Introductie

Legeringen voor hoge temperaturen zijn van cruciaal belang voor het garanderen van de betrouwbaarheid en duurzaamheid van industriële apparatuur, vooral onder omstandigheden van agressieve omgevingen, hoge temperaturen en corrosieve belastingen. In dit opzicht is het kiezen van het juiste materiaal voor componenten die functies vervullen bij hoge temperaturen een van de belangrijkste taken voor operationele en technische diensten. Het artikel bespreekt de belangrijkste hogetemperatuurlegeringen – Inconel en Hastelloy, hun eigenschappen, normen, vereisten voor selectie en installatie, evenals hun impact op MRO (Maintenance, Repair, Operations) in industriële installaties in Oekraïne.

Fundamentele principes

Legeringen voor hoge temperaturen worden gemaakt op basis van koper, nikkel en chroom, waardoor ze een hoge thermische weerstand, hoge corrosieweerstand en mechanische sterkte hebben. Ze worden gebruikt in omstandigheden waar de temperatuur boven de 800°C kan komen, maar ook in omgevingen met een hoog gehalte aan stikstof, zwavel, zoutoplossingen of open vuur. De belangrijkste eigenschappen van deze legeringen zijn onder meer:

Hoge thermische stabiliteit;
Hoge corrosieweerstand;
Hoge viscositeit;
Lage vermoeiingssterkte;
Hoge slijtvastheid.

De fundamentele mechanische eigenschappen van hogetemperatuurlegeringen worden bepaald met behulp van standaardtests zoals de trekproef (ISO 6892-1), de slagsterktetest (ISO 148-1) en de corrosieweerstandstest (ASTM G59).

Technische specificaties en normen

Legeringen voor hoge temperaturen Inconel en Hastelloy hebben normen gedefinieerd die hun eigenschappen en gebruiksvereisten vastleggen. Hieronder staan de belangrijkste normen en eisen:

Inconel 600 — voldoet aan de ASTM B163-norm, ISO 15515, DIN 17432. Bedrijfstemperatuur: tot 1200 °C. Maximale wanddikte: 10 mm.
Inconel 625 — voldoet aan de ASTM B564-standaard, ISO 5855, DIN 17433. Bedrijfstemperatuur: tot 1100 °C. Maximale wanddikte: 8 mm.
Hastelloy C-276 — voldoet aan ASTM B564, ISO 5855, DIN 17433. Werkmediumtemperatuur: tot 1000°C. Maximale wanddikte: 7 mm.
Hastelloy X — voldoet aan de ASTM B564-norm, ISO 5855, DIN 17433. Bedrijfsomgevingstemperatuur: tot 1100°C. Maximale wanddikte: 10 mm.
ISO 281: definieert vereisten voor viscositeitstests bij hoge temperaturen.
DIN 51825: Stelt vereisten vast voor corrosieweerstandstests in verschillende omgevingen.
IEC 60947-2: Stelt vereisten vast voor elektrische apparaten die worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen.

Selectie en berekening

De keuze voor een legering voor hoge temperaturen hangt af van specifieke bedrijfsomstandigheden, vereisten voor thermische en corrosieweerstand en de berekening van mechanische belastingen. Hieronder ziet u een voorbeeld van het berekenen van de wanddikte en het kiezen van het materiaal voor de pijpleiding:

Formule voor het berekenen van de buiswanddikte:

δ = (P * D) / (2 * σ * η)

waar:

δ — wanddikte, mm;
P - interne druk, bar;
D — buitendiameter, mm;
σ is de toegestane spanning, MPa;
η is de betrouwbaarheidsmargefactor (meestal 1,5–2).

Tabel 1: Legeringsselectie voor verschillende omstandigheden

Voorwaarden	Aanbevolen legering	Maximale temperatuur	Maximale wanddikte
Temperatuur tot 800°C, omgeving met hoog zwavelgehalte	Inconel 625	1100°C	8 mm
Temperatuur tot 1000°C, omgeving met hoog stikstofgehalte	Hastelloy C-276	1000°C	7 mm
Temperatuur tot 1200°C, omgeving met hoog koolstofgehalte	Inconel 600	1200°C	10 mm
Temperatuur tot 1100°C, omgeving met hoog zoutgehalte	Hastelloy X	1100°C	10 mm

Praktische aanbevelingen voor installatie en foutopsporing

Een juiste installatie en afstelling van onderdelen van legeringselementen die bestand zijn tegen hoge temperaturen heeft invloed op hun duurzaamheid en prestaties. Basisaanbevelingen:

Gebruik speciaal gereedschap voor het werken met materialen met hoge temperaturen;
Zorg voor ventilatie en temperatuurverlaging in de werkruimte;
Voer vóór installatie een controleberekening uit voor de viscositeit en corrosieweerstand;
Gebruik verbindingen die voldoen aan de vereisten van de ISO 281 standaard;
Voer regelmatig tests uit op viscositeit en corrosiebestendigheid.

Tijdens de installatie moet rekening worden gehouden met temperatuurvervormingen en moeten speciale flenzen worden gebruikt die voldoen aan de DIN 51825.-norm

Foutoorzaken en analyse van de hoofdoorzaken

De belangrijkste oorzaken van het falen van componenten bij hoge temperaturen zijn onder meer:

Corrosie door hoog zwavel- of zoutgehalte;
Thermische vermoeidheid bij constant hoge temperaturen;
Overmatige belasting die een vermoeiingsscheur veroorzaakt;
Onjuiste installatie, wat tot vervorming leidt;
Onvoldoende viscositeitsberekening.

Visuele tekenen van falen:

Het optreden van scheuren op het oppervlak;
Een verandering in de kleur van het materiaal (bijvoorbeeld het verschijnen van een donkere tint als gevolg van corrosie);
Afname van de wanddikte;
Verhoging van de oppervlaktetemperatuur;
Een verandering in materiaaleigenschappen (bijvoorbeeld een afname van de viscositeit).

Voorspellend onderhoud en conditiebewaking

Voorspellend onderhoud en conditiebewaking van componenten met hoge temperaturen verlagen de reparatiekosten en verlengen de levensduur. De belangrijkste controlemethoden:

Temperatuurmeting: gebruik temperatuursensoren met een hoog nauwkeurigheidsniveau (ISO 281).
Meting van de viscositeit: gebruik een trek- en impacttest (ISO 148-1).
Corrosiebeheersing: gebruik testmethoden voor corrosieweerstand (ASTM G59).
Visuele inspectie: Controleer regelmatig op scheuren, verkleuring en veranderingen in de wanddikte.
Akoestische controle: gebruik akoestische emissietechnieken om vermoeiingsscheuren te detecteren.

Vergelijkingstabel

Tabel 2: Vergelijking van legeringen voor hoge temperaturen

Indicator	Inconel 600	Inconel 625	Hastelloy C-276	Hastelloy X
Maximale temperatuur	1200°C	1100°C	1000°C	1100°C
Maximale wanddikte	10 mm	8 mm	7 mm	10 mm
Corrosiebestendigheid	Hoog	Hoog	Hoog	Hoog
Mechanische sterkte	gemiddeld	Hoog	Hoog	Hoog
Prijs per eenheid	€ 350/kg	€ 450/kg	€ 500/kg	€ 400/kg

Conclusie

Legeringen voor hoge temperaturen zoals Inconel en Hastelloy zijn onmisbaar in industriële toepassingen waar een hoge thermische en corrosieweerstand vereist is. Het kiezen van het juiste materiaal, het uitvoeren van de juiste berekeningen en het volgen van de normen garanderen de duurzaamheid en efficiëntie van de apparatuur. Neem contact op met UNITEC-D GmbH voor uw behoeften aan legeringscomponenten voor hoge temperaturen. Onze componenten voldoen aan de DSTU-, EN-, ISO-normen en hebben ook CE- en UkrSEPRO-certificaten. In onze e-catalogus vindt u een ruime keuze aan componenten:

https://www.unitecd.com/e-catalog/

Lijst met referenties

ISO — Vaststelling van normen voor hogetemperatuurlegeringen.
DIN — Vereisten voor tests op corrosieweerstand.
IEC — Vereisten voor elektrische apparaten bij hoge temperaturen.
ASTM — Vereisten voor tests op viscositeit en corrosieweerstand.
UNITEC-D GmbH - Materiaal- en certificeringsreferentie.