Materiálový list: Alloy 690 / 2.4642 (Inconel 690 / Nicrofer 6030)
Alloy 690 (W.Nr. 2.4642, UNS N06690) je vysokochromová superlegura na bázi niklu a chromu s přídavkem železa. Byla vyvinuta jako specializovaný materiál s extrémní odolností vůči mezikrystalové korozi a koroznímu praskání pod napětím (SCC). Je celosvětovým metalurgickým standardem v jaderné energetice pro kritické komponenty parogenerátorů a pro chemická zařízení pracující se silně oxidačními kyselinami za vysokých teplot.
1. Přesné chemické složení
| Prvek (Značka) |
Procentuální podíl (%) |
Hlavní metalurgický význam a vliv |
| Nikl (Ni) |
Min. 58.0 % |
Základní prvek matrice zajišťující špičkovou metalurgickou houževnatost a absolutní imunitu vůči chloridovému koroznímu praskání pod napětím. |
| Chrom (Cr) |
27.0 - 31.0 % |
Extrémně vysoký obsah chromu (téměř dvojnásobný oproti Alloy 600) zaručuje excelentní rezistenci vůči oxidačním médiím, horké kyselině dusičné a vysokoteplotní sulfidaci. |
| Železo (Fe) |
7.0 - 11.0 % |
Doprovodný konstrukční kov stabilizující austenitickou matrici tuhého roztoku a optimalizující mechanické vlastnosti. |
| Mangan (Mn) |
Max. 0.50 % |
Působí jako deoxidant při tavení a napomáhá udržovat čistotu struktury kovu. |
| Uhlík (C) |
Max. 0.05 % |
Udržován v přesné rovnováze k zamezení vzniku hrubých karbidů, které by oslabovaly pasivační vrstvu chromu na hranicích zrn. |
| Křemík (Si) |
Max. 0.50 % |
Technologická příměs z výroby podílející se na deoxidaci tekutého kovu. |
2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C)
| Mechanický parametr |
Garantovaná hodnota |
Podmínky a stav materiálu |
| Mez kluzu (Rp 0.2) |
≥ 240 MPa |
V rozpuštěném žíhaném stavu (Solution Annealed); vykazuje vysokou plasticitu a stabilní elasticitu. |
| Pevnost v tahu (Rm) |
580 - 750 MPa |
Standardní bezpečný pevnostní rozsah pro kované tyče, silnostěnné plechy a trubkové svazky. |
| Tažnost (A5) |
≥ 30 % |
Mimořádně vysoká deformační schopnost zaručující bezproblémové ohýbání tenkostěnných trubek do tvaru U. |
| Tvrdost (HB) |
Cca 160 - 180 HB |
Zajišťuje bezproblémovou mechanickou obrobitelnost, vrtání a soustružení běžnými průmyslovými nástroji. |
3. Fyzikální vlastnosti
| Fyzikální veličina |
Hodnota |
Teplota a poznámka |
| Hustota |
8.19 g/cm3 |
Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C. |
| Bod tání |
1345 - 1375 °C |
Vysoká teplota tavení předurčuje slitinu pro přímé nasazení v horkých zónách reaktorů a pecí. |
| Tepelná vodivost |
12.1 W/m·K |
Měřeno při 20 °C; plynule roste se zvyšujícím se teplotním zatížením. |
| Modul pružnosti (E) |
211 GPa |
Modul pružnosti v tahu zaručující vysokou mechanickou a rozměrovou tuhost komponentů. |
4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti
Hlavní metalurgickou předností Alloy 690 je její bezkonkurenční odolnost vůči mezikrystalovému koroznímu praskání pod napětím (IGSCC) ve vysokoteplotní čisté vodě primárních i sekundárních okruhů jaderných elektráren. Vzhledem k vysokému 30% podílu chromu vykazuje materiál výrazně nižší rychlost koroze a uvolňování iontů kovů do chladiva než starší slitina Alloy 600. V chemickém průmyslu exceluje v prostředí horké kyseliny dusičné (\(HNO_3\)), směsí kyseliny dusičné s hydrofluorovou (HF) a v silně oxidujících kyselých solích. Za vysokých teplot tvoří vysoce stabilní povrchový oxidický film, který brání nauhlíčení, nitridaci a sulfidaci v průmyslových plynech až do teploty 1000 °C. Slitina má vynikající svařitelnost a její svarové spoje vykazují dlouhodobě stabilní vysokoteplotní vlastnosti.
5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití
- Jaderná energetika: bezešvé trubky pro parogenerátory primárních okruhů tlakovodních reaktorů (PWR), dnové průchodky a vnitřní vestavby tlakových nádob reaktorů.
- Zpracování radioaktivního odpadu: vitrifikační pece, reaktory a kontejnery pro zpracování a ukládání vysoce agresivního tekutého jaderného odpadu.
- Chemický průmysl: reaktory, ohřívače a potrubní systémy pro výrobu a rafinaci kyseliny dusičné a zpracování oxidačních směsí kyselin.
- Průmyslové pece: topné elementy, sálavé trubky a hořáky pracující v silně oxidačních a sulfidačních atmosférách za vysokých teplot.
6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů
| Typ polotovaru |
Technická norma ASTM / ASME / DIN / VdTÜV |
Rozsah platnosti a určení aplikace |
| Trubka bezešvá |
ASTM B163 / B167 / ASME SB163 / SB167 |
Klíčové standardy pro jaderné bezešvé kondenzátorové a výměníkové trubky (B163) a potrubní rozvody (B167). |
| Plech / Deska / Pás |
ASTM B168 / ASME SB168 / DIN 17750 |
Válcované žáropevné desky a plechy pro stavbu plášťů jaderných výměníků tepla, přírub a procesních nádrží. |
| Kruhová tyč / Výkovek |
ASTM B166 / ASME SB166 / DIN 17752 / B564 |
Kované a tažené tyče pro strojírenské obrábění vnitřních reaktorových čepů, vysokopevnostních svorníků a ventilů. |
| Trubka svařovaná |
ASTM B516 / B517 / ASME SB516 |
Svařované procesní trubky větších průměrů pro ventilační a odtahové žárové systémy v chemické výrobě. |
| Drát |
ASTM B166 (Drát) / DIN 17753 |
Žárové dráty pro průmyslové pecní sítě, speciální high-temperature pružiny a jaderný spojovací materiál. |
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z oficiálních specifikací výrobců Special Metals, VDM Metals a Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.