Alloy 800, Alloy 800H, Alloy 800HT - Liga de níquel

Alloy 800, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT e substitutos de acordo com UNS, ASTM A182/SA182, JIS G 4902:2019, EN 10216-5:2021

Incoloy 800, N08810, alloy 800 – descrição

A liga 800 (N08810) é uma liga de Fe-Ni-Cr, feita para ser uma alternativa mais leve e barata às ligas de Ni-Cr-Fe. O níquel e o crómio melhoram a resistência à oxidação, carburação, nitretação e cloração. A liga 800 também tem alumínio e titânio, que servem como componentes de endurecimento por envelhecimento e melhoram a resistência à sulfidação e oxidação. No entanto, é preciso dizer que o teor de Al e Ti é bem baixo e as ligas com maior teor de Al têm uma resistência à corrosão significativamente melhor. Não deve ser aplicada em temperaturas superiores a 650 °C.

A N08810 / liga 800H é uma variante da liga 800 que tem melhores propriedades mecânicas a altas temperaturas, podendo, portanto, ser usada em temperaturas acima de 650 °C.

A N08811 / liga 800HT é uma variante melhorada da liga 800 com uma quantidade mínima mais elevada de alumínio e titânio. É caracterizada por uma resistência melhorada a altas temperaturas, resistência ao calor e resistência à deformação.

Aplicações

A liga 800 foi introduzida pela primeira vez como material de revestimento para elementos de fogões elétricos. Agora é aplicada em ambientes petroquímicos de alta temperatura, onde a nafta e os óleos pesados são craqueados em partes destiladas componentes. Pode ser encontrada na engenharia nuclear.

A liga H é utilizada em aplicações de processamento térmico e na indústria petroquímica.

A liga HT também é utilizada em aplicações de processamento térmico e na indústria petroquímica, mas pode operar em ambientes mais severos.

Alloy 800 / 800H / 800HT - propriedades físicas e mecânicas

As propriedades físicas e mecânicas não diferem significativamente entre a liga 800, a liga 800H e a liga 800HT, especialmente em temperaturas abaixo de 650 °C. Portanto, a menos que explicitamente indicado, os parâmetros a seguir aplicam-se às três ligas.

Propriedades físicas e mecânicas à temperatura ambiente:

• Densidade: 7,94 g/cm³
• Resistividade elétrica: 0,989 μΩ⋅m
• Capacidade térmica específica: 502 J/kg⋅K
• Permeabilidade magnética: 1,0092 ; 16kA/m
• Temperatura de fusão: 1357-1385 °C
• Temperatura de Curie: -115 °C
• Módulo de Young: 193 GPA
• Dureza: 138 HRB

Resistividade elétrica e temperatura:

• 100 °C: 0,989 μΩ⋅m
• 200 °C: 1,035 μΩ⋅m
• 300 °C: 1,089 μΩ⋅m
• 400 °C: 1,127 μΩ⋅m
• 500 °C: 1,157 μΩ⋅m
• 600 °C: 1,191 μΩ⋅m
• 700 °C: 1,223 μΩ⋅m
• 800 °C: 1,266 μΩ⋅m
• 900 °C: 1,283 μΩ⋅m
• 1000 °C: 1,291 μΩ⋅m

Condutividade térmica e temperatura:

• 100 °C: 13 W/(m*K)
• 200 °C: 14,7 W/(m*K)
• 300 °C: 16,3 W/(m*K)
• 400 °C: 17,9 W/(m*K)
• 500 °C: 19,5 W/(m*K)
• 600 °C: 21,1 W/(m*K)
• 700 °C: 22,8 W/(m*K)
• 900 °C: 21,1 W/(m*K)
• 1000 °C: 31,9 W/(m*K)

Coeficiente de expansão térmica e temperatura (linear):

• 26-500 °C: 16,8 *10^-6 m/(m*K)
• 26-600 °C: 17,1 *10^-6 m/(m*K)
• 26-700 °C: 17,5 *10^-6 m/(m*K)
• 26-800 °C: 18 *10^-6 m/(m*K)

Módulo de elasticidade e temperatura:

• 100 °C: 191,3 GPa
• 200 °C: 184,8 GPa
• 300 °C: 178,3 GPa
• 400 °C: 171,6 GPa
• 500 °C: 165 GPa
• 600 °C: 157,7 GPa
• 700 °C: 150,1 GPa
• 800 °C: 141,3 GPa

Resistência à tração do Incoloy 800 (para seções comuns, tamanhos pequenos têm melhor resistência):

• Barra recozida: 517-690 MPa
• Barra acabada a quente: 552-827 MPa
• Barra trefilada a frio: 690-1034 MPa
• Chapa laminada a quente: 552-758 MPa
• Chapa recozida: 517-724 MPa
• Tira recozida: 517-690 MPa
• Tubo acabado a quente: 517-724 MPa
• Tubo trefilado a frio e recozido: 517-690 MPa
• Fio recozido: 552-758 MPa

Limite de elasticidade do Incoloy 800 (para secções comuns, os tamanhos pequenos têm melhor resistência):

• Barra recozida: 207-414 MPa
• Barra acabada a quente: 241-621 MPa
• Barra trefilada a frio: 517-862 MPa
• Chapa laminada a quente: 207-448 MPa
• Chapa recozida: 207-414 MPa
• Tira recozida: 207-379 MPa
• Tubo acabado a quente: 172-414 MPa
• Tubo trefilado a frio e recozido: 207-414 MPa
• Fio recozido: 241-448 MPa

Alongamento do Incoloy 800 (para seções comuns, tamanhos pequenos têm alongamento menor):

• Barra recozida: 60-30%
• Barra acabada a quente: 50-25%
• Barra trefilada a frio: 30-10%
• Chapa laminada a quente: 50-25%
• Chapa recozida: 50-30%
• Tira recozida: 50-30%
• Tubo acabado a quente: 50-30
• Tubo trefilado a frio e recozido: 50-30
• Fio recozido: 45-25

Dados de ruptura por tensão mostrando a resistência média à ruptura para uma determinada temperatura e duração do teste:

• Temperatura 650 °C:
  • Duração 100 h: 220 MPa
  • Duração 1000 h: 145 MPa
  • Duração 10.000 h: 121 MPa
  • Duração do teste 30.000 h: 103 MPa
  • Duração do teste 50.000 h: 97 MPa
  • Duração do teste 100.000 h: 90 MPa
• Temperatura 760 °C:
  • Duração do teste 100 h: 115 MPa
  • Duração do teste 1000 h: 69 MPa
  • Duração 10.000 h: 50 MPa
  • Duração 30.000 h: 43 MPa
  • Duração 50.000 h: 40 MPa
  • Duração 100.000 h: 37 MPa
• Temperatura 870 °C:
  • Duração 100 h: 45 MPa
  • Duração 1000 h: 33 MPa
  • Duração 10.000 h: 24 MPa
  • Duração 30.000 h: 21 MPa
  • Duração 50.000 h: 19 MPa
  • Duração 100.000 h: 17 MPa
• Temperatura 925 °C:
  • Duração 10.000 h: 13 MPa
  • Duração 30.000 h: 11 MPa
  • Duração 50.000 h: 10 MPa
  • Duração 100.000 h: 8,3 MPa
• Temperatura 980 °C:
  • Duração 10.000 h: 8,3 MPa
  • Duração 30.000 h: 6,9 MPa
  • Duração T. 50.000 h: 6,5 MPa
  • Duração T. 100.000 h: 6,2 MPa

Energia de impacto Charpy de placas recozidas:

• -253 °C: 99 J
• -196 °C: 106 J
• -78 °C: 122 J
• Em temperatura ambiente: 122 J

Comportamento à corrosão

A liga 800 tem boa resistência à oxidação, é relativamente livre de fissuras por corrosão sob tensão, oferece resistência a fissuras por ácido politiónico e fissuras por tensão de sulfureto de iões cloreto (SSC). Aplicações geralmente a temperaturas abaixo de 650 °C. A liga 800H apresenta resistência melhorada à oxidação, carburação e nitração a temperaturas acima de 650 °C.

A liga 800 HT pode ser usada em temperaturas ainda mais altas (normalmente até 925 °C) devido à sua resistência melhorada a altas temperaturas.

Vamos analisar a resistência à corrosão em diferentes ambientes. Para cada resultado, é indicado especificamente a que liga o teste se aplica. Na maioria dos casos, porém, os resultados podem ser considerados representativos das três ligas.

Ácido nítrico HNO₃ - excelente resistência da liga 800 em concentrações até 70% e em temperaturas até o ponto de ebulição.

Corrosão atmosférica - boa resistência da liga 800. Os resultados de uma exposição de 20 anos à atmosfera perto do oceano em Kure Beach mostram que a perda média de peso é de 27,9 mg/dm² e a profundidade média das cavidades foi inferior a 0,025 mm.

Ácidos orgânicos - boa resistência das três ligas.

Água do mar - boa resistência.

Taxas de corrosão do incoloy 800 para ácidos comuns e outros meios corrosivos (testes laboratoriais a 80 °C):

• Ácido acético CH₃COOH, 10%: 0,0003 mm/ano
• Sulfato de alumínio Al₂(SO₄)₃, 5%: 0,0003 mm/ano
• Cloreto de amónio NH₄Cl, 5%: 0,0006 mm/ano
• Hidróxido de amónio NH₄OH, 5%: 0,0003 mm/ano
• Hidróxido de amónio NH₄OH, 10%: 0,0003 mm/ano
• Sulfato de amónio (NH₄)₂SO₄, 5%: 0,00 mm/ano
• Cloreto de bário BaCl₂, 10%: 0,0008 mm/ano
• Água bromada: 0,19 mm/ano
• Cloreto de cálcio CaCl₂, 5%: 0,0003 mm/ano
• Ácido crómico H₂CrO₄, 5%: 0,041 mm/ano
• Ácido cítrico C₆H₈O₇, 10%: 0,00 mm/ano
• Sulfato de cobre CuSO₄, 10%: 0,00 mm/ano
• Cloreto férrico FeCl₃, 5%: 11 mm/ano
• Sulfato ferroso de amónio (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, 5%: 0,002 mm/ano
• Ácido láctico C₃H₆O₃, 10%: 0,001 mm/ano
• Metanol CH₃OH: 0,00 mm/ano
• Ácido oxálico C₂H₂O₄, 5%: 0,003 mm/ano
• Ácido oxálico C₂H₂O₄, 10%: 0,28 mm/ano
• Ferricianeto de potássio K₃[Fe(CN)₆] 5%: 0,001 mm/ano
• Bissulfito de sódio NaHSO₃, 5%: 0,0008 mm/ano
• Carbonato de sódio Na₂CO₃: 0,00 mm/ano
• Cloreto de sódio NaCl, 10%: 0,0003 mm/ano
• Cloreto de sódio NaCl, 20%: 0,0086 mm/ano
• Hipoclorito de sódio NaClO, 1%: 0,127 mm/ano
• Hipoclorito de sódio NaClO, 5%: 0,2 mm/ano
• Sulfato de sódio Na₂SO₄, 5%: 0,00 mm/ano
• Sulfato de sódio Na₂SO₄, 10%: 0,0006 mm/ano
• Ácido sulfuroso H₂SO₃5%: 1,09 mm/ano
• Ácido tartárico HOOC−(CHOH) 2−COOH, 10%: 0,0006 mm/ano
• Cloreto de zinco ZnCl₂, 10%: 0,0003 mm/ano

Fissuração por corrosão sob tensão - geralmente resistência muito boa. A lista de ambientes conhecidos que causam SCC na liga 800:

• 155 °C 42% MgCl₂
• 155 °C 42% MgCl₂
• Ebulção 85% ZnCl₂

O Incoloy 800 tem uma resistência muito boa à SCC em soluções de ácido politiónico, mas um tratamento térmico incorreto (manutenção a 650 °C) pode levar à sensibilização e baixa resistência à SCC. Também tem uma resistência excepcional à SCC em água a alta temperatura e soluções aquosas diluídas. A liga 800 pode ser a melhor escolha para materiais de tubagem em geradores de vapor de reatores nucleares de água pressurizada.

Testes de alta temperatura - devido à base de ferro, a liga 800 geralmente não é resistente a temperaturas acima de 670 °C, e as ligas 800H e 800HT são apenas comparativamente melhores. As ligas à base de níquel são muito melhores nesse aspecto.

Oxidação a alta temperatura - resistência média da liga 800H e da liga 800HT. Resistência bastante fraca a temperaturas acima de 925 °C, conforme confirmado pelos resultados dos testes:

Média de metal afetado após 1008 h de teste de oxidação estática nas temperaturas indicadas (liga 800H):

• 980 °C: 0,046 mm
• 1095 °C: 0,19 mm
• 1150 °C: 0,23 mm
• 1205 °C: 0,35 mm

A perda de metal após 500 horas de teste de oxidação dinâmica em fluxo de combustão de alta velocidade a 1090 °C foi igual a 0,77 mm (liga 800H), o que é muito alto.

Carburização a alta temperatura - resistência medíocre, que pode ser aceitável em algumas tolerâncias. As ligas à base de níquel têm um desempenho visivelmente melhor. Resultados de absorção de carbono para a liga 800H em testes a alta temperatura:

• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 215 h; 870 °C: 0,5
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 215 h; 930 °C: 1
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 55 h; 980 °C: 1
• Ar-5H₂-5CO-5CH₄ 24 h; 1090 °C: 12,6
• H₂-2CH₄ 100 h (liga 800); 1000 °C: 19

Nitretação a alta temperatura - resistência medíocre. A liga 800 não é resistente à nitretação a alta temperatura. Ela sofre forte corrosão mesmo em nitrogénio puro a temperaturas acima de 980 °C. O azoto puro, no entanto, não causa problemas às ligas 800H e 800 HT. Essas duas ligas, porém, não são resistentes à amoníaca em altas temperaturas. Os resultados do teste de absorção de azoto para a liga 800H são os seguintes:

• Amoníaca 168 h; 650 °C: 4,3
• Amoníaco 168 h; 980 °C: 4,0
• Amoníaco 168 h; 1090 °C: 5,5

Sulfetação a alta temperatura - baixa resistência. Devido ao alto teor de crómio e à presença de titânio, a liga 800H resiste à sulfetação por algum tempo, mas após algumas milhares de horas ocorre uma rápida corrosão por separação.

Halogenação a alta temperatura - baixa resistência, o que é evidente pela perda de peso observada após os seguintes testes (liga 800H):

• Ar-30Cl₂ 500 h; 400 °C: 6
• Ar-30Cl₂ 500 h; 500 °C: 13
• Ar-30Cl₂ 500 h; 705 °C: 200-270
• Ar-20O₂-0,25Cl₂ 400 h; 900 °C: 26,91
• Ar-20O₂-0,25Cl₂ 400 h; 1000 °C: 87,05

Corrosão a quente - baixa resistência, a liga 800 / 800H / 800HT não pode ser usada em turbinas a gás.

Corrosão por depósitos de cinzas/sal - resistência adequada e a liga 800H é amplamente utilizada em caldeiras a carvão. Num teste de campo, quando amostras não arrefecidas foram expostas na secção superaquecida a 815 °C numa caldeira alimentada com combustível Bunker C com alto teor de vanádio, a taxa de corrosão medida foi de 9-12 mm/ano.

Soldabilidade

Soldabilidade - a liga 800 pertence ao grupo 45 de acordo com a ISO 15608. Para brasagem, o número p é igual a 111, de acordo com a ASME, secção IX.

Seleção de consumíveis de soldagem para a liga 800:

• Metais de adição: ERNiCr-3

Seleção de consumíveis de soldagem para a liga 800H e a liga 800 HT:

• Eletrodos revestidos: ENiCrCoMo-1
• Metais de adição: ERNiCr-3 ou ERNiCrCoMo-1

Fissuração a quente - a liga é sensível à fissuração a quente devido ao alto teor de ferro. No entanto, um estudo descobriu que a redução do teor de alumínio mais titânio para <0,06% eliminou essencialmente a fissuração a quente. Isso pode significar ainda que a liga 800H e a liga 800HT são mais suscetíveis à fissuração a quente devido ao teor normalmente mais elevado de Al+Ti.

Eletropolimento

Eletropolimento - composição do eletrólito: 37 ml de H₃PO₄, 56 ml de glicerol. Cátodo de platina. 3,1 A/cm².

Tratamento térmico e trabalho

Parâmetros recomendados para trabalho e tratamento térmico:

• Trabalho a quente: 1205 °C
• Forjamento pesado: 1010 °C
• Forjamento leve: >870 °C
• Temperatura de primeira fusão: 1260 °C
• Temperatura de precipitação: 760 °C
• Recozimento em lote em fornos tipo sino:

Arrefecer rapidamente na faixa entre 760 e 540 °C para garantir a ausência de sensibilização. A liga 800 não é suscetível a fissuras térmicas.

Maquinação - a liga 800 / liga 800H / liga HT é melhor maquinhada nas condições de trefilagem a frio ou trefilagem a frio e alívio de tensões.

Nós fornecemos essa liga de aço como:

• Acessórios de soldagem de acordo com a norma ASTM B 366
• Chapas e placas de acordo com a norma ASTM B 409
• Barras de acordo com a norma ASTM B 408
• Tubos sem costura de acordo com a norma ASTM B 407. B 829
• Tubos soldados de acordo com a norma ASTM B 514. B 775
• Peças forjadas de acordo com a norma AMS 564