Materiálový list: Alloy HR-160 / 2.4880 (Haynes HR-160 / Nicrofer 3728)
Alloy HR-160 (W.Nr. 2.4880, UNS N12160) je špičková kovaná superlegura na bázi niklu, chromu a kobaltu s vysokým podílem křemíku. Byla vyvinuta specificky pro dlouhodobý provoz v těch nejnáročnějších průmyslových atmosférách za vysokých teplot až do 1150 °C. Je celosvětově uznávaným metalurgickým standardem pro aplikace vyžadující absolutní odolnost vůči vysokoteplotní sulfidaci (korozi v prostředí síry) a napadení roztavenými solemi či popílky, kde běžné žáruvzdorné nerezové oceli a niklové legury bleskově selhávají.
1. Přesné chemické složení
| Prvek (Značka) |
Procentuální podíl (%) |
Hlavní metalurgický význam a vliv |
| Nikl (Ni) |
Zbytek (cca 37 %) |
Základní kov mřížky zajišťující plně stabilní austenitickou strukturu, tvárnost a vysokou mechanickou houževnatost za žáru. |
| Kobalt (Co) |
27.0 - 33.0 % |
Vysoký obsah kobaltu radikálně zvyšuje odolnost mřížky proti tečení (creep) a je klíčový pro potlačení koroze v prostředí sloučenin síry. |
| Chrom (Cr) |
26.0 - 30.0 % |
Zaručuje prvotřídní ochranu před vysokoteplotní oxidací za sucha a spolupracuje s křemíkem na pasivaci kovu. |
| Křemík (Si) |
2.50 - 3.50 % |
Úmyslně vysoký a přísně řízený podíl. Vytváří pod povrchem neprostupný oxidický film, který dává slitině jedinečnou imunitu vůči sulfidaci a chloraci. |
| Železo (Fe) |
Max. 3.5 % |
Udržováno na nízké úrovni pro zachování nejvyšší strukturní stability a čistoty superlegury. |
| Uhlík (C) |
Max. 0.15 % |
Kontrolované množství, které podporuje tvorbu sekundárních karbidů zpevňujících hranice zrn proti skluzu za žáru. |
2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C)
| Mechanický parametr |
Garantovaná hodnota |
Podmínky a stav materiálu |
| Mez kluzu (Rp 0.2) |
≥ 270 MPa |
V rozpuštěném žíhaném stavu (Solution Annealed); vykazuje vysokou stabilitu proti permanentní mechanické deformaci. |
| Pevnost v tahu (Rm) |
680 - 880 MPa |
Vysoká mechanická pevnost kovaného materiálu garantující dlouhou životnost silnostěnných pecních celků. |
| Tažnost (A5) |
≥ 40 % |
Mimořádně vysoká plasticita za studena usnadňující náročné strojírenské tváření a ohýbání polotovarů. |
| Mez pevnosti při tečení (Creep) |
Excelentní stálost |
Kombinované zpevnění kobaltem a křemíková ochrana zaručují bezpečnou integritu kovu pod dlouhodobým tlakem v žáru. |
3. Fyzikální vlastnosti
| Fyzikální veličina |
Hodnota |
Teplota a poznámka |
| Hustota |
8.02 g/cm3 |
Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C (příznivě nižší hmotnost díky podílu křemíku). |
| Bod tání |
1330 - 1390 °C |
Vysoká teplota tavení předurčuje slitinu pro přímé dlouhodobé vystavení extrémnímu žáru v pecích. |
| Tepelná vodivost |
10.3 W/m·K |
Měřeno při 20 °C; plynule roste s rostoucím teplotním namáháním. |
| Modul pružnosti (E) |
211 GPa |
Modul pružnosti v tahu zaručující vysokou mechanickou a rozměrovou tuhost pecních komponentů. |
4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti
Hlavní metalurgickou předností Alloy HR-160 je její naprosto bezkonkurenční odolnost vůči vysokoteplotní sulfidaci v oxidujících i redukčních atmosférách. V prostředích, kde dochází ke spalování uhlí, těžkých topných olejů nebo odpadů, vznikají agresivní sloučeniny síry, které u běžných žáruvzdorných slitin způsobují bleskovou destrukci (tzv. katastrofální sulfidaci). Přídavek 3 % křemíku u Alloy HR-160 však iniciuje vznik kontinuální podpovrchové sklovité vrstvy oxidu křemičitého (\(SiO_2\)), která působí jako neprostupný štít proti pronikání atomů síry, chlóru a dusíku do mřížky kovu. Slitina prokazuje fantastickou rezistenci vůči napadení roztavenými solemi, tekutým popelem, vůči nauhlíčení a nitridaci za teplot až do 1150 °C. Vyznačuje se excelentní svařitelností a její svarové spoje netrpí sklonem k trhlinám za tepla.
5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití
- Spalovny komunálního, průmyslového a nebezpečného odpadu: ochranné pláště trubek, rošty, vnitřní součásti kotlů, kouřovody a absorbéry vystavené taveninám solí a síry.
- Uhelná energetika a zplyňování uhlí: komponenty fluidních kotlů, dnové popelové systémy, potrubní rozvody a trysky.
- Petrochemický a chemický průmysl: reaktory na výrobu sazí (carbon black), katalytické systémy a zařízení pro regeneraci a zpracování síry.
- Konstrukce průmyslových pecí: retortové pece, mufle, rotační pece pro kalcinaci a vysoce namáhané zavážecí koše pro tepelné zpracování v chemicky znečištěném žáru.
6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů
| Typ polotovaru |
Technická norma ASTM / ASME / DIN |
Rozsah platnosti a určení aplikace |
| Plech / Deska / Pás |
ASTM B435 / ASME SB435 / DIN 17750 |
Válcované žáropevné desky a plechy pro stavbu stěn spalovacích komor, absorbérů, plášťů kotlů a přírub. |
| Kruhová tyč / Výkovek |
ASTM B572 / ASME SB572 / DIN 17752 / B564 |
Kované a tažené tyče pro strojírenské obrábění vysoce zatížených žárových svorníků, pecních hřídelí a závěsů v sulfidačním žáru. |
| Trubka bezešvá |
ASTM B622 / ASME SB622 / DIN 17751 |
Bezešvé potrubní trubky pro technologické výměníky tepla a transport znečištěných spalin a horkých plynů. |
| Trubka svařovaná |
ASTM B619 / B626 / ASME SB619 |
Svařované procesní krakovací trubky velkých průměrů pro odtahové žárové systémy v ekologických provozech. |
| Drát |
ASTM B572 (Drát) / DIN 17753 |
Žárové dráty pro průmyslová pecní sítě, tkané dopravní pásy do žárových pecí a speciální high-temperature spojovací materiál. |
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z oficiálních specifikací výrobce Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.