วงหลุมเจาะ คุณสมบัติการบ่มโดยทั่วไปที่ 650 องศายังคงแสดงแรงดึงประมาณ 1100 MPa และประสิทธิภาพการแตกร้าวโดยเค้น-เป็นสาเหตุว่าทำไม 718 จึงเป็นโลหะผสมของฮาร์ดแวร์-ที่หมุนได้มาตรฐาน

ที่ปลายอีกด้านของซองจดหมาย เมทริกซ์ออสเทนนิติกไม่มีการเปลี่ยนแปลงแบบยืดหยุ่น-ถึง- เปราะ ดังนั้นโลหะผสมจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในถังแช่แข็งและวาล์วที่อุณหภูมิต่ำจนถึงอุณหภูมิไฮโดรเจนที่เป็นของเหลว- การผสมผสานนี้มีความแข็งแรงสูงทั้งที่อุณหภูมิสุดขั้วและมีความสามารถในการเชื่อมระหว่างนั้น เป็นเหตุผลที่ไม่มีโลหะผสมนิกเกิลอื่นๆ ที่ตรงกับข้อกำหนดในด้านการบินและอวกาศ น้ำมัน-และ-ก๊าซ

การเชื่อมและการผลิต

อินโคเนล 718เชื่อมด้วยตัวเติมฐานนิกเกิล-ในคลาส ERNiFeCr-2 (AWS A5.14) ซึ่งเป็นกลุ่มตัวเติม Inconel 718 ที่คุ้นเคย โลหะผสมสามารถเชื่อมได้ทั้งแบบอบอ่อนหรือแบบบ่ม การตอบสนองของการเสื่อมสภาพที่ช้าหมายความว่าโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-จะไม่แตกร้าวหลังจากการเชื่อมแบบเดียวกับที่โลหะผสมที่แก่เร็วทำ

เมื่อเชื่อมในสภาวะอบอ่อนแล้วจึงบ่ม เนื้อโลหะเชื่อมจะพัฒนาส่วนแบ่งขนาดใหญ่ของความแข็งแรงของโลหะฐาน- ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเชื่อมจึงได้รับการออกแบบตามปกติให้เป็นวัสดุ AMS 5662 บวกกับ-วงจรอายุของการเชื่อมหลังการเชื่อม การขึ้นรูปเย็นทำได้ตรงไปตรงมาในสภาวะอบอ่อน วัสดุที่มีอายุมีความแข็งแรงพอที่จะขึ้นรูปก่อนที่ฝนจะแข็งตัว หมายเหตุการตัดเฉือนคล้ายกับโลหะผสมนิกเกิลอื่นๆ ได้แก่ การตั้งค่าที่เข้มงวด อัตราป้อนเชิงบวก และเครื่องมือที่แหลมคมเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ชิ้นงานแข็งตัว

มาตรฐานและแบบฟอร์มผลิตภัณฑ์

การใช้งาน

• การบินและอวกาศ: จานกังหัน ใบพัดคอมเพรสเซอร์ เพลาเครื่องยนต์ เคส และตัวยึด
• เครื่องยนต์จรวด: เทอร์โบปั๊ม ตัวเรือน ส่วนประกอบแรงขับ
• น้ำมันและก๊าซ: เครื่องมือในหลุมเจาะ, ตัวเรือน MWD/LWD, เพลาปั๊ม, วาล์วนิรภัย, ส่วนประกอบของหลุมผลิตตาม NACE MR0175 / API 6A CRA
• ไครโอเจนิก: ถัง LNG และไฮโดรเจน วาล์ว ท่อส่ง
• นิวเคลียร์: ภายในเครื่องปฏิกรณ์และส่วนควบคุม-แกน
• อุตสาหกรรม: สปริงอุณหภูมิสูง- ตัวยึด แม่พิมพ์ และเครื่องมือ

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการจัดซื้อจัดจ้าง

• การสั่งซื้อท่อ AMS 5663 และตัดเฉือนใน-บริษัท ทำให้สูญเสียสภาพเก่าที่พื้นผิวของเครื่องจักร
• สมมติว่าใบรับรองทั้งหมด 718 รายการเหมือนกัน: จะต้องระบุเงื่อนไข (อบอ่อนกับหมดอายุ) ใน PO
• ข้ามขั้นตอนการบ่มขั้นที่สองที่ 1150 องศา F ซึ่งจะทำให้โลหะผสมไม่แข็งตัว-
• ไม่สนใจการหดตัวของอายุ 0.0008 นิ้ว/นิ้วในมิติที่แม่นยำ
• การใช้ฟิลเลอร์คลาส 625 บน 718 ซึ่งเปลี่ยนเคมีของโลหะเชื่อมและลดความแข็งแรงของการเสื่อมสภาพ

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: AMS 5662 และ AMS 5663 Inconel 718 แตกต่างกันอย่างไร
AMS 5662 เป็นวิธีแก้ปัญหา-สภาวะอบอ่อนด้วยแรงดึงขั้นต่ำประมาณ 1034 MPa AMS 5663 เป็นการตกตะกอนของวัสดุแบบเดียวกัน-ชุบแข็งจนถึงแรงดึงขั้นต่ำ 1276 MPa สั่งซื้อ 5662 สำหรับการกลึงและการขึ้นรูปแล้วอายุ; สั่งซื้อ 5663 เพื่อรับบริการ-อะไหล่พร้อมใช้

ถาม: Inconel 718 แข็งตัวได้อย่างไร
โดยอายุสอง-ขั้น: 8 ชั่วโมงที่ 718 องศา (1325 องศา F) จากนั้นจึงทำให้เย็นลงที่ 621 องศา (1150 องศา F) เป็นเวลารวม 18 ชั่วโมง จากนั้นจึงทำให้เย็นด้วยอากาศ การรักษาจะเร่งให้เกิดระยะ Ni3Nb (g″) และ Ni3 (Al, Ti) (g′) ที่จะทำให้เกิดความคลาดเคลื่อน

ถาม: Inconel 718 สามารถทนต่ออุณหภูมิใดได้บ้าง
บริการระยะยาว-ที่ประมาณ 650 องศา (1200 องศา F) โดยมีประสิทธิภาพการแช่แข็งที่ดีจนถึง -250 องศา สูงกว่า 650 องศา g″ เฟสเกินและความแรงลดลง

ถาม: Inconel 718 สามารถเชื่อมได้หรือไม่
ใช่ ซึ่งไม่ปกติสำหรับการตกตะกอน-โลหะผสมนิกเกิลที่แข็งตัว เนื่องจากการตอบสนองต่อความชรานั้นช้า ใช้ตัวเติม ERNiFeCr-2; เชื่อมในสภาพอบอ่อนและอายุหลังจากนั้นเพื่อให้มีความแข็งแรงในการเชื่อมใกล้-โลหะฐาน

ถาม: มาตรฐานใดบ้างที่ครอบคลุม Inconel 718
ASTM B637 (แท่งและการตีขึ้นรูป), ASTM B670 (เพลท), AMS 5662/5663/5664 (สภาวะการบินและอวกาศ) รวมถึง NACE MR0175/ISO 15156 และตัวแปร API 6A CRA สำหรับน้ำมันและก๊าซ

ถาม: Inconel 718 สามารถใช้กับบริการเปรี้ยวได้หรือไม่
ใช่ 718 เป็นหนึ่งในโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-ไม่กี่รายการที่อยู่ใน NACE MR0175/ISO 15156 สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์เปรี้ยว โดยมีขีดจำกัดความแข็งที่ต้องตรวจสอบในใบรับรอง