นิกเกิล 200 กับ นิกเกิล 201 ต่ำ-การเลือกนิกเกิลคาร์บอน

นิกเกิล 200 และนิกเกิล 201 เป็นโลหะผสมนิกเกิลบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ (มากกว่าหรือเท่ากับ 99% Ni) ซึ่งดูเกือบจะเหมือนกันตั้งแต่แรกเห็น ความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ ประการหนึ่ง - ปริมาณคาร์บอน - ทำให้เกิดช่องว่างประสิทธิภาพที่ชัดเจนที่อุณหภูมิสูงขึ้น การเลือกเกรดที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรง ความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร และการหยุดการผลิตที่มีค่าใช้จ่ายสูง

คู่มือนี้ให้ข้อมูลการเปรียบเทียบ-ที่เข้มงวดและขับเคลื่อนด้วยข้อมูลในมิติสำคัญ 6 มิติ ได้แก่ องค์ประกอบทางเคมี สมรรถนะทางกล ความต้านทานการกัดกร่อน พฤติกรรมที่อุณหภูมิสูง- ความสามารถในการแปรรูป และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ ในตอนท้าย คุณจะรู้ได้อย่างแน่ชัดว่าใบสมัครของคุณอยู่ในเกรดใด

นิกเกิล 200 และนิกเกิล 201 คืออะไร?

นิกเกิล 200ถือเป็นรากฐานสำคัญของตระกูลโลหะผสมนิกเกิลมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ด้วยปริมาณนิกเกิลขั้นต่ำ 99.0% จึงให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่โดดเด่น การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม และคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง เป็นเกรดพื้นฐานที่ใช้เปรียบเทียบโลหะผสมนิกเกิลอื่นๆ ทั้งหมด

การกำหนดหลัก: UNS N02200 เทียบเท่ากับยุโรป: Ni 99.2 (EN 2.4066) ควบคุมโดย ASTM B160 (ก้าน/แท่ง), B161 (ท่อ), B162 (แผ่น/แผ่น), B163 (ท่อคอนเดนเซอร์)

นิกเกิล 201ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะเพื่อจัดการกับข้อจำกัดการเปราะที่อุณหภูมิสูง-ของนิกเกิล 200 ด้วยการจำกัดคาร์บอนไว้ที่สูงสุด 0.02% โลหะผสมจึงช่วยลดความเสี่ยงของการตกตะกอนของกราไฟท์ตามขอบเกรน ซึ่งจะทำให้นิกเกิล 200 อ่อนตัวลงที่สูงกว่า 315 องศา ในแง่อื่นๆ ทั้งหมด - ความต้านทานการกัดกร่อน คุณสมบัติทางไฟฟ้า ความสามารถในการขึ้นรูป - นิกเกิล 201 ตรงกับหรือเกินกว่านิกเกิล 200

การกำหนดหลัก: UNS N02201 เทียบเท่ากับยุโรป: Ni 99.2 LC (EN 2.4068) ควบคุมโดยมาตรฐานซีรีส์ ASTM B- เดียวกันกับที่มีการกำหนดส่วนต่อท้าย "L" หรือ "201"

องค์ประกอบทางเคมี

ตารางต่อไปนี้แสดงข้อกำหนดองค์ประกอบทางเคมีที่ระบุตามมาตรฐาน ASTM สำหรับทั้งสองเกรด ทุกองค์ประกอบมีบทบาทเฉพาะในพฤติกรรมของโลหะผสม

หมายเหตุ: โดยพื้นฐานแล้วทั้งสองเกรดมีองค์ประกอบเหมือนกัน ยกเว้นคาร์บอน ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพที่แตกต่างกันทุกอย่างจะย้อนกลับไปที่องค์ประกอบเดียวของปริมาณคาร์บอนและพฤติกรรมของมันที่อุณหภูมิสูงขึ้น

คุณสมบัติทางกล

ที่อุณหภูมิห้อง นิกเกิล 200 และนิกเกิล 201 มีคุณสมบัติทางกลเกือบเหมือนกัน ความแตกต่างเล็กน้อยสะท้อนถึงปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่าของ Nickel 201 ซึ่งจะลดสารละลาย-ที่เป็นของแข็งที่เสริมความแข็งแรงเล็กน้อยแต่เพิ่มความเหนียวและความเหนียว

ข้อสังเกต: นิกเกิล 200 แสดงแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงขึ้นเล็กน้อยที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากสารละลายที่เป็นของแข็ง-ของคาร์บอนทำให้แข็งขึ้น อย่างไรก็ตาม นิกเกิล 201 แสดงให้เห็นถึงข้อดีของความเหนียวในการรับแรงกระแทกและการยืดตัวที่ดีขึ้นเล็กน้อย - ซึ่งประกอบขึ้นที่อุณหภูมิสูง

คุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิสูง-

สูงกว่า 315 องศา ช่องว่างด้านประสิทธิภาพระหว่างสองเกรดจะรุนแรงมาก ตารางต่อไปนี้แสดงความแตกต่างของคุณสมบัติแรงดึงที่อุณหภูมิสูง

ค่าที่มีเครื่องหมายดอกจันบ่งบอกถึงการเกิดกราฟต์ที่รุนแรง-ทำให้เกิดการเปราะในนิกเกิล 200 ค่าจริงขึ้นอยู่กับระยะเวลาการเปิดรับแสงและประวัติการหมุนเวียนของความร้อน ไม่ควรใช้นิกเกิล 200 ในการให้บริการที่มีอุณหภูมิสูง-อย่างต่อเนื่องที่สูงกว่า 315 องศา

ความต้านทานการกัดกร่อน

ทั้ง Nickel 200 และ Nickel 201 มีชื่อเสียงในด้านความทนทานต่อสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหลากหลายชนิด เนื่องจากนิกเกิลบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ พวกเขาอาศัยการก่อตัวของฟิล์มแพสซีฟนิกเกิลออกไซด์ที่เกาะติดได้อย่างเสถียร และเสริมด้วยปริมาณนิกเกิลสูง (มากกว่าหรือเท่ากับ 99%)

ความต้านทานการกัดกร่อนโดยตัวกลาง

คำอธิบาย: ดีเยี่ยม=< 0.1 มม./ปี อัตราการกัดกร่อน|ดี=0.1–0.5 มม./ปี|จำกัด=0.5–1.27 มม./ปี|ไม่แนะนำ=> 1.27 มม./ปี ค่าทั้งหมดเป็นเพียงแนวทางเท่านั้น อัตราการกัดกร่อนที่แท้จริงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความเร็ว สิ่งปนเปื้อน และสภาพพื้นผิว ทำการทดสอบคูปองเฉพาะไซต์สำหรับบริการที่สำคัญเสมอ

การกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

โซดาไฟ (โซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH) เป็นหนึ่งในสารเคมีเชิงพาณิชย์ที่สำคัญที่สุดทั่วโลก และนิกเกิลเป็นวัสดุที่เลือกใช้ในการจัดการกับโซดาไฟแบบเข้มข้น ทั้งสองเกรดมีความต้านทานที่ดีเยี่ยมในทุกความเข้มข้นที่อุณหภูมิแวดล้อม อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมคลอร์-อัลคาไล - ซึ่งมีการผลิตสารกัดกร่อนที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น - กำหนดให้นิกเกิล 201 เกิดขึ้นเนื่องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงกว่า 315 องศาอย่างต่อเนื่อง

คุณสมบัติทางกายภาพและทางความร้อน

ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบระบบระบายความร้อน การใช้งานทางไฟฟ้า และส่วนประกอบแม่เหล็ก

หมายเหตุ: ความต้านทานไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเล็กน้อยของนิกเกิล 201 เป็นประโยชน์โดยอ้อมจากปริมาณคาร์บอนที่ลดลง ทำให้มีความน่าสนใจมากขึ้นเล็กน้อยสำหรับการใช้งานทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ ซึ่งจำเป็นต้องมีความสม่ำเสมอของการนำไฟฟ้า

การแปรรูป การขึ้นรูป และการเชื่อม

การขึ้นรูปและการทำงานเย็น

Both grades are highly ductile and easily cold-worked using standard equipment. They can be drawn, stamped, spun, and rolled without intermediate annealing for moderate reductions. For severe cold work (>ลดลง 30%) การอบอ่อนระดับกลางที่ 700–900 องศาจะช่วยคืนความเหนียวและขจัดความเค้นตกค้าง

ความสามารถในการเชื่อม

โลหะผสมทั้งสองสามารถเชื่อมได้โดยกระบวนการมาตรฐานทั้งหมด - GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (แท่ง) และ SAW ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับแต่ละเกรด:

นิกเกิล 200: ใช้ลวดเติม ERNi-1 เส้น (GTAW/GMAW) หรืออิเล็กโทรด ENi-1 เส้น (SMAW) ต้องการอินพุตความร้อนต่ำ การอบอ่อนหลังการเชื่อมที่แนะนำสำหรับการใช้งานที่สูงกว่า 260 องศา เพื่อลดความเค้นตกค้างและละลายคาร์บอนที่อาจอพยพไปยังขอบเขตของเกรนระหว่างการเชื่อม

นิกเกิล 201: ใช้ ERNi-1 หรือ ENi-1 ตัวเติม - เช่นเดียวกับ Nickel 200 แทบไม่จำเป็นต้องมีการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อมเนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนฐานต่ำ ความเสถียรในการเชื่อมที่เหนือกว่าทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการประกอบการเชื่อมที่ซับซ้อนในการให้บริการที่อุณหภูมิสูง

ทั้งสองเกรด: รักษาอุณหภูมิระหว่างทางให้ต่ำกว่า 150 องศา ทำความสะอาดพื้นผิวข้อต่ออย่างละเอียดเพื่อกำจัดซัลเฟอร์-สารประกอบแบริ่ง (จาระบี สี เครื่องหมาย) - ซัลเฟอร์ทำให้เกิดการแตกร้าวเมื่อร้อนในรอยเชื่อมนิกเกิล

รูปแบบผลิตภัณฑ์และมาตรฐานที่ใช้บังคับ

*หมายเหตุ: ผลิตภัณฑ์ลวดใช้ ASTM B166 สำหรับลวดนิกเกิล 200/201 ลวดละเอียด (< 1.0 mm) may require special mill order for Nickel 201 grade due to lower production volumes.

การใช้งานทางอุตสาหกรรม

ระบบจัดการสารกัดกร่อนที่อุณหภูมิแวดล้อม (ความเข้มข้นทั้งหมด)

อุปกรณ์แปรรูปอาหาร: การลำเลียง การปรุงอาหาร และการเก็บภาชนะสำหรับกรดไขมันและสารประกอบอินทรีย์

อิเล็กทรอนิกส์: ลีดเฟรม หน้าสัมผัส เหรียญว่าง และส่วนประกอบที่ขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า

การผลิตทรานสดิวเซอร์และอุปกรณ์สนามแม่เหล็ก (ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางแม่เหล็ก)

การชุบขั้วบวกในการชุบด้วยไฟฟ้า

อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการเคมีที่ใช้กรดไฮโดรฟลูออริกที่อุณหภูมิแวดล้อม

อิเล็กโทรดหัวเทียนยานยนต์และส่วนประกอบเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์

การใช้งานโครงสร้างต่ำกว่า 315 องศาที่ต้องการความแข็งแรงสูงสุด

เครื่องระเหย ท่อ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากพืชคลอร์-อัลคาไล (สูงกว่า 315 องศา )

ระบบความเข้มข้นของโซดาไฟทำงานที่อุณหภูมิสูง

อุปกรณ์การผลิตและการจัดการกรดฟลูออรีนและกรดไฮโดรฟลูออริก

อุปกรณ์กระบวนการผลิตฟลูออโรคาร์บอน (PTFE, HF gas)

เครื่องปฏิกรณ์เคมีและภาชนะรับความดันอุณหภูมิสูง-

ส่วนประกอบเตาสุญญากาศและอุปกรณ์ติดตั้งอุณหภูมิสูง-

ส่วนประกอบของเครื่องยนต์จรวดและโครงสร้างการบินและอวกาศในการบริการหมุนเวียนด้วยความร้อน

ส่วนประกอบของหลุมผลิตนอกชายฝั่ง/ใต้ทะเลที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง

การใช้งานใด ๆ ที่ต้องมีการก่อสร้างแบบเชื่อมซึ่งจะเห็นการบริการที่สูงกว่า 315 องศา

บริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของอุณหภูมิโดยรอบ-ในสื่อทุกประเภท

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่อยู่ภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน

ฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ทางทะเลที่อุณหภูมิแวดล้อม

อุปกรณ์ลำเลียงเกรดอาหาร-ที่ต่ำกว่า 315 องศา

เมทริกซ์การตัดสินใจอ้างอิงด่วน-

ใช้ตารางนี้เป็นเครื่องมือคัดกรองทางวิศวกรรม-ใบแรก โดยครอบคลุมสถานการณ์การตัดสินใจที่พบบ่อยที่สุดที่พบในการปฏิบัติ เมทริกซ์นี้ไม่ได้แทนที่การประเมินทางวิศวกรรมและการศึกษาการกัดกร่อนอย่างเต็มรูปแบบ

การวิเคราะห์ต้นทุนและต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ

การเปรียบเทียบต้นทุนวัสดุ

นิกเกิล 201 มีคุณภาพสูงกว่านิกเกิล 200 เล็กน้อย เนื่องจากข้อกำหนดคาร์บอนที่เข้มงวดกว่า และขั้นตอนการกลั่นเพิ่มเติมที่จำเป็นเพื่อให้ได้คาร์บอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.02% ณ ปี 2025 ราคาโดยประมาณ:

ราคาเป็นสิ่งบ่งชี้และอาจขึ้นอยู่กับความผันผวนของราคานิกเกิลของ LME ค่าธรรมเนียมภูมิภาค และปริมาณการสั่งซื้อ รับใบเสนอราคาโรงงานที่ได้รับการรับรองในปัจจุบันเสมอ ค่าพรีเมียม 10–15% สำหรับนิกเกิล 201 เป็นหนึ่งในส่วนต่างที่น้อยที่สุดสำหรับการอัพเกรดโลหะผสมชนิดพิเศษใดๆ ในอุตสาหกรรม

ตัวอย่างต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด

คำถามที่พบบ่อย

ก. ใช่. Nickel 201 เป็นการอัพเกรด-ลดลงสำหรับ Nickel 200 ในแทบทุกการใช้งาน คุณสมบัติเกือบจะเหมือนกันที่อุณหภูมิแวดล้อม และนิกเกิล 201 ให้ความปลอดภัยเพิ่มเติมที่อุณหภูมิสูง เหตุผลเดียวที่เลือกใช้ Nickel 200 คือการลดค่าใช้จ่ายในการใช้งานเฉพาะ-อุณหภูมิแวดล้อมเท่านั้น ไม่ใช่- ที่สำคัญ

ตอบ: การทำกราไฟต์คือการตกตะกอนของคาร์บอนอิสระ (กราไฟต์) ที่ขอบเขตของเมล็ดนิกเกิล เมื่อโลหะผสมมีอุณหภูมิสูงกว่า 315 องศาเป็นเวลานาน โครงข่ายกราไฟท์ที่เกิดขึ้นจะทำหน้าที่เหมือนกับรอยแตกขนาดเล็ก-ทั่วทั้งวัสดุ ซึ่งช่วยลดความต้านทานแรงดึง ความเหนียว และความต้านทานต่อความล้าได้อย่างมาก ในกรณีที่รุนแรง วัสดุอาจแตกหักได้ภายใต้ความเค้นซึ่งโดยปกติจะทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเท่านั้น ปริมาณคาร์บอนของนิกเกิล 201 ต่ำเกินไปที่จะสร้างโครงข่ายกราไฟท์ที่สร้างความเสียหาย แม้จะผ่านการใช้งานที่อุณหภูมิสูงขึ้น-เป็นเวลาหลายปีก็ตาม

ตอบ: ระบุทั้งการกำหนดโลหะผสมและหมายเลข UNS เสมอ: 'Nickel 200 (UNS N02200)' หรือ 'Nickel 201 (UNS N02201)' รวมมาตรฐาน ASTM ที่เกี่ยวข้อง (เช่น ASTM B162) และขอรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) ที่รับรองความร้อนของวัสดุ สำหรับการใช้งานที่สำคัญ โปรดขอ-การตรวจสอบปริมาณคาร์บอนจากบุคคลที่สาม - ค่าสูงสุด 0.02% สำหรับนิกเกิล 201 นั้นเข้มงวดเพียงพอที่การตรวจสอบจะให้การรับประกันที่มีความหมาย

ก. ใช่. มาตรฐานและรหัสอุตสาหกรรมหลายฉบับกำหนดให้ใช้ Nickel 201 (หรือจำกัด Nickel 200) โดยเฉพาะสำหรับบริการที่มีอุณหภูมิสูง-: ข้อมูลอ้างอิง NACE MR0175/ISO 15156 สำหรับสภาพแวดล้อมแบริ่ง H₂S-, ข้อกำหนดเฉพาะที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ ICI และ Dow Chemical สำหรับบริการอัลคาไลคลอร์- และรหัสภาชนะรับความดันต่างๆ (ASME Section VIII) ที่จำกัดบริการ Nickel 200 ให้ต่ำกว่าบริการที่ต่ำกว่า 315 องศาสำหรับการใช้งานที่ยั่งยืน ยืนยันรหัสที่เกี่ยวข้องกับหน่วยงานตรวจสอบโครงการของคุณเสมอ

ตอบ: ที่อุณหภูมิแวดล้อม ทั้งสองเกรดมีความต้านทานการกัดกร่อนที่เหมือนกันในทุกตัวกลางที่ทดสอบ ที่อุณหภูมิสูง นิกเกิล 201 มีประสิทธิภาพเหนือกว่านิกเกิล 200 อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากการไม่มีกราฟิไทเซชันช่วยรักษาความสมบูรณ์ของฟิล์มพาสซีฟและซับสเตรตโลหะ ป้องกันเส้นทางการกัดกร่อนตามขอบเกรนที่ก่อตัวในนิกเกิล 200 ที่ทำให้เกิดกราฟ

บทสรุป

นิกเกิล 200 และนิกเกิล 201 เป็นวัสดุที่โดดเด่นและมีประวัติความน่าเชื่อถือมายาวนานในอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อการกัดกร่อน- ที่อุณหภูมิแวดล้อม ทั้งสองฟังก์ชันเปลี่ยนกันได้ และความได้เปรียบด้านต้นทุนเพียงเล็กน้อยของ Nickel 200 ทำให้เป็นตัวเลือกที่สมเหตุสมผลสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่-ความร้อน

อย่างไรก็ตาม เหนือ 315 องศา (600 องศา F) การเปรียบเทียบนี้ไม่ได้ใกล้เคียงกัน ปริมาณคาร์บอนของนิกเกิล 200 ทำให้เกิดเส้นทางการย่อยสลายที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ - การสร้างกราฟ - ที่นิกเกิล 201 ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาโดยเฉพาะเพื่อกำจัด ในบริการกัดกร่อนอุณหภูมิสูง ฟลูออรีน และกระบวนการทางเคมี- นิกเกิล 201 ไม่เพียงแต่เป็นที่นิยมเท่านั้น แต่ยังเป็นมาตรฐานทางวิศวกรรมอีกด้วย

เนื่องจากค่าพรีเมียมต้นทุนวัสดุสำหรับนิกเกิล 201 อยู่ที่ 10–15% เท่านั้น ในขณะที่ความได้เปรียบด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งานอาจเกิน 9 เท่า ข้อมูลจำเพาะของนิกเกิล 201 สำหรับการใช้งานใดๆ ที่เข้าใกล้หรือเกิน 315 องศาถือเป็นตำแหน่งทางวิชาชีพเพียงตำแหน่งเดียวที่สามารถป้องกันได้

มาตรฐานและข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ