При проектировании оборудования для энергетики, нефтехимии и авиации ключевой вызов – подобрать материал, который не потеряет прочность при температуре 600–700 °C, выдержит циклические нагрузки и в таких условиях будет максимально устойчивым к коррозии под воздействием химически агрессивных сред.
Нержавеющие стали этим требованиям не соответствуют, поскольку начинают терять прочность при температурах выше 550 °C и не выдерживают требуемый срок эксплуатации работы в горячих высокоактивных средах. Даже никелевый сплав Inconel 625, известный своей способностью работать в широком температурном диапазоне, ограничен по прочности при циклических нагрузках.
В критических приложениях лучше использовать сплав Inconel 718 / Alloy 718. Он разработан специально для условий, сочетающих:
- температуру до 650–700 °C;
- высокие статические и циклические нагрузки;
- агрессивные среды: кислоты, морская вода, хлориды, окисляющие газы.
В этой статье мы разберем, на что способен никелевый сплав alloy 718: какие температуры и среды он выдерживает и для каких приложений оправдан его выбор.
Что такое Inconel 718
Inconel 718 – никель-хромовый сплав с добавлением молибдена, алюминия, ниобия и титана, которые обеспечивают устойчивое сочетание жаропрочности, коррозионной стойкости и стабильности структуры при термоциклировании. Также важно отметить, что сплав упрочняется дисперсионным твердением (γ''- и γ'-фазы), что обеспечивает сохранение стабильной прочности при длительной эксплуатации, и имеет хорошую свариваемость и способность к обработке по сравнению с другими упрочняемыми сплавами.
Допустимые нагрузки
Inconel 718 сохраняет рабочую прочность там, где обычные нержавеющие стали теряют несущую способность. При температуре 650 °C предел текучести сплава в листовой прокате толщиной 3–6 мм составляет 650–700 МПа, а временное сопротивление разрыву достигает 800–900 МПа. Для сравнения: у стали 316L при той же температуре предел текучести опускается ниже 100 МПа, что делает ее неприменимой в подобных условиях.
Сплав 718 сохраняет усталостную прочность порядка 400 МПа после 10⁷ циклов при 650 °, что позволяет использовать его в авиации и энергетике, где компоненты подвергаются постоянным вибрациям и переменным нагрузкам.
Сопротивление ползучести Inconel 718 допускает работу под нагрузкой около 172 МПа в течение 10 000 часов при 650 °C без признаков разрушения. При 700 °C длительная эксплуатация возможна под нагрузкой ≈100–120 МПа, что подтверждено результатами испытаний турбинных дисков и теплообменных элементов.
Коррозионная стойкость
Inconel 718 проявляет химическую инертность к широкому спектру агрессивных сред:
- серная кислота – стойкость сохраняется при концентрации до 50 % и температурах до 80 °C. При более высоких концентрациях и температурах применение ограничено;
- азотная и фосфорная кислоты, органические кислоты – в них компоненты из никеля Inconel 718 устойчивы к коррозии в широком диапазоне температур;
- хлоридные среды (морская вода, растворы хлорида натрия, соляные туманы) – высокая устойчивость к питтинговой и щелевой коррозии, показатель стойкости (PREN) находится в диапазоне 33–35, что значительно выше, чем у большинства нержавеющих сталей;
- окислительные среды – при нагреве формируется устойчивая оксидная пленка, эффективно защищающая nickel 718 от коррозии при температурах до 980 °C;
- газовые среды (сероводород, углекислый газ, углеводороды).
Сравнение никелевого сплава Inconel 718 / Alloy 718 с основными коррозионностойкими сталями и сплавами
1. Когда лучше использовать никелевый лист Inconel 718
2. Где именно нужен лист Inconel 718 и почему замена невозможна
Inconel 718 не универсален – он предназначен для приложений, где требуется не только высокая сопротивляемость коррозионному разрушению, но также сохранение прочности при термоциклировании:
- энергетика – листы Инконель 718 применяют для изготовления тепловых экранов и обечаек теплообменников АЭС и газотурбинных установок;
- авиационно-космическая промышленность – сплав незаменим при производстве обшивки турбин, сопловых аппаратов и камер сгорания;
- химическая и нефтехимическая промышленность – для производства реакторов, печей, силовых кожухов, облицовок горячих зон применяется именно Inconel 718;
- нефтегазовая промышленность – для сепараторов и компрессорных кожухов, работающих с H₂S и CO₂ при 200–300 °C.
За более подробной информацией о свойствах Inconel 718, составе, стандартах, свариваемости, режимах термообработки переходите в Википедию ЕМК. Если у вас останутся вопросы, потребуется расчет никелевого листа или подбор сплава под ваш проект – мы на связи и готовы помочь.