Никел 200 срещу никел 201: ниско въглеродно съдържание и висока-температурна услуга

Никел 200 и никел 201 са комерсиално чист (99,6% мин.) кован никел, но малка разлика в съдържанието на въглерод - доста под един процент - определя дали компонентът остава пластичен или става чуплив при повишена температура. Това ръководство обяснява какво точно означава тази разлика за избор на материал, производство и експлоатационен живот.

Каква е основната разлика между никел 200 и никел 201?

Никел 200 (UNS N02200) и никел 201 (UNS N02201) са комерсиално чисти никелови сплави с еднакъв основен състав, но никел 201 има много по-ниско максимално въглеродно съдържание - 0.02% спрямо 0,15% за никел 200 -, което предотвратява крехкостта на графита при висока температура и прави никел 201 необходимият избор за непрекъсната работа над 600 градуса F (315 градуса).

И двата вида са най-малко 99,0% никел (обикновено 99,6% или повече в търговския продукт), с малки, строго контролирани добавки на манган, желязо и мед. Въглеродът е единственият елемент, който умишлено е ограничен далеч под нормалното си ниво в никел 201, тъй като при висока температура въглеродът се държи много различно в тези два вида - с реални последици за здравината и издръжливостта.

Таблица 1. Граници на химичния състав според ASTM B160 / B162 (стойностите са тегловни проценти).

За какво се използва най-добре Nickel 200?

Никел 200 е най-подходящ за приложения при стайна- и умерена-температура, които изискват отлична устойчивост на корозия, висока термична и електрическа проводимост и лекота на производство -, включително работа със сода каустик, обработка на храни и електронни и електрически компоненти.

По-високото допустимо въглеродно съдържание на никел 200 не е дефект -, а просто означава, че класът никога не е бил предназначен за продължителна употреба при висока-температура. Под приблизително 600 градуса F (315 градуса), въглеродното съдържание няма значим ефект върху механичното поведение, така че Nickel 200 работи отлично и обикновено струва по-малко за производство от по-строго-контролирания Nickel 201.

Типични приложения на никел 200

• Оборудване за обработка на сода каустик (натриев хидроксид) и основи
• Оборудване за-преработка на храни, изискващо ниско метално замърсяване
• Електрически и електронни компоненти (оловни проводници, конектори, екранировка)
• Химически контейнери за транспортиране на продукти с висока{0}}чистота
• Морски и сладководни компоненти под 600 градуса F (315 градуса)

Какво представлява никел 201 и защо се използва при високи температури?

Никел 201е ниско{0}}въглеродната версия на търговски чист никел, произведена специално, за да устои на графитизация и крехкост над 600 градуса F (315 градуса), което го прави стандартен клас за части на пещи, високо{3}}температурно технологично оборудване и всеки никелов компонент, който ще претърпи продължителна топлина при работа.

При температури над приблизително 600 градуса F (315 градуса), въглеродът в никел 200 може да се утаи от твърд разтвор като графит, концентрирайки се по границите на зърната.

Този графитен въглерод не укрепва метала по начина, по който карбидите укрепват стоманата - вместо това, той образува мрежа от слаби точки, които рязко намаляват пластичността и якостта на удар, режим на повреда, обикновено наричан високо-температурна крехкост. Тъй като въглеродното съдържание на никел 201 е ограничено до 0,02%, няма достатъчно въглерод, който да образува увреждаща графитна мрежа, така че сплавта запазва своята пластичност и издръжливост дори след продължително излагане на висока-температура.

Типични приложения на никел 201

• Компоненти на пещи и приспособления за терм{0}}обработка
• Изпарители на каустик и високо{0}}температурно алкално обслужване
• Хардуер за електронни тръби и-вакуумни пещи
• Оборудване за химическа обработка, работещо над 600 градуса F (315 градуса)
• Заварени възли, които ще се нагряват след-заваряване или-в експлоатация над 600 градуса F (315 градуса)

Как съдържанието на въглерод причинява крехкост при висока-температура?

Съдържанието на въглерод контролира риска от крехкост, тъй като никелът има много ниска твърда разтворимост на въглерода при висока температура; излишният въглерод се утаява като графит по границите на зърната и колкото повече въглерод присъства, толкова по-плътна и по-вредна става тази графитна мрежа.

Това е проблем с разтворимостта, а не проблем със силата. За разлика от стоманата, където въглеродът образува твърди, укрепващи карбиди, въглеродът в никела просто надхвърля това, което металът може да задържи в разтвора, когато температурата се повиши и след това изпада като мек, слаб графит. Практическите последици за избора на степен са преки:

Никел 201 (0,02% C max): въглеродът остава достатъчно нисък, за да се образува малко или никакъв графит, дори след продължително излагане на температура над 600 градуса F (315 градуса). Пластичността и якостта се запазват.

Никел 200 (0,15% C max): Съдържанието на въглерод е достатъчно високо, за да стане вероятно утаяването на графит над 600 градуса F (315 градуса), особено при бавно охлаждане или дълги времена на престой, което води до измерима загуба на ударна якост и пластичност.

Ето защо прагът от 600 градуса F (315 градуса) се третира като твърда граница в спецификацията и практиката на проектиране, а не като груба насока: под него и двата класа работят надеждно; над него се препоръчва само никел 201 за продължителна работа.

Какви са разликите в механичните и физическите свойства между никел 200 и никел 201?

При стайна температура никел 200 и никел 201 имат по същество идентични механични и физични свойства; разликата става значителна едва след продължителна експозиция над 600 градуса F (315 градуса), където никел 200 губи пластичност и издръжливост, докато никел 201 запазва и двете.

Таблица 2. Представителни механични и физични свойства според ASTM B160 / B161 / B162.

Коя степен трябва да изберете за вашето приложение?

ИзберетеНикел 200за-рентабилно обслужване при стайна- до умерена-температура в корозивни приложения или приложения с висока-проводимост; изберете Nickel 201 за всеки компонент, работещ непрекъснато над 600 градуса F (315 градуса), или за заварки, които ще изпитат продължителна топлина след това.

Таблица 3. Кратко-справочно ръководство за избор на оценка.

Когато дизайнът е близо до прага от 600 градуса F (315 градуса) или когато компонент ще бъде едновременно заваряван и нагряван по време на експлоатация, по-безопасната и стандартна практика е да се посочи никел 201, вместо да се рискува графитизация в никел 200. Скромната разлика в цената между двата класа е незначителна в сравнение с цената на-експлоатационна крехка повреда.

Често задавани въпроси

Кратки, случайни отклонения над 600 градуса F (315 градуса) обикновено се толерират, тъй като графитизацията е процес, който зависи от времето- и температурата-. Въпреки това, Nickel 200 не се препоръчва за продължителна или многократна работа над този праг, където кумулативното излагане увеличава риска от крехкост.

Никел 201 по-скъп ли е от никел 200?

Никел 201 обикновено носи умерена ценова премия спрямо никел 200, отразявайки допълнителното рафиниране, необходимо за задържане на въглерод на или под 0,02%. При високо-температурни приложения тази премия е незначителна в сравнение с разходите за преждевременна повреда от графитна крехкост.

Никел 200 и никел 201 имат ли еднаква устойчивост на корозия?

да Устойчивостта на корозия и в двата класа идва от самата никелова матрица, а не от съдържанието на въглерод, така че Nickel 200 и Nickel 201 се представят еквивалентно в разяждаща, неутрална сол и в много органични и -хранителни среди.

Може ли никел 201 да се заварява без специални предпазни мерки?

Никел 201 заварява, като използва стандартни практики за заваряване на никел и добавъчни метали и ниското му въглеродно съдържание всъщност намалява риска от крехкост в зоната-засегната-зона в сравнение със заваръчния никел 200. Все още се прилагат стандартните предпазни мерки за чистота и екраниране за чист никел.

Как се открива или предотвратява графитизацията в Nickel 200?

Графитизацията обикновено се идентифицира чрез металографско изследване или загуба на ударна якост при механично изпитване след излагане на висока-температура. Най-надеждната превенция не е топлинна обработка, а замяна на материала: определяне на никел 201 навсякъде, където поддържаната работна температура ще надвишава 600 градуса F (315 градуса).