Incoloy 800 vs Incoloy 825 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Incoloy 800 dan Incoloy 825 adalah dua paduan nikel‑besi‑krom yang banyak digunakan di bidang pengolahan kimia, pembangkit listrik, dan penyulingan minyak. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya mempertimbangkan trade-off antara kinerja korosi, stabilitas suhu tinggi, kemampuan las, dan biaya saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih grade untuk lingkungan oksidasi suhu tinggi versus memilih material untuk aliran proses yang sangat asam atau mengandung klorida.

Perbedaan fungsional utama adalah kinerja korosi di lingkungan akuatik yang agresif: Incoloy 825 dipadu untuk meningkatkan ketahanan terhadap asam reduksi dan korosi yang dibantu klorida (berkat penambahan Mo dan Cu), sedangkan Incoloy 800 dioptimalkan untuk kekuatan suhu tinggi dan ketahanan oksidasi/korosi sebagai paduan austenitik larutan padat. Inilah sebabnya mengapa kedua grade sering dibandingkan ketika desainer harus menyeimbangkan ketahanan asam/klorida dengan layanan suhu tinggi dan batasan anggaran.

1. Standar dan Penunjukan

Spesifikasi utama dan penunjukan umum:

• ASTM/ASME:
• Incoloy 800: UNS N08800; spesifikasi umum termasuk ASTM B409/B409M (pipa), B407 (dikerjakan dingin), dan referensi ASME SB-163.
• Incoloy 825: UNS N08825; umumnya disuplai sesuai ASTM B407/B409, ASME SB-163, dan B444.
• EN: ekuivalen sering dirujuk berdasarkan keluarga kimia dan aplikasi; periksa daftar EN untuk bentuk produk tertentu.
• JIS / GB: ekuivalen ada secara regional tetapi selalu verifikasi persyaratan kimia dan mekanik terhadap nomor UNS.
• Klasifikasi: keduanya adalah paduan nikel‑besi‑krom austenitik (Ni‑Fe‑Cr), yaitu, keluarga paduan/stainless—tidak ada yang dikategorikan sebagai karbon paduan rendah, baja alat, atau HSLA.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Di bawah ini adalah rentang komposisi representatif (wt%) yang umum ditemui dalam spesifikasi pabrik dan lembar data material. Nilai bervariasi berdasarkan bentuk produk dan spesifikasi—konfirmasi dengan sertifikat produk untuk pengadaan.

Elemen	Incoloy 800 (rentang tipikal, wt%)	Incoloy 825 (rentang tipikal, wt%)
C	≤ 0.10	≤ 0.05
Mn	≤ 1.0	≤ 1.0
Si	≤ 0.5	≤ 0.5
P	≤ 0.02	≤ 0.02
S	≤ 0.015	≤ 0.015
Cr	19.0 – 23.0	19.5 – 23.5
Ni	30.0 – 35.0	38.0 – 46.0
Mo	— / jejak	2.5 – 3.5
Cu	— / jejak	1.0 – 2.0
Ti / Al (stabilisator)	penambahan kecil yang terkontrol (gabungan)	Ti ≤ 0.6 (kontrol N/CB)
Nb, V, B	biasanya tidak ada	biasanya tidak ada
N	jejak – rendah	jejak – rendah
Fe	Keseimbangan	Keseimbangan

Strategi paduan dan efek: - Ni menstabilkan matriks austenitik, memberikan ketangguhan dan kemampuan bentuk. Ni yang lebih tinggi di 825 meningkatkan ketahanan korosi secara keseluruhan dan duktilitas. - Cr memberikan ketahanan terhadap oksidasi dan korosi umum. Kedua grade memiliki Cr yang serupa, sehingga perilaku stainless dasar dapat dibandingkan. - Mo dan Cu di 825 secara substansial meningkatkan ketahanan terhadap korosi lokal (pitting, celah) dan serangan asam reduksi (kimia mirip asam sulfat, fosfat), serta mengurangi kerentanan terhadap retak korosi stres yang diinduksi klorida dalam banyak kasus. - Incoloy 800 bergantung pada larutan padat Fe–Ni–Cr dan Al/Ti yang terkontrol untuk stabilisasi pada suhu tinggi (untuk membatasi presipitasi karbida). Ini tidak terutama dipadu untuk meningkatkan ketahanan asam.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur: - Kedua paduan adalah austenitik (kubus berpusat muka). Mikrostruktur yang diproduksi adalah austenit fase tunggal dengan kemungkinan dispersi nitride stabil atau fase berbasis Ti/Al jika ada dalam jumlah signifikan. - Varian Incoloy 800 (800H/800HT) dirancang untuk ketahanan creep dengan mengontrol karbon (800H lebih tinggi C) dan stabilitas termal—varian ini lebih baik dalam menahan pertumbuhan butir dan presipitasi karbida pada suhu tinggi. - Incoloy 825 tetap sebagai austenit stabil dengan penguatan larutan padat dari Ni, dan fase sekunder jarang terjadi kecuali terpapar siklus termal ekstrem.

Respons perlakuan panas: - Kedua paduan biasanya disuplai dalam kondisi annealed/diperlakukan larutan untuk melarutkan presipitasi dan mengembalikan duktilitas. Perlakuan anneal larutan diikuti dengan pendinginan cepat meminimalkan pembentukan karbida dan intermetallic. - Paparan termal pada suhu menengah (400–850°C) dapat mempromosikan presipitasi karbida atau intermetallic (karbonitrida atau fase sigma tergantung pada waktu dan komposisi); 800 dan 825 berbeda dalam sensitivitas karena kandungan paduan—Mo di 825 dapat mempromosikan pembentukan fase sekunder di bawah paparan jangka panjang tertentu. - Normalisasi/penyemprotan dan siklus tempering yang digunakan untuk baja karbon tidak relevan untuk paduan nikel austenitik ini; sifat mekanik disesuaikan dengan perlakuan annealing larutan dan pengerjaan dingin yang terkontrol, serta dengan memilih subgrade tertentu (800H/HT).

4. Sifat Mekanik

Sifat mekanik representatif (kondisi annealed). Nilai aktual tergantung pada bentuk produk, ketebalan, dan perlakuan panas—gunakan sertifikat pabrik.

Sifat (annealed)	Incoloy 800 (tipikal)	Incoloy 825 (tipikal)
Kekuatan Tarik (MPa)	~480 – 700	~480 – 700
Kekuatan Luluh 0.2% (MPa)	~200 – 350	~200 – 350
Peregangan (%)	~30 – 50	~30 – 50
Ketangguhan (impact)	Baik, tidak sensitif notch pada RT	Baik, tidak sensitif notch pada RT
Kekerasan (HB)	~140 – 220	~140 – 220

Interpretasi: - Sifat mekanik pada suhu kamar secara umum serupa dalam kondisi annealed berkat matriks austenitik. Perbedaan lebih spesifik aplikasi: varian 800H/HT memberikan kekuatan creep yang lebih baik pada suhu tinggi karena karbon yang terkontrol dan pemrosesan; 825 tidak dimaksudkan untuk aplikasi creep tinggi. - Ketangguhan dan duktilitas umumnya dapat dibandingkan; kandungan nikel membantu mempertahankan duktilitas pada suhu rendah dan ketahanan terhadap patah rapuh.

5. Kemampuan Las

Kedua paduan dianggap dapat dilas dengan metode peleburan dan resistensi standar, tetapi perhatian terhadap prosedur dan perlakuan pasca-las diperlukan untuk kinerja layanan.

Faktor kemampuan las: - Kandungan karbon rendah mengurangi kerentanan terhadap pengerasan di zona yang terpengaruh panas; elemen residu (Mo, Cu) mempengaruhi perilaku retak pembekuan dan komposisi logam las. - Karena keduanya adalah paduan austenitik dengan kemampuan pengerasan rendah, pemanasan awal umumnya tidak diperlukan; namun, kualifikasi prosedur las diperlukan untuk layanan kritis.

Indeks setara karbon dan kemampuan las yang berguna (interpretasikan secara kualitatif): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ dan $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretasi: $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih tinggi menunjukkan risiko retak dingin yang lebih besar dan kebutuhan untuk pemanasan awal/perlakuan panas pasca-las yang terkontrol. Kedua paduan biasanya berada di wilayah yang menunjukkan kemampuan las yang baik tetapi Ni yang lebih tinggi di 825 dan keberadaan Mo/Cu sedikit meningkatkan indeks relatif terhadap 800.
• Catatan praktis: Gunakan logam pengisi yang cocok atau lebih dari yang direkomendasikan oleh pemasok untuk kompatibilitas sifat korosi dan mekanik; kontrol suhu antar lapisan dan hindari pencairan berlebihan saat mengelas dalam layanan korosif.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Untuk perlakuan non‑stainless: tidak berlaku—keduanya adalah paduan tahan korosi (paduan stainless/HP Ni). Pelapisan permukaan (cat, semprotan termal, pelapisan) dapat digunakan untuk perlindungan mekanik atau estetika tambahan tetapi tidak menggantikan pemilihan paduan dalam media korosif.
• Ketahanan korosi lokal dapat diperkirakan untuk paduan stainless menggunakan PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Penerapan PREN: Ini paling berguna untuk baja stainless austenitik di mana Mo dan N sangat meningkatkan ketahanan pitting. Incoloy 825, dengan Mo yang terukur, akan menunjukkan PREN yang lebih tinggi daripada Incoloy 800 (yang memiliki Mo yang tidak signifikan), menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap pitting dan korosi celah di lingkungan yang mengandung klorida.
• Ringkasan korosi kualitatif:
• Incoloy 825: ketahanan yang superior terhadap asam reduksi (sulfurik, fosfat), ketahanan yang baik terhadap retak korosi stres yang diinduksi klorida dalam banyak kondisi proses, dan peningkatan ketahanan pitting/celah berkat Mo + Cu.
• Incoloy 800: ketahanan oksidasi dan korosi umum yang sangat baik pada suhu tinggi dan ketahanan yang baik terhadap atmosfer karburisasi/oksidasi; kurang mampu dibandingkan 825 dalam rezim korosi asam agresif atau lokal.

7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Bentuk

• Pembentukan: Kedua paduan membentuk dan membengkok dengan cukup baik dalam keadaan annealed; memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar daripada baja lunak karena modulus yang lebih rendah dan pemulihan yang lebih tinggi. Pembentukan dingin meningkatkan pengerasan kerja; anneal menengah mungkin diperlukan untuk pembentukan yang parah.
• Kemudahan pemesinan: Paduan nikel lebih sulit untuk diproses dibandingkan baja feritik—konduktivitas termal yang lebih rendah, kekuatan yang lebih tinggi, dan pengerasan kerja membutuhkan alat yang kokoh, kecepatan pemotongan yang lebih rendah, kontrol chip yang baik, dan pendingin. Incoloy 825 (Ni lebih tinggi) sering kali sedikit lebih mudah diproses dibandingkan beberapa paduan nikel yang lebih tinggi tetapi tetap menantang dibandingkan dengan baja karbon; Incoloy 800 sebanding.
• Penyelesaian: Penggilingan permukaan, pemolesan, dan penyelesaian terkait pengelasan mengikuti praktik paduan nikel standar; pasivasi kurang relevan dibandingkan baja stainless tetapi pembersihan dan pengasaman yang terkontrol mungkin diperlukan untuk mengembalikan kinerja korosi setelah fabrikasi.

8. Aplikasi Tipikal

Incoloy 800 (penggunaan umum)	Incoloy 825 (penggunaan umum)
Komponen furnace suhu tinggi, penukar panas, dan pipa generator uap (atmosfer oksidasi)	Peralatan proses kimia yang menangani asam sulfat, fosfat, dan organik
Pipa dan saluran di pembangkit listrik (korosi sedang, suhu tinggi)	Pipa, wadah, dan fitting dalam pengasaman asam, pupuk, dan sistem lepas pantai
Elemen dalam reformer petrokimia, tabung radian	Penukar panas, flens, dan overlay las di mana ketahanan terhadap klorida/pitting diperlukan
Komponen yang memerlukan stabilitas terhadap karburisasi dan oksidasi	Lingkungan proses kimia basah, di mana kondisi reduksi dan korosi lokal menjadi perhatian

Rasional pemilihan: - Pilih Incoloy 800 ketika kekuatan suhu tinggi, ketahanan oksidasi, dan efisiensi biaya menjadi prioritas dan fluida proses tidak secara agresif reduktif atau kaya klorida. - Pilih Incoloy 825 ketika korosi akuatik dalam asam reduksi, keberadaan klorida, atau ketahanan korosi lokal adalah persyaratan utama.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Incoloy 825 biasanya lebih mahal daripada Incoloy 800 karena Ni yang lebih tinggi dan penambahan Mo dan Cu. Harga pasar berfluktuasi dengan pasar nikel dan molibdenum.
• Ketersediaan: Kedua grade umumnya tersedia di seluruh dunia dalam bentuk pelat, lembaran, koil, pipa, tabung, dan batang. Incoloy 800 (dan varian suhu tingginya) tersebar luas dalam rantai pasokan pembangkit listrik dan petrokimia; 825 adalah pilihan standar dalam rantai pasokan kimia dan lepas pantai. Waktu tunggu mungkin lebih lama untuk bentuk produk khusus dan diameter atau ketebalan besar.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif):

Atribut	Incoloy 800	Incoloy 825
Kemampuan Las	Sangat baik (prosedur standar)	Sangat baik (kontrol prosedural direkomendasikan)
Kekuatan–Ketangguhan	Stabilitas termal tinggi (khususnya 800H/HT)	Ketangguhan baik; tidak untuk creep tinggi
Korosi (asam/klorida)	Sedang (korosi umum/oksidasi)	Superior (asam reduksi, ketahanan pitting/celah)
Biaya	Lebih rendah	Lebih tinggi

Rekomendasi: - Pilih Incoloy 800 jika: - Suhu layanan atau ketahanan oksidasi adalah pendorong utama (misalnya, penukar panas suhu tinggi, tabung radian). - Lingkungan proses tidak sangat reduktif atau mengandung klorida dan tekanan anggaran mendukung paduan nikel‑besi‑krom dengan biaya lebih rendah. - Ketahanan creep diperlukan (pilih varian 800H/800HT).

• Pilih Incoloy 825 jika:
• Layanan mengandung asam reduksi (sulfurik, fosfat) atau konsentrasi klorida yang signifikan di mana korosi lokal atau SCC menjadi perhatian.
• Ketahanan superior terhadap pitting, korosi celah, dan serangan asam diperlukan, dan biaya premium dibenarkan oleh pengurangan pemeliharaan dan umur yang lebih panjang.
• Aplikasi melibatkan kimia oksidasi dan reduksi campuran di mana penambahan Mo dan Cu memberikan keuntungan yang jelas.

Catatan akhir: Kedua paduan adalah pilihan rekayasa yang kuat; pemilihan yang tepat tergantung pada tinjauan cermat terhadap kimia proses, suhu, beban mekanik (termasuk creep), batasan fabrikasi, dan biaya siklus hidup. Selalu konfirmasi persyaratan kimia dan mekanik yang tepat dengan sertifikat pabrik dan konsultasikan dengan spesialis korosi untuk lingkungan proses yang kritis atau baru.