Inconel 602CA для печных роликов и радиантных труб

В 602CA нормируется 0,15–0,25 % углерода и 1,8–2,4 % алюминия при никелевой основе, и марка рассчитана до 1250 °C. Что это даёт в печном ролике или радиантной трубе, где заканчиваются 601 и 310S, и что нужно заводу для расчёта.

Inconel 602CA, UNS N06025, поставляется для промышленных печных компонентов, радиантных труб и оснастки, а также для оборудования химической переработки — реторт и нагревательных элементов, работающих в науглероживающих и азотирующих средах. Его предел по окислению — 1250 °C, примерно там, где заканчиваются более бедные марки: 310S рассчитана до 1150 °C на воздухе, Inconel 601 — до 1200 °C. 602CA отличает не одно превосходящее число, а состав, который удерживает оксид на металле при циклической работе печи.

Что в действительности заканчивает ресурс печного ролика

Ролик редко выходит из строя потому, что сплав был слишком слаб в день установки. Он выходит из строя потому, что защитный оксид отслаивается при каждой остановке, стенка утоньшается там, где окалина сошла, а оставшееся сечение в конце концов прогибается, овализуется или трескается. Радиантная труба разрушается так же снаружи и отдельно изнутри, когда технологический газ науглероживает стенку.

Именно поэтому полезное сравнение жаропрочных марок — это поведение поверхности, а не данные кратковременного растяжения при комнатной температуре. Марка, удерживающая сплошной оксид через повторяющиеся циклы, сохраняет своё сечение; марка, окалина которой отслаивается, отдаёт сечение атмосфере по несколько десятых миллиметра за раз. 310S образует плотную стабильную плёнку оксида хрома и сопротивляется отслаиванию до 1150 °C. 601 содержит алюминий и рассчитана до 1200 °C при хорошей стойкости к отслаиванию. В 602CA алюминия ещё больше, и она рассчитана до 1250 °C.

Три отличия 602CA от 601

Первое — углерод. Для 602CA нормируется 0,15–0,25 % против ≤0,10 % у 601 и ≤0,08 % у 310S. Это сделано намеренно: при таком уровне углерод выделяет карбиды по границам зёрен, а граница, закреплённая карбидом, не смещается так легко, когда деталь годами стоит под нагрузкой: для ролика, перекрывающего под печи, это разница между прямым и прогнувшимся к концу кампании.

Второе — алюминий. При 1,8–2,4 % его примерно вдвое больше, чем 1,0–1,7 % у 601, а у 310S требования по алюминию нет вообще. Алюминий формирует подслой, который удерживает внешний оксид при нагреве и охлаждении, — тот самый механизм, который определяет ресурс ролика в печи периодического действия.

Третье — насколько жёстко выдержаны малые добавки. Титан нормируется 0,1–0,2 %, цирконий 0,01–0,12 %: это окна, а не допуски на остаточное содержание; железо ограничено 8,0–11,0 %, тогда как 601 допускает 7,7–17,4 %. Сертификата, где написано только «602CA», недостаточно для приёмки плавки: химию нужно читать поэлементно по этим окнам.

Спецификация, предел за пределом

	Inconel 602CA	Inconel 601	310S
UNS	N06025	N06601	S31008
Европейское обозначение	DIN 2.4633	DIN 2.4851	EN 1.4845
Никель	остальное	58,0 – 63,0 %	19,0 – 22,0 %
Хром	24,0 – 26,0 %	21,0 – 25,0 %	24,0 – 26,0 %
Железо	8,0 – 11,0 %	7,7 – 17,4 %	остальное
Углерод	0,15 – 0,25 %	≤ 0,10 %	≤ 0,08 %
Алюминий	1,8 – 2,4 %	1,0 – 1,7 %	не нормируется
Титан	0,1 – 0,2 %	не нормируется	не нормируется
Цирконий	0,01 – 0,12 %	не нормируется	не нормируется
Кремний	≤ 0,50 %	≤ 0,50 %	≤ 1,50 %
Марганец	≤ 0,15 %	≤ 1,00 %	≤ 2,00 %
Сера	≤ 0,010 %	≤ 0,015 %	≤ 0,030 %
Плотность	7,94 г/см³	8,11 г/см³	7,98 г/см³
Температура плавления	1370 – 1425 °C	1360 – 1411 °C	1398 – 1454 °C
Предел по окислению, непрерывно	до 1250 °C	до 1200 °C	до 1150 °C

Никель указан как остальное — это обычно для этого семейства, но означает, что химию нужно проверять поэлементно, а не по одной цифре. Предложение заменить 602CA на 601 или 310S не является сравнением равного по углероду и алюминию.

Ролики и радиантные трубы нагружаются по-разному

Ролик несёт собственный вес плюс садку на пролёте, поэтому расчётная величина — жёсткость при температуре. Диаметр обычно задан геометрией пода, так что стойкость к ползучести должен обеспечивать сплав, а металл, потерянный на окисление, — это потеря сечения снаружи внутрь. Труба — элемент под давлением: она держит кольцевое напряжение, пока снаружи идёт окисление, а изнутри возможно науглероживание. Обе задачи вознаграждают одно и то же свойство — структурную стабильность при длительной тепловой нагрузке, — но проверяются по разным документам: в заказе на трубу следует указывать ASTM B167, а не спецификацию на лист.

Формы поставки и документы на них

602CA выпускается по отдельному документу на каждую форму: лист — ASTM B168 и ASME SB-168, круглый пруток — ASTM B166 и AMS 5873, бесшовная труба — ASTM B167 с европейским обозначением DIN 2.4633, поковки — ASTM B564 и ASME SB-564. Чертёж, в котором указан пруток 602CA без состояния поставки, оставляет заводу выбор между горячекатаной и отожжённой заготовкой, а поковка — это не пруток.

Изготовление и ремонтная сварка

Марка сваривается и деформируется обычными цеховыми методами, что важно, поскольку печной ролик редко меняют целиком: его вырезают, изношенный участок восстанавливают или вваривают новый. Допустим ли такой ремонт — решают эксплуатация и инспектор, а не завод, поэтому укажите на стадии запроса, разрешена ли ремонтная сварка и будет ли она контролироваться.

Что указать в заказе

• Температура металла, средняя и пиковая — измеренная на поверхности ролика или на стенке трубы, а не взятая из уставки печи.
• Среда — окислительная, науглероживающая, азотирующая, сернистая или циклическая между ними. 602CA выбирают для науглероживающих случаев; для чистой окислительной нагрузки при более низкой температуре может хватить 310S.
• Сечение — диаметр и длина для ролика, толщина стенки для трубы, с указанным припуском на механическую обработку.
• Форма и состояние поставки — лист, пруток, бесшовная труба или поковка, и стандарт, который на них распространяется.
• Документ о контроле — сертификат 3.1 с химией и механическими результатами по плавке или 3.2 с испытаниями в присутствии инспектора.

Что приложить к заявке

Пришлите форму и стандарт, чертёж сечения с допусками, температуру металла и среду, количество и требуемый документ о контроле. С этими пятью фактами мы посчитаем 602CA по правильной спецификации — либо прямо скажем, что 310S или 601 справятся с задачей дешевле.

Приведённые значения соответствуют редакции ASTM / EN, указанной в каждом разделе. Для конкретной плавки определяющими являются данные в сертификате EN 10204, который идёт с металлом. Материал подготовлен техническим отделом Shanghai Hangbo Alloy Group.