Nicrofer® 6025 HT – alloy 602 CA

VDM® Alloy 602 CA
Nicrofer 6025 HT
Werkstoffdatenblatt Nr. 4137
Ausgabe Juli 2007
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
2
Nicrofer 6025 HT ist eine hochkohlenstoffhaltige NickelChrom-Eisen-Legierung mit Zusätzen der Mikrolegierungselemente Titan, Zirkonium und von Aluminium und Yttrium.
● sehr gute Korrosionsbeständigkeit in aufkohlenden und
Sie wird normalerweise im lösungsgeglühten Zustand geliefert, mit einer oxidierten oder entzunderten Oberfläche.
● Zulassung für Druckbehälter mit Betriebstemperaturen von
oxidierend/chlorierenden Medien, wie auch unter „Metal
Dusting“ Bedingungen
–10 °C bis 1150 °C gemäß VdTÜV Werkstoffblatt 540 und
bis zu 1650 °F (899 °C) gemäß ASME code case 2359
Section I (für Dampfeinsatz) und bis zu 1800 °F (982 °C)
für Anwendungen nach Section VIII Div. I.
● ausgezeichnete Hochtemperatur-Zeitstandwerte
● ausgezeichnete Dauerschwingfestigkeit im HCF- und
LCF-Modus
● außergewöhnliche Oxidationsbeständigkeit bei hohen
Temperaturen, auch unter zyklischen Bedingungen
Bezeichnungen und Normen
Land
Werkstoffbezeichnung
Spezifikation
Chemische
Zusammensetzung
Normung
D
Rohre
nahtlos
Bleche
Stangen
Draht
Schmiedeteile
Fittings
geschweißt
W.-Nr. 2.4633
NiCr25FeAlY
DIN
VdTÜV-Wbl.
DIN EN
DIN
Band
*
11540
10302
17742
17751
11540
10302
17750
11540
10302
17752
10302
17750
10302
540
SB-168
SB-166
SB-168
SB-166
SB-564
SB-168
SB-166
SB-168
SB-166
SB-564
2359
2359
F
AFNOR
UK
BS
USA
ASTM
UNS N06025
SB-163
SB-167
ASME
SB-516
SB-517
SB-546
SB-516
SB-517
SB-546
SB-163
SB-167
ASME Code Case
Section I (für
Dampfeinsatz)
Section VIII Div. I
2359
SB-366
2359
Tabelle 1 – Bezeichnungen und Normen.
Chemische Zusammensetzung
Ni
min.
max.
Rest
Cr
Fe
C
24,0
18,0
0,15
26,0
11,0
0,25
Mn
0,50
Si
0,50
Tabelle 2 – Chemische Zusammensetzung (%) gemäß DIN EN 10302.
Cu
0,10
Al
Ti
Y
Zr
1,80
0,10
0,05
0,01
2,40
0,20
0,12
0,10
P
S
0,020
0,010
3
Physikalische Eigenschaften
Dichte
7,9 g/cm3
Schmelzbereich
1370 – 1400 °C
Permeabilität
bei 20 °C
< 1,01
Temperatur (T)
°C
Spezifische
Wärme
Wärmeleitfähigkeit
Elektrischer
Widerstand
Elastizitätsmodul
J
kg " K
W
m"K
µΩ " cm
20
450
11,3
118
215
100
470
12,7
119
209
11,9
200
500
14,4
121
201
13,5
300
525
16,0
123
197
14,0
400
550
17,6
125
192
14,5
500
580
19,2
127
189
14,7
600
600
20,6
128
185
14,9
700
630
22,2
129
1691)
15,7
800
660
24,5
128
154
16,6
900
690
26,1
127
1)
137
17,1
1000
710
27,7
128
1181)
17,5
1100
740
29,3
130
1021)
17,6
1)
Bei Berechnung von Apparaten sind Zeitstandwerte gem. Tabelle 8 zu berücksichtigen.
Tabelle 3 – Typische physikalische Eigenschaften bei Raum- und erhöhten Temperaturen.
Kristallstruktur
Nicrofer 6025 HT hat ein kubisch-flächenzentriertes Gitter. Es
kann durch Ausscheidung der γ´-Phase bis zu 800 °C ausgehärtet werden.
kN
mm2
Ausdehnungskoeffizient
von 20 °C bis T
1)
10 –6
K
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
4
Mechanische Eigenschaften
Die folgenden Eigenschaften von Nicrofer 6025 HT bei Raumund erhöhten Temperaturen gelten im lösungsgeglühten Zustand und für die angegebenen Abmessungen. Für andere Abmessungen sind die Eigenschaften besonders zu vereinbaren.
Temperatur
Blech
Band
Stange und Schmiedeteil
Draht
≤
≤
≤
≤
50
3
100
12
mm
mm
mm
mm
°C
Dehngrenze
Rp0,2
MPa
Rp1,0
MPa
Zugfestigkeit
Rm
MPa
Bruchdehnung
A5
%
120
1270
310
675
30
100
1240
280
650
30
200
1220
260
625
30
300
1200
240
600
30
400
1190
225
580
30
500
1180
210
560
30
600
1175
205
520
30
700
1170
200
420
30
Tabelle 4 – Mindest Kurzzeit-Eigenschaften bei 1220 °C von lösungsgeglühtem Nicrofer 6025 HT (Korngröße ≥ 70 µm) bei erhöhten Temperaturen
nach VdTÜV Werstoffblatt 540.
16 mm Blech, 100 % rekristallisiert; Korngröße: 106 µm
Temperatur
°C
Dehngrenze
Rp0,2
MPa
Rp1,0
MPa
Zugfestigkeit
Rm
MPa
Bruchdehnung
A5
%
1120
280
340
710
42
1100
265
315
670
42
1200
245
285
655
44
1300
225
265
635
45
1400
210
255
620
44
1500
205
250
620
44
1600
225
255
570
37
1700
270
305
555
34
1800
265
305
405
38
1900
120
145
215
85
1000
275
390
130
90
1100
250
160
780
96
Tabelle 5 – Kurzzeit-Eigenschaften eines Nicrofer 6025 HT 16 mm Blechs im lösungsgeglühten Zustand.
5
62 mm Ø Rundstange, 80 % rekristallisiert; Korngröße: 27 µm
Temperatur
°C
Dehngrenze
Rp0,2
MPa
Rp1,0
MPa
Zugfestigkeit
Rm
MPa
Bruchdehnung
A5
%
1120
430
500
875
37
1100
425
560
875
32
1200
405
500
840
31
1300
390
445
780
34
1400
315
365
715
33
1500
400
450
730
32
1600
385
420
660
22
1700
360
390
525
17
1800
240
275
290
63
1900
105
120
180
73
1000
270
385
105
74
1100
245
150
785
96
Tabelle 6 – Kurzzeit-Eigenschaften einer Nicrofer 6025 HT 62 mm Ø Rundstange im lösungsgeglühten Zustand.
1,0 mm Band, 100 % rekristallisiert; Korngröße: 32 µm
Temperatur
°C
Dehngrenze
Rp0,2
MPa
Rp1,0
MPa
Zugfestigkeit
Rm
MPa
Bruchdehnung
A5
%
1120
290
330
680
29
1100
240
285
655
30
1200
230
260
645
31
1300
225
255
640
34
1400
220
250
630
36
1500
215
235
615
33
1600
240
270
585
27
1700
245
280
540
22
1800
125
180
280
40
1900
190
110
155
58
1000
250
360
190
65
1100
225
135
755
66
Tabelle 7 – Kurzzeit-Eigenschaften von Nicrofer 6025 HT 1,0 mm Band im lösungsgeglühten Zustand.
Die Korngröße hat einen entscheidenden Einfluss auf die
mechanischen Werte, wie aus den Ergebnissen der Tabellen
5 – 7 ersichtlich ist.
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
6
Grundwerkstoff Nicrofer 6025 HT
lösungsgeglüht 1220 °C, Korngröße ≥70 µm
WIG-Schweißverbindung; ungeglüht
Schweißzusatz Nicrofer S 6025
Zeitdehngrenzen
Rp1,0/105h
Rp1,0/104 h
MPa
MPa
Zeitstandfestigkeit
Rm/104h
Rm/105h
MPa
MPa
Temperatur
°C
Zeitdehngrenzen
Zeitstandfestigkeit
Rp1,0/104 h
Rp1,0/105h
Rm/104h
MPa
MPa
MPa
Rm/105h
MPa
185
120
215
140
1650
148
96
172
112
132
185
155
100
1700
108
68
124
180
175
146
190
148
1750
160
36,8
172
138,4
132
116,5
142
120
1800
125,6
13,2
133,6
116,0
119
119,7
126
114
1850
115,2
17,8
120,8
111,2
113
117,5
118
119,7
1900
110,4
16,0
114,4
117,8
118,8
115,4
112,8
116,7
1950
117,0
14,3
110,2
115,4
115,8
113,4
119,0
114,5
1000
114,6
12,7
117,2
113,6
113,6
111,9
116,2
113,1
1050
112,9
11,5
115,0
112,5
112,2
111,0
114,4
112,1
1100
111,8
10,8
113,5
111,7
111,0
110,4
113,0
111,4
1150
110,8
10,3
112,4
111,1
112,2
110,8
1200
111,7
110,65
–
–
–
–
Tabelle 8 – Typische Langzeit-Mittelwerte von Nicrofer 6025 HT im lösungsgeglühten und geschweißten zustand.
7
Biegetest gemäß DIN 50 111 für Bleche im lösungsgeglühten
Zustand ohne Anriss:
Winkel von 120° um einen Dorndurchmesser der 3fachen
Blechdicke bis 10 mm Blechdicke.
ISO-V Kerbschlagzähigkeit
Mittelwert bei RT für Blech, Stange und Schmiedeteil:
Es zeigt sich, dass bei Zugrundelegung der Rp1,0 - Zeitdehngrenze (niedrigste Übergangstemperatur) und bei gleichzeitiger Berücksichtigung eines Sicherheitsbeiwertes von S = 1,5
erst für Temperaturen oberhalb ca. 625 °C Langzeitwarmfestigkeitswerte für die Bauteilauslegung herangezogen
werden müssen. Für niedrigere Temperaturen kann mit den
deutlich höheren Warmfestigkeitswerten gerechnet werden.
Probenrichtung
ak
J/cm2
KV
J
längs
69
55
quer
56
45
1000
Rp1,0
310
280
Spannung, MPa
Rm/10.000
Mindestwerte
260
240
225
1,5
205
210
200
Rp1/10.000
100
570 °C 628 °C
Rp1,0
1,5
Bereich der zulässigen
Beanspruchung
Rp1/100.000
Rm/100.000
1,5
10
0
100
200
300
400
500
600
Temperatur, °C
Abb. 1 – Schnittpunkt der Kurz- und Langzeitfestigkeiten von Nicrofer 6025 HT im lösungsgeglühten Zustand.
700
800
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
8
Maximale Einsatztemperatur
Maximale zulässige Spannung
°C
MPa
138
179 (179)2)
193
176 (179)2)
149
169 (179)2)
294
162 (179)2)
260
155 (179)2)
316
148 (179)2)
343
146 (179)2)
371
143 (179)2)
399
141 (179)2)
427
139 (179)2)
454
138 (179)2)
482
137 (179)2)
510
135 (171)2)
538
112,4*
566
184,8*
593
163,4*
621
147,6*
649
128,3*
677
119,3*
704
113,8*
732
110,4*
760
110,2*
788
117,2*
816
115,5*
843
114,7*
871
113,6*
899
113,5*
50
Zeitstandfestigkeit Rm/104h, MPa
40
30
20
10
800
900
1000
1100
1200
Temperature, °C
Nicrofer 6025 HT – alloy 602 CA1)
Nicrofer 5520 Co – alloy 617 CA1)
Nicrofer 6023 H – alloy 601 H 2)
1)
2)
garantierte Mittelwerte nach VdTÜV-Werkstoffblatt
typische Werte
Abb. 2 – Vergleich der Zeitstandfestigkeiten (10.000 h) verschiedener
Hochtemperatur Legierungen im lösungsgeglühten Zustand.
*Zeitabhängige Werte
Hinweise:
(1) Beim Einsatz im Temperaturbereich von ca. 650 – 760 °C nimmt die Bruchdehnung von lösungsgeglühten Nicrofer 6025 HT rapide ab.
(2) Wegen der verhältnismäßig niedrigen Dehngrenze der Legierung wurden
höhere Spannungswerte bei Temperaturen ermittelt, bei denen mechanische
Kurzzeit-Eigenschaften gelten, um den Einsatz der Legierung auch dann zu
ermöglichen, wenn eine etwas größere Verformung akzeptabel ist. Die höheren Spannungswerte liegen höher als 66 2/3 %, jedoch nicht über 90 %, der
bei der jeweiligen Temperatur geltenden Dehngrenze. Die Verwendung dieser Spannungswerte kann Veränderungen in den Abmessungen hervorrufen
auf Grund dauerhafter Verformung. Die Verwendung der höheren Spannungswerte werden nicht empfohlen für Flansche von abgedichteten Verbindungen oder anderen Anwendungen, wo kleine Verspannungen zu Leckagen
oder Versagen des Bauteils führen können.
Tabelle 9 – Maximal zulässige Spannungswerte für Nicrofer 6025 HT im
lösungsgeglühten Zustand gemäß ASME Code Case 2359.
Spannungsrelaxationsriss – Empfindlichkeit
Spannungsrelaxationsrisse können in lösungsgeglühten Nicrofer 6025 HT Halbzeugen auftreten, wenn sie im Temperaturbereich von 600 – 725 °C eingesetzt werden. Eine hohe Kaltverformung und Schweißen während der Verarbeitung verstärkt
die Neigung zur Spannungsrelaxationsrissbildung in späterem
Einsatz.
Eine Stabilglühung bei 950 °C für 3 Stunden von neu gefertigtem Material vor der Verarbeitung und dem Schweißen oder vor
Reparaturschweißungen von bereits im Einsatz gewesenem
Material behebt die Empfindlichkeit zur Bildung von Spannungsrelaxationsrissen.
9
Korrosionsbeständigkeit
Die hervorragendste Hochtemperatur-Eigenschaft von Nicrofer
6025 HT ist die Oxidationsbeständigkeit, die über den gesamten Einsatzbereich bis 1200 °C besser ist als bei Nicrofer
6023 H. Selbst unter extremen Bedingungen wie zyklischem
Aufheizen und Abkühlen behält Nicrofer 6025 HT diese
Eigenschaft bei, die durch eine dicht haftende Aluminiumoxidschicht, die sehr beständig gegen Abplatzungen ist, hervorgerufen wird. Bis zu 1100 °C ist die Massenänderung vernachlässigbar klein.
Tests zeigen, dass der Werkstoff im Vergleich mit anderen
Hochtemperaturwerkstoffen den geringsten Masseverlust bei
zyklischer Beanspruchung hat.
Die verbesserte Oxidationsbeständigkeit von Nicrofer 6025 HT
im Vergleich zu Nicrofer 6023 H zeigen Tabelle 10 und Abb. 4.
Temperatur
Spezifische Massenänderung in g/m2
bei Nicrofer 6025 HT
°C
Grundwerkstoff
750
<1
850
1
1000
6
–
2
10
1200
– 300
– 125
Tabelle 10 – Spezifische Massenänderung von Nicrofer 6025 HT in g/m2
nach 1008 h im zyklischen Oxidationsversuch an Luft.
WIG-Schweißung mit Nicrofer S 6025.
+ 40
+ 20
Die gute Beständigkeit von Nicrofer 6023 H gegen Aufkohlung kann durch Nicrofer 6025 HT noch wesentlich gesteigert
werden (vergleiche Abb. 5).
0
Spezifische Massenänderung, g/m2
1)
6.3
Nicrofer 6023 H – alloy 601 H
5.8
Nicrofer 6616 hMo – alloy C-4
HR 160 – alloy 160
3)
Nicrofer 6023 H – alloy 601 H
2)
2)
HR 214 – alloy 214
20
Nicrofer 5520 Co – alloy 617
40
Nicrofer 6030 – alloy 690
Korrosion, µm/a
60
Nicrofer 6025 HT – alloy 602 CA
1)
Dies hat auch einen vorteilhaften Einfluss auf die Metal
Dusting Beständigkeit des Werkstoffes wie Abb. 3 beispielhaft
belegt.
73
12
1100
Bedingt durch den erhöhten Chrom- und Aluminiumgehalt ist
Nicrofer 6025 HT ebenfalls gut beständig in oxidierenden und
oxidierend schwefelhaltigen Atmosphären bei erhöhten Temperaturen.
80
Schweißverbindung
– 20
– 40
– 60
– 80
– 100
12.0
0
oxidiert
2)
blank
3)
geschliffen
1)
<1
<1
<1
1.2
Legierung
Abb. 3 – Korrosion verschiedener Hochtemperaturwerkstoffe unter
Metal Dusting Bedingungen (T = 650 °C, aC >> 1, H2-H2O-CO-Atmosphäre,
t = 10 000 h, nach Grabke et al., 1996).
– 200
– 300
– 400
– 800
1000
1100
1200
Temperature, °C
Auch die Neigung zur Aufstickung ist bei Nicrofer 6025 HT
gegenüber Nicrofer 6023 H reduziert (vergleiche Abb. 6).
Nicrofer 6025 HT – alloy 602 CA, Grundwerkstoff
Nicrofer 6025 HT – alloy 602 CA, Schweißung
Nicrofer 6023 H – alloy 601 H
Nicrofer 5520 Co – alloy 617
Abb. 4 – Spezifische Massenänderung verschiedener Hochtemperaturwerkstoffe bei zyklischer Prüfung (1008 h) in Luft in Abhängigkeit von der
Temperatur.
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
10
400
Nicrofer 3228 NbCe alloy AC 66
> 5000
Nicrofer 6023 H – alloy 601 H
300
Nicrofer 3718 - alloy 330
Nicrofer 3220 H alloy 800 H
100
0
700
Aufstickungstiefe, µm
200
2
Spez. Massenänderung, mg/ m h
Cronifer 2520 - alloy 310
200
800
900
1000
1100
1200
Temperatur, °C
Nicrofer 6025 HT –
alloy 602 CA
200
Nicrofer 7216 H - alloy 600 H
Nicrofer 6023 H alloy 601 H
100
0
700
100
Nicrofer 5520 Co alloy 617
Nicrofer 6025 HT - alloy 602 CA
800
900
1000
1100
900
1000
1100
1200
1200
Temperatur, °C
Temperatur, °C
Abb. 5 – Zyklisches Aufkohlungsverhalten (42 x 24 h) einiger Hochtemperatur-Edelstähle und Nickellegierungen in CH4 /H2 with aC = 0,8.
Abb. 6 – Vergleich der Aufstickungstiefe von Nicrofer 6025 HT
und Nicrofer 6023 H nach 1000 h an Luft.
Anwendungsgebiete
Nicrofer 6025 HT hat in wärmetechnischen und
chemischen/petrochemischen Verfahren sowie in Kraftwerksanlagen einen weiten Anwendungsbereich gefunden.
● Komponenten in der katalytischen Abgasreinigung von
Typische Anwendungen sind:
● Strahlrohre
● Ofenrollen
● Muffeln in Blankglühöfen (H2 - Atmosphäre)
● Drehrohr- und Schachtöfen
● Ofenteile
● Rohraufhängungen/Rohrhalterungen
● Komponenten in Abgassystemen und Abgas-
Entgiftungsanlagen
● Glastiegel für das Einschmelzen von radioaktivem Abfall
● Methanol und Ammoniak Synthese
● Wasserstoff Produktion
● Reformer in der chemischen und petrochemischen
Industrie
● Glühkerzen
Automobilen
Verarbeitung und Wärmebehandlung
Nicrofer 6025 HT ist gut warm und kalt umformbar sowie
spanabhebend zu bearbeiten.
Aufheizen
Die Werkstücke müssen vor und während der Wärmebehandlung sauber und frei von jeglichen Verunreinigungen sein.
Schwefel, Phosphor, Blei und andere niedrigschmelzende
MetalIe können bei Wärmebehandlungen von Nicrofer 6025 HT
zur Schädigung führen. Derartige Verunreinigungen können in
Markierungs- und Temperaturanzeige-Farben oder -Stiften,
sowie in Schmierfetten, Ölen, Brennstoffen und dergleichen
enthalten sein.
Brennstoffe müssen einen möglichst niedrigen Schwefelgehalt
aufweisen. Erdgas sollte einen Anteil von weniger als 0,1
Gew.-% Schwefel enthalten. Heizöl mit einem Anteil von max.
0,5 Gew.-% ist geeignet.
Wärmebehandlungen sind wegen der genauen Temperaturführung und Freiheit von Verunreinigungen bevorzugt in Elektroöfen unter Vakuum oder Schutzgas vorzunehmen.
11
Wärmebehandlungen in Luft bzw. in gasbeheizten Öfen sind
ebenfalls akzeptabel, sofern Verunreinigungen niedrig liegen,
so dass eine neutrale bzw. leicht oxidierende Ofenatmosphäre
eingestellt werden kann. Eine zwischen oxidierend und reduzierend wechselnde Ofenatmosphäre ist zu vermeiden. Auch
dürfen die Werkstücke nicht direkt von den Flammen beaufschlagt werden.
Warmumformung
Nicrofer 6025 HT kann im Temperaturbereich zwischen 1200
und 900 °C warmgeformt werden mit anschließender schneIler
Abkühlung in Wasser oder an Luft. Zwischen 800 und 600 °C
zeigt Nicrofer 6025 HT verminderte Duktilität.
Eine Wärmebehandlung nach der Warmumformung wird zur
Erzielung optimaler Eigenschaften empfohlen. Zum Aufheizen
sind die Werkstücke in den bereits auf maximale Warmformtemperatur aufgeheizten Ofen einzulegen.
Kaltumformung
Zur Kaltumformung sollten die Werkstücke im lösungsgeglühten Zustand vorliegen.
Nicrofer 6025 HT weist eine höhere Kaltverfestigung als austenitische EdelstähIe auf. Bei der Wahl der Umformeinrichtungen ist dieses zu berücksichtigen. Bei starken Kaltumformungen sind Zwischenglühungen nötig.
Zur Erzielung optimaler Zeitstandeigenschaften muss nach
einer abschließenden Kaltverformung von mehr als 7 % (> 5 %
im Fall von Schweißungen) eine erneute Lösungsglühung vorgenommen werden.
Biegefähigkeit und Umformbarkeit ist auch bei verzunderten
Blechen gegeben, jedoch sollte der innere Biegedurchmesser
mindestens die 3fache Blechdicke aufweisen.
Wärmebehandlung
Nicrofer 6025 HT sollte in der Regel im lösungsgeglühten
Zustand eingesetzt werden, damit optimale Zeitstandfestigkeit
gegeben ist. Für höchste Zeitstandfestigkeiten wird Nicrofer
6025 HT bei 1220 °C lösungsgeglüht um gezielt eine Korngröße von ≥ 70 µm einzustellen.
Wie bei anderen hochwarmfesten Nickellegierungen kann es
auch bei Nicrofer 6025 HT bei Einsatztemperaturen von 600 –
725 °C besonders in kaltverformten oder geschweißten Bereichen zur sogenannten Spannungsrelaxationsrissbildung kommen. In solchen Fällen wird die Durchführung einer Stabilglühung bei 950 °C für 3 Stunden empfohlen, die Spannungen
reduziert und die Ausscheidungsprozesse beeinflußt, ehe neue
geschweißte Halbzeuge oder bereits im Einsatz gewesene
Halbzeuge im kritischen Temperaturbereich erneut in Betrieb
genommen werden.
Bei jeder Wärmebehandlung ist das Material in den bereits
auf maximale Glühtemperatur aufgeheizten Ofen einzulegen.
Die unter ‘Aufheizen’ aufgeführten Sauberkeitsanforderungen
sind zu beachten.
Entzundern und Beizen
Hochtemperaturwerkstoffe bauen im Betrieb schützende Oxidschichten auf. Daher sollte die Notwendigkeit des Entzunderns
bei Bestellung geprüft werden. Oxide von Nicrofer 6025 HT
und Anlauffarben im Bereich von Schweißungen haften fester
als bei Edelstählen. Schleifen mit sehr feinen Schleifbändern
oder -scheiben wird empfohlen. Anlauffarben sollten vermieden werden.
Falls gebeizt werden muss, sind die Beizzeiten – wie bei allen
Hochtemperaturwerkstoffen – kurz zu halten. Weiterhin ist die
Temperatur der Beize exakt zu beachten. Vor dem Beizen in
Salpeter-Flusssäure-Gemischen müssen die Oxidschichten
durch Strahlen oder feines Schleifen zerstört oder in Salzschmelzen vorbehandelt werden.
Spanabhebende Bearbeitung
Nicrofer 6025 HT ist vorzugsweise im lösungsgeglühten
Zustand zu bearbeiten. Da die Legierung zur Kaltverfestigung
neigt, sollte eine niedrige Schnittgeschwindigkeit mit einem
nicht zu großen Vorschub gewählt werden. Das Schneidwerkzeug muss ständig im Eingriff sein. Eine ausreichende Spantiefe ist wichtig, um die zuvor entstandene kaltverfestigte
Zone zu unterschneiden.
Schweißen
Beim Schweißen von Nickellegierungen und SonderedeIstählen sind die nachfolgenden Hinweise zu berücksichtigen:
Arbeitsplatz
Ein separat angeordneter Arbeitsplatz ist vorzusehen, der
deutlich getrennt ist von den Bereichen, in denen C-Stahl verarbeitet wird. Größte Sauberkeit ist Voraussetzung und Zugluft
ist zu vermeiden.
Hilfsmittel, Kleidung
Saubere Feinlederhandschuhe und saubere Arbeitskleidung
sind zu verwenden.
Werkzeuge und Maschinen
Werkzeuge, die ausschließlich für Nickellegierungen und Edelstähle eingesetzt werden, dürfen nicht für andere Werkstoffe
verwendet werden. Es sind ausschließlich Edelstahlbürsten zu
verwenden. Ver- und Bearbeitungsmaschinen wie Scheren,
Stanzen oder Walzen sind so auszurüsten (Filz, Pappe, Folien),
dass über diese Anlagen die Werkstückoberflächen nicht
durch das Eindrücken von Eisenpartikeln beschädigt werden
können, was letztlich zu Korrosion führen kann.
Reinigung
Reinigung des Grundwerkstoffes im Nahtbereich (beidseitig)
und des Schweißzusatzes (z.B. Schweißstab) sollte mit
ACETON erfolgen.
Trichloräthylen (TRI), Perchloräthylen (PER) und Tetrachlorkohlenstoff (TETRA) sind gesundheitsschädigend und dürfen
daher nicht verwendet werden.
Schweißnahtvorbereitung
Die Schweißnahtvorbereitung ist vorzugsweise auf mechanischem Wege durch Drehen, Fräsen oder Hobeln vorzunehmen. Abrasives Wasserstrahlschneiden oder Plasmaschneiden ist ebenfalls möglich. In letzterem Fall muss jedoch die
Schnittkante (Nahtflanke) sauber nachgearbeitet werden.
Zulässig ist vorsichtiges Schleifen ohne Überhitzung.
12
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
Öffnungswinkel
Das unterschiedliche physikalische Verhalten der NickeIlegierungen und SonderedeIstähle drückt sich ganz alIgemein im
Vergleich zum C-Stahl durch geringere Wärmeleitfähigkeit
und höhere Wärmeausdehnung aus.
I-Naht
Blechdicke bis 2,5 mm
V-Naht
Diesem Verhalten ist durch größere WurzeIspalte bzw. Stegabstände (1 – 3 mm) Rechnung zu tragen, während aufgrund des
zähflüssigen Schweißgutes, im Vergleich zu Standardausteniten,
und der Schrumpfungstendenz ÖffnungswinkeI von 60 bis 70° –
wie in Abbildung 7 gezeigt – für Stumpfnähte vorzusehen sind.
60 – 70°
ca. 2 mm
Zünden
Das Zünden darf nur im Nahtbereich, z.B. an den Nahtflanken
oder auf einem Auslaufstück und nicht auf der Bauteiloberfläche, vorgenommen werden. ZündsteIlen sind Stellen, an
denen es bevorzugt zu Korrosion kommen kann.
Blechdicke
2,0 – 15 mm
0 – 2 mm
U-Naht
15°
Blechdicke
12 – 25 mm
R=6
Schweißverfahren
Zum Schweißen soll Nicrofer 6025 HT im lösungsgeglühten
Zustand vorliegen und frei von Zunder, Fett und Markierungen
sein. Nicrofer 6025 HT kann nach folgenden Verfahren
geschweißt werden: WIG, MAG, Plasma, ElektronenstrahlSchweißen (EB) und E-Hand-Schweißen.
ca. 1,5 mm
ca. 2 mm
DV-Naht
60 – 70°
Blechdicke
16 – 25 mm
Für MAG Schweißungen wird der Einsatz des Schutzgases
Cronigon Ni30 empfohlen.
Beim UP-Prozess muss aufgrund des hohen Aluminiumabbrandes das Schweißgut mit Hilfe des WIG-Verfahrens zweilagig abgedeckt werden.
bis 2 mm
ca. 2 mm
Beim Schweißen der Wurzel ist auf besten Wurzelschutz
(Argon 99,99) zu achten, das heißt, nach dem Schweißen
der Wurzel muss die Schweißnaht frei von Oxiden sein.
Als Schutzgas für den WIG- und Plasma-Prozess ist ein
Argon/Stickstoffgemisch (Argon + max. 2% N2) einzusetzen.
Diese Gas ist beim Schweißen aller Lagen zu verwenden,
d. h., für die Wurzellage, die Zwischenlagen und die Decklagen.
Etwaige Anlauffarben sind zu entfernen, vorzugsweise mit einer
Edelstahlbürste, während die Schweißnaht noch heiß ist.
Schweißzusatz
Für Schutzgasschweißverfahren wird der artgleiche Schweißzusatz empfohlen:
Schweißstäbe Nicrofer S 6025 - FM 602 (W.-Nr. 2.4649)
und
DIN EN ISO 18274: S Ni 6025
Drahtelektroden: (NiCr25Fe10AlY)
UNS N06025
AWS A5.14: ERNiCrFe-12
Gemäß VdTÜV Zulassung ist der Schweißzusatz Nicrofer
S 6025 ebenfalls für WIG, Plasma und MAG-Schweißen von
Nicrofer 6023 H - alloy 601 H geeignet.
Umhüllte
Stabelektroden: DIN EN ISO 14172: E Ni 6025
(NiCr25Fe10AlY)
UNS W86025
AWS A5.11: ENiCrFe-12
DU-Naht
15°
Blechdicke
> 25 mm
R=6
2 mm
ca. 2 mm
Abb. 7 – Nahtvorbereitungen für das Schweißen von Nickellegierungen
und Sonderedelstählen.
Schweißparameter und Einflüsse
(Wärmeeinbringung)
Es ist dafür Sorge zu tragen, dass mit gezielter Wärmeführung
und geringer Wärmeeinbringung gearbeitet wird, wie in Tabelle 9
exemplarisch dargestellt. Die Zwischenlagentemperatur soll
120 °C nicht überschreiten. Die Strichraupentechnik ist anzustreben. Prinzipiell ist eine Kontrolle der Schweißparameter
erforderlich.
Die Wärmeeinbringung Q kann wie folgt berechnet werden:
Q=
U = Lichtbogenspannung, Volt
(kJ/cm) I = Schweißstromstärke, Ampere
v x 1000
v = Schweißgeschwindigkeit, cm/Min.
U x I x 60
Rücksprache mit dem ThyssenKrupp VDM Schweißlabor wird
empfohlen.
13
Blechdicke
Schweißverfahren
mm
Schweißzusatz
Durchmesser
mm
Schweißparameter
Wurzel
I
A
U
V
Füll- und
Decklage
I
A
U
V
Schweißgeschwindigkeit
Streckenenergie
cm/Min.
kJ/cm
Schutzgas
Art und Menge
l/Min.
10–15
max. 8
Argon +
2% N2
8–10
15
10–15
max. 8
Argon +
2% N2
8–10
130–150
15
10–15
max. 8
Argon +
2% N2
8–10
2,0
m-WIG
2,0
90–100
11
6,0
m-WIG
2,0 –2,4
110
11
130–150
12,0
m-WIG
2,4
110
11
3,0
WIG-auto
0,8–1,2
m-WIG
150–250
10–15
20–30
max. 8
Argon +
2% N2
15–20
8,0
WIG-auto
0,8–1,2
m-WIG
150–250
10–15
20–30
max. 8
Argon +
2% N2
15–20
5,0
Plasma
1,0–1,2
200–220
≈ 26
25–30
≈ 11
Argon +
2% N2
30
12,0
Plasma
1,0–1,2
220–240
≈ 26
24–30
≈ 12
Argon +
2% N2
30
max. 8
Cronigon Ni 30:
Argon + 5% N2
+ 5% He
+ 0.05% CO2
16 – 20
≥ 8,0
MAG
1,0–1,2
WIG
8,0
E-Hand
2,5–3,2
40–70
16,0
E-Hand
3,2–4,0
70–100
m-WIG
2,4 Ø
130–150
15
130–140
23–27
24–30
≈ 21
70–100
≈ 22
max. 7
–
≈ 21
90–130
≈ 22
max. 7
–
Bei allen Schutzgasschweißungen ist auf ausreichenden Wurzelschutz mit Reinargon (Ar 4.6) zu achten.
Die Angaben sind Anhaltswerte, die das Einstellen der Schweißmaschinen erleichtern sollen.
Tabelle 11 – Schweißparameter (Richtwerte).
Nachbehandlung
(Bürsten, Beizen und Wärmebehandlung)
Bei optimaler Ausführung der Arbeiten führt das Bürsten
direkt nach dem Schweißen, also im noch warmen Zustand,
ohne zusätzliches Beizen zu dem gewünschten Oberflächenzustand, d.h., Anlauffarben können restlos entfernt werden.
Um jedoch das Risiko des Auftretens von Spannungsrelaxationsrissen beim Einsatz von neu gefertigten, lösungsgeglühten und geschweißten Halbzeugen im Temperaturbereich
von 600 – 725 °C auszuschalten, wird empfohlen eine unter
‘Spannungsrelaxationsriss-Empfindlichkeit’ aufgeführte
Stabilglühung vorzunehmen.
Beizen, wenn gefordert oder vorgeschrieben, ist im Allgemeinen der letzte Arbeitsgang an der Schweißung. Die Hinweise
im Abschnitt ‘Entzundern und Beizen’ sind zu beachten.
Eine solche Stabilglühung sollte ebenfalls an Halbzeugen, die
bereits bei Betriebstemperaturen von 600 – 725 °C im Einsatz
waren, durchgeführt werden, ehe sie in diesem kritischen
Temperaturbereich nach Reparaturschweißungen wieder eingesetzt werden.
Wärmebehandlungen sind in der Regel weder vor noch nach
dem Schweißen notwendig.
Nicrofer ® 6025 HT – alloy 602 CA
14
Verfügbarkeit
Nicrofer 6025 HT ist in folgenden Standard-Halbzeugformen
lieferbar:
Bleche
(Bandbleche siehe unter Band)
Lieferzustand:
Warm- oder kaltgewalzt (w, k),
wärmebehandelt und gebeizt
Dicke
mm
Länge1)
mm
k
1000 – 2400
10.000
12,00 – < 18,00
k, w
2500
10.000
18,00 – < 25,00
w
2500
10.000
w
2500 2)
10.000 2)
> 25,0 01)
1)
2)
Gewalzt1)
mm
Gezogen1)
mm
≤ 600
x 117 – 120
x 8 – 75
Quadratisch (a)
≤ 340 – 500
x 115 – 280
nicht üblich
(a x b)
(40 – 280)
x
(200 – 600)
x 1 (5 – 120)
x
(120 – 600)
x
nicht üblich
x 113 – 41
x
Flach2)
2)
(Ø)
Hexagonal2) (s)
x 240 – 80
≤ 50
Andere Abmessungen auf Anfrage
2)
Nur auf Anfrage
1)
Schmiedeteile
Andere Formen als Ronden, Ringe und Stangen auf Anfrage.
Flansche und Hohlwellen bis ca. 10 t Stückgewicht.
andere Abmessungen auf Anfrage
Maximales Stückgewicht: 2700 kg; bis 4500 kg auf Anfrage
Band 1)
Lieferzustand:
Kaltgewalzt, wärmebehandelt und gebeizt
oder blankgeglüht 2)
Ronden und Ringe
Lieferzustand:
Warmgewalzt oder geschmiedet,
wärmebehandelt,
oxidiert, entzundert oder gebeizt oder gedreht
Gewicht
kg
Dicke
mm
Außen Ø
mm
Innen Ø
mm
Ronde
≤ 10.000
≤ 300
≤ 3000
–
Ring
≤ 13000
≤ 200
≤ 2500
auf Anfrage
1)
Geschmiedet1)
mm
Rund
Breite1)
mm
≥ 11,00 – < 12,00
Stangen
Lieferzustand:
Geschmiedet, gewalzt, gezogen, wärmebehandelt,
oxidiert, entzundert bzw. gebeizt,
überdreht, geschält oder geschliffen
1)
Dicke
mm
Breite 3)
mm
Rollen-Innen-Ø
mm
0,02 – ≤ 0,10
24 – 2004)
300
400
> 0,10 – ≤ 0,25
24 – 7204)
300
400
500
> 0,25 – ≤ 0,60
26 – 750
400
500
600
> 0,60 – ≤ 1,0
28 – 750
400
500
600
> 1,00 – ≤ 2,0
15 – 750
400
500
600
> 2,00 – ≤ 3,02)
> 2,00 – ≤ 3,52)
25 – 750
400
500
600
Andere Abmessungen auf Anfrage
Draht
Lieferzustand:
Blankgezogen, 1/4 hart bis hart,
blankgeglüht, geschabt, geschliffen oder oxidiert
Abmessungen:
0,1 – 19,0 mm Ø,
in Ringen, Behältern, auf Spulen und Kronenstöcken.
Andere Abmessungen sowie Flach- und Profildrähte
auf Anfrage.
1)
Bandbleche – von der Rolle abgeteilt – sind in Längen von 250 bis 4000 mm
lieferbar.
2)
Maximale Dicke: blankgeglüht – 3 mm; nur kaltgewalzt – 3,5 mm.
3)
Größere Breiten auf Anfrage.
4)
Größere Breiten bis zu 730 mm auf Anfrage.
Schweißzusatzwerkstoffe
Schweißstäbe und -draht sind in Standardabmessungen
lieferbar.
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Nahtlose Rohre
Unter Verwendung von Vormaterial der ThyssenKrupp VDM
GmbH erfolgt Fertigung und Vertrieb nahtloser Rohre
bei Mannesmann DMV STAINLESS Deutschland GmbH,
Wiesenstr. 36, D-45473 Mülheim a. d. Ruhr
(Tel.: +49 208 458-2611; Fax: +49 208 458-2641)
an die im Bedarfsfall Anfragen zu richten sind.
Email: [email protected];
Internet: www.mannesmann-dmv.com
Längsnahtgeschweißte Rohre
Längsnahtgeschweißte Rohre werden von namhaften
Herstellern gefertigt und vertrieben, wobei Halbzeuge von
ThyssenKrupp VDM GmbH zum Einsatz kommen.
16
Technische Veröffentlichungen
Zum Werkstoff Nicrofer 6025 HT sind folgende
technische Veröffentlichungen der ThyssenKrupp VDM GmbH
erschienen:
U. Brill, D. C. Agarwal:
Alloy 602 CA, a new high-strength, high-temperature alloy for
service temperatures up to 1200 °C,
CORROSION ‘93, Paper No. 226, NACE International,
Houston, Texas, 1993
D. C. Agarwal, U. Brill, M. Metzler:
Practical Experience with the New Alloy 602 CA
(NiCr25FeAlY) – Applications in Heat Treat Industry,
CORROSION ‘93, Paper No. 235, NACE International,
Houston, Texas, 1993
U. Brill:
Eigenschaften und Einsatzgebiete der neuen Legierung
Nicrofer 6025 HT,
Zeitschrift Stahl, Heft 3/1994, pp. 32 – 35
D. C. Agrarwal, U. Brill:
Material degradation problems in high-temperature
environments (alloys-alloying effects-solutions).
Industrial Heating, October 1994
D.C. Agarwal, U. Brill, O. Ibas:
Corrosion Behaviour of Some High-Temperature Alloys Under
High Velocity Burnt Fuel,
Proc. 2. Int. Conf. on High Resistance Materials,
Gatlinburg, Tennessee, Sept. 1995, pp. 253 – 257
U. Brill:
Schweißverhalten und Eigenschaften der artgleichen
Schweißverbindung des hochwarmfesten Ofenbauwerkstoffes
Nicrofer 6025 HT (W.-Nr. 2.4633),
Internationale Konferenz Schweißtechnik, Werkstoffe und
Werkstoffprüfung, Bruchmechanik und Qualitätsmanagement,
TU Wien, 1997, eds. S. Felber, T. Varga, I.C. Zeman, Chyta
Druck & Verlag Ges. mbH. Wien, Bd. I, pp. 237 – 256
U. Brill, J. Klöwer:
Vergleichende Untersuchung des Oxidationsverhaltens der
Werkstoffe Nicrofer 7216 H, 6023 H und 6025 HT,
Zeitschrift Metall, 51. Jahrgang, Nr. 5/97, pp. 263 – 266
O. Ibas, U. Brill:
Einfluß der Auslagerungstemperatur und -zeit auf die
Zähigkeit von ausgewählten Nickelbasislegierungen,
Werkstoffprüfung 98, pp. 137 – 144
U. Brill, M. Rockel:
Hochtemperaturwerkstoffe der Krupp VDM für den Anlagenbau, VDM Report Nr. 25, September 1999
U. Brill:
Neue Ergebnisse mit dem Werkstoff Nicrofer 6025 HT im
Ofen- und Wärmebehandlungsanlagenbau, Zeitschrift Stahl,
Heft 3 (1999), pp. 54 – 56
D. C. Agarwal und U. Brill:
Performance of alloy 602 CA (UNS N06025) in hightemperature environments up to 1200 °C, CORROSION 2000,
Paper No. 521, NACE International, Houston, Texas, 2000
U. Brill, D. C. Agarwal:
Alloy 602 CA – A New Alloy for the Furnace Industry,
Proc. 2. Int. Conf. on High Resistance Materials,
Gatlinburg, Tennessee, Sept. 1995, pp. 153 – 161
D. C. Agarwal und U. Brill:
High-temperature strength nickel alloy,
Advanced Materials & Processes,
October 2000
D. C. Agarwal, U. Brill, H.-W. Kettler, G. Giersbach:
Innovations in Alloy Metallurgy for Furnace Rolls and Other
High Temperature Applications,
Proc. 2. Int. Conf. on High Resistance Materials,
Gatlinburg, Tennessee, Sept. 1995, pp. 63 – 66
D. C. Agarwal, U. Brill and J. Klöwer:
Recent results on metal dusting of nickel-base alloys and
some applications, CORROSION 2001, Paper No. 382,
NACE International, Houston, Texas, 2001
U. Brill:
Aluchrom- und Nicrofer-Katalysatorband für umweltfreundliche Kraftfahrzeuge,
Zeitschrift Blech Rohre Profile, Heft 42 (1995),
pp. 770 – 772
U. Brill, G. Giersbach, H.-W. Kettler:
Effizienzsteigerung kontinuierlicher Wärmebehandlungsanlagen durch den Einsatz ungekühlter Ofenrollen aus dem
neuen Werkstoff Nicrofer 6025 HT (2.4633),
VDI-Berichte Nr. 1151, 1995, pp. 65 – 88
U. Brill:
Praktische Erfahrung mit dem neuen Werkstoff
Nicrofer 6025 HT (2.4633) im Ofen- und Wärmebehandlungsanlagebau,
Zeitschrift Stahl, Heft 6/1995
U. Brill, M. Metzler, J. Claus:
Leistungsverbesserung von Emaillieranlagen durch
den Einsatz des neuen Werkstoffs Nicrofer 6025 HT,
Mitteilung des Deutschen Email Verbandes, 1996, pp. 7 – 10
J. Wilson, D.C. Agarwal:
Case histories on successful applications of alloy 602 CA,
UNS N06025 in high temperature environments, CORROSION
2005, Paper No. 05423, NACE International, Houston, Texas,
2005
Alle Angaben in diesem Werkstoffdatenblatt beruhen auf praktischen Erfahrungen sowie Ergebnissen aus der Forschung und
Entwicklung und entsprechen nach bestem Wissen dem Stand der
Technik bei Drucklegung.
Die Angaben erfolgen ohne Gewähr und können sich zur Weiterentwicklung oder Verbesserung der Werkstoffqualität ohne
Ankündigung ändern. Lieferungen und Leistungen unterliegen
ausschließlich den Allgemeinen Geschäftsbedingungen der
ThyssenKrupp VDM GmbH.
Werkstoffdatenblätter unterliegen keinem automatischen Austauschdienst.
Es wird empfohlen, im Bedarfsfall die aktuellste Ausgabe anzufordern:
per Telefon unter +49 2392 55-2588
per Telefax unter +49 2392 55-2596 oder
per E-Mail unter [email protected].
Aktuelle Werkstoffdatenblätter und Druckschriften der
ThyssenKrupp VDM sind ebenfalls im Internet verfügbar unter
www.thyssenkruppvdm.com.
Ausgabe Juli 2007
Diese Ausgabe ersetzt das Werkstoffdatenblatt Nr. 4137
Ausgabe März 2001
Impressum
Veröffentlichung
Juli 2007
Herausgeber
VDM Metals GmbH
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58791 Werdohl
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