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因科洛伊|Incoloy

Incoloy是一種鎳鉻鐵合金,是為溫度升高時(shí)抗氧化和碳化而設(shè)計(jì)的。ncoloy合金有很多種類(lèi):常見(jiàn)的如Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Incoloy840、Incoloy901、Incoloy925、Incoloy20、Incoloy3

產(chǎn)品分類(lèi) / 用途

Incoloy 800


 (1Cr20Ni32Fe ) 、NS 112、Incoloy 800 合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含碳小于0.1%,含鉻20%左右,含鎳32%左右,并含少量鋁、鈦的鐵-鎳耐蝕合金是Ni-Fe-Cr系合金的代表性牌號(hào),通稱(chēng)Incoloy 800合金。此合金是 為了節(jié)約鎳基合金中的Ni于1949年發(fā)展的。隨著化學(xué)加工業(yè)和核動(dòng)力工業(yè)的發(fā) 展,需要量的在各種腐蝕環(huán)境下工作的換熱設(shè)備。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái),換熱設(shè)備水側(cè)所 引起的應(yīng)力腐蝕破裂事故嚴(yán)重威脅著設(shè)備的安全運(yùn)行和影響生產(chǎn)廠的經(jīng)濟(jì)效益, 尋求一個(gè)適用性寬廣的耐應(yīng)力腐蝕破裂合金受到工業(yè)界的普遍關(guān)注。在一些高溫高壓水中,在Ni-Fe-Cr合金體系中由于存在著一個(gè)既不產(chǎn)生穿晶又不產(chǎn)生晶間應(yīng)力腐蝕破裂的Ni區(qū)間,而且Cr20Ni32Fe合金的鎳含量恰好處于此區(qū)間(圖10-1), 且價(jià)格又遠(yuǎn)低于鎳基合金,因此這類(lèi)合金得到了深入的研究和發(fā)展,派生出許多合金牌號(hào),按化學(xué)成分和用途至少可將Cr20Ni32型合金劃分成標(biāo)準(zhǔn)型、高碳型、中碳型和低碳型四種。


  標(biāo)準(zhǔn)型是早期的Cr20Ni32型合金,碳含量0.1%。


  高碳型合金的碳含量(C)處于0.05%~0.1%之間。主要用于600℃以上, 具有粗晶粒、高蠕變強(qiáng)度的特點(diǎn)。在化工、電廠、石油化學(xué)工業(yè)中的過(guò)熱器、再熱器、高溫加熱、轉(zhuǎn)化、裂解爐管等方面應(yīng)用。


  中碳型合金的碳含量在0.03%~0.06%范圍之間,具有中等晶粒度,一 般用于350℃~600℃ 使用的過(guò)熱器、再熱器等熱強(qiáng)部件。也適用于高溫(750℃)氣冷堆換熱器。


  低碳型有時(shí)也稱(chēng)改良型。它是標(biāo)準(zhǔn)型合金Cr20Ni32Fe合金的改進(jìn)和發(fā)展。我 國(guó)鋼標(biāo)號(hào)為00Cr20Ni32AlTi。碳含量(C)低于0.03%并要求控制合金中的Ti/C和Ti/C+N比值以及Al、Co等含量。此合金的特點(diǎn)是超低碳、細(xì)晶粒,充分穩(wěn)定化、耐應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)良,低碳型合金使用溫度≤350℃ ,主要用于壓水堆蒸發(fā)器。



一、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)


  經(jīng)近60年的演變、發(fā)展的各種Cr20Ni32合金的派生牌號(hào)的化學(xué)成分列于表 10-2。



表 10-2.jpg



  表10-2所列合金在高溫固溶快冷條件下的組織為奧氏體,但在500~900℃ 中溫加熱,此合金有可能處于雙相區(qū),對(duì)于Ni處于下限,Cr處于上限的合金可能性更大。業(yè)已發(fā)現(xiàn),在650℃和750℃長(zhǎng)期加熱有δ相析出,但數(shù)量較少,尚不足以影響合金的斷裂性能。


圖 10-10.jpg


  合金的析出行為C曲線(xiàn),如圖10-10 所示,析出相種類(lèi)和數(shù)量受合金成分和受熱條件所制約。



二、力學(xué)性能


 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合金的室溫力學(xué)性能匯總于表10-3,典型的室溫抗拉和抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表10-4。表10-5為超低碳型 Cr20Ni32Fe合金的室溫和350℃的力學(xué)性能。 溫瞬時(shí)拉伸性能如圖10-11和圖10-12所示。Cr20Ni32Fe 合金的高溫長(zhǎng)時(shí)力學(xué)性能見(jiàn)表10-6、圖10-13和圖10-14。


表 10-3.jpg

表 10-5.jpg


三、耐蝕性能


  1. 全面腐蝕


  Incoloy 800合金具有良好的耐HNO3、有機(jī)酸、除鹵素鹽外的氧化性和非氧化鹽類(lèi)的腐蝕,在硝酸中,它可經(jīng)受沸騰溫度70% HNO3的腐蝕。在各種介質(zhì)中的耐蝕性見(jiàn)表10-7。


表 10-7.jpg

表 10-7.1.jpg


  2. 高溫腐蝕


  盡管Cr20Ni32Fe合金在濕態(tài)介質(zhì)中具有較好的耐蝕性,但此類(lèi)合金良好的耐高溫腐蝕性能是其突出優(yōu)點(diǎn)。在高溫條件下,由于合金中具有較高的銘含量和足夠的鎳含量,使其能形成防護(hù)性良好的氧化膜,具有良好的抗?jié)B碳性能,是耐高溫腐蝕的良好材料,在工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。


  在高溫爐氣中 Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性?xún)?yōu)于一般奧氏體不銹鋼,數(shù)據(jù)見(jiàn)表 10-8。


表 10-8.jpg


    h2+H2S環(huán)境,在石油精煉加工中常常遇到含硫化氫的氫氣腐蝕問(wèn)題, Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性?xún)?yōu)于一般奧氏體不銹鋼,也優(yōu)于Inconel 600合金,試 驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果列于表10-9。


表 10-9.jpg

   抗?jié)B碳性能,Cr20Ni32Fe具有良好的抗?jié)B碳性能,試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 10-10。它的抗?jié)B碳性能優(yōu)于常規(guī)不銹鋼,相當(dāng)于含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 鉻的耐髙溫 腐蝕的奧氏體不銹鋼。



  3. 晶間腐蝕


   Cr20Ni32Fe合金在593 ~816℃之間受熱將出現(xiàn)晶間腐蝕(圖1-4)。對(duì)含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%碳的合金試驗(yàn)結(jié)果指出,最敏感的溫度為650℃(見(jiàn)圖10-15)。影響 Cr20Ni32Fe合金晶間腐蝕的因素是合金中的碳含量,Ti/C[Ti/(C+N)]比值、固溶處理溫度和晶粒尺寸等,其根源是由于Cr23C6在中溫析出所引起的貧鉻所致。盡管此類(lèi)合金在850℃附近析出TiC沉淀,但不足以解決晶間腐蝕問(wèn)題。 降低合金中的碳含量,提高合金的穩(wěn)定化程度即提高Ti/C,控制固溶處理溫度和采取細(xì)化晶粒尺寸等措施,可有效地降低合金的晶間腐蝕敏感性,如圖10-16和圖10-17所示。


圖 10-15.jpg

圖 10-16.jpg


   4. 應(yīng)力腐蝕


    a. 高溫水介質(zhì)中


   工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明,在高溫水的某些條件下,低碳的Cr20Ni32Fe (00Cr20Ni32AlTi)合金的耐應(yīng)力腐蝕性能顯著優(yōu)于18-8型奧氏體不銹鋼.在某些條件下甚至優(yōu)于00Crl5Ni75Fe( Inconel 600)合金。圖10-18 給出了在316℃和 330℃含100×10-6Cl- , 8×10-6 溶解氧的高溫靜水中的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)結(jié)果,顯然 00Cr20Ni32AlTi 合金的耐應(yīng)力腐蝕性能,既優(yōu)于 18-8、2520、00Cr25Ni25Si2V2Ti 等不銹鋼,又優(yōu)于Inconel 600和Monel 400合金,但經(jīng)2500~10000小時(shí)試驗(yàn),它也產(chǎn)生了晶間應(yīng)力腐蝕斷裂。


圖 10-18.jpg


   盡管Cr20Ni32Fe合金表現(xiàn)出良好的耐應(yīng)力腐蝕性,但此合金對(duì)應(yīng)力腐蝕并非免疫。在各種高溫水中的耐應(yīng)力腐蝕性能與合金成分、熱處理?xiàng)l件、冷變形等 有密切關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果指出,降低合金中的碳含量(≤0.03%),提高鎳含 量,增大Ti/C比將提高合金的耐應(yīng)力腐蝕性能。通常敏化和冷變形對(duì)合金的耐應(yīng)力腐蝕性能有害,但有的試驗(yàn)結(jié)果指出,650℃長(zhǎng)期時(shí)效可顯著降低合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。


   b. 苛性水介質(zhì)中


   在壓水堆蒸發(fā)器和鈉冷快堆蒸發(fā)器中,有可能會(huì)出現(xiàn)含NaOH的苛性水介質(zhì),目前已遇到18-8不銹鋼和 Inconel 600合金的苛性應(yīng)力腐蝕破裂問(wèn)題。


圖 10-19.jpg

  大量的研究表明Cr20Ni32Fe合金在含NaOH的苛性水介質(zhì)中的耐應(yīng)力腐蝕性能取決于NaOH濃度和應(yīng)力水平(圖10-19 和 圖10-20)。 NaOH濃度和應(yīng)力水平愈高,合金的耐應(yīng)力腐蝕性能下降。對(duì)低碳型的00Cr20Ni32AITi合金只有在低 NaOH濃度、低應(yīng)力下才處于免疫區(qū)(見(jiàn)圖10-21,該圖中NaOH為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。 因此,只有在使用過(guò)程中避免高應(yīng)力出現(xiàn)和防止NaOH濃縮,才能保證采用 00Cr20Ni32AlTi合金設(shè)備的安全運(yùn)行。


   c. NaCl溶液中


  在沸騰溫度不同濃度(物質(zhì)的量濃度)的NaCl溶液中經(jīng)650℃敏化1小時(shí) 的1Cr20Ni32Fe合金的應(yīng)力腐蝕與電位的關(guān)系曲線(xiàn)如圖10-22所示。在MgCl2中的 SCC行為如圖10-23所示。在此種介質(zhì)中的耐SCC行為與高性能不銹鋼相同。


圖 10-23.jpg


四、 熱加工、冷加工、熱處理和焊接性能


   1. 熱加工


    Cr20Ni32Fe合金的熱加工性能良好,類(lèi)似于一般Cr-Ni奧氏體 不銹鋼,熱加工溫度范圍為900~1200℃,合金的熱彎成形通常在1000~1150℃ 范圍內(nèi)進(jìn)行。熱成形后可以空冷,但為了減輕合金的晶間腐蝕傾向,應(yīng)盡量快速通過(guò)540~760℃敏化區(qū)。


   2. 冷加工


     合金的冷加工成型性能近似于18-8型奧氏體不銹鋼,但加工硬化傾向低于18-8型奧氏體不銹鋼。盡管如此,在冷加工成型過(guò)程中,中間軟化退火常常是需要的,中間退火溫度與固溶退火溫度相同。


   3. 熱處理


    合金的固溶退火溫度在920~980℃ , 一般控制在980℃ ,±10℃保溫時(shí)間視產(chǎn)品厚度而定,但保溫時(shí)間不得少于10分鐘,對(duì)于高碳合金且在550℃以上溫度使用者,其固溶處理溫度應(yīng)為1150~1205℃。消除應(yīng)力的熱處理,一般在540℃以上即可產(chǎn)生效果,但殘余應(yīng)力的完全消除需在高于870℃的溫度進(jìn)行退火。

  

   4. 焊接


    Cr20Ni32Fe型合金焊接性能良好,可釆用通常的焊接方法進(jìn)行 焊接。試驗(yàn)表明,釆用新2號(hào)焊絲對(duì)00Cr20Ni32AlTi合金管材與不銹鋼管板進(jìn)行 TIG焊接,取得了滿(mǎn)意的效果。合金的抗裂性能良好,接頭的晶間腐蝕、應(yīng)力腐 蝕等亦近于母材。根據(jù)使用條件可選用表10-11所列的焊接材料。


表 10-11.jpg


五、物理性能


    Cr20Ni32Fe合金的物理性能隨合金的成分和試驗(yàn)條件會(huì)有微小變化,但不會(huì)有大的變動(dòng)。1Cr20Ni32Fe合金(Incoloy 800)的物理性能見(jiàn)表10-12和圖 10-24。


表 10-12.jpg


六、應(yīng)用


  產(chǎn)品類(lèi)型和應(yīng)用舉例:此類(lèi)合金的冶金生產(chǎn)工藝與通常的18-8型奧氏體不 銹鋼類(lèi)似,可以提供板(中板、薄板)、管(熱擠壓和冷加工管)、絲、帶、棒 和鍛件等冶金產(chǎn)品,亦可以提供各種鑄件。


  Cr20Ni32Fe合金在含氯化物和低濃度NaOH的苛性水介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐應(yīng)力 腐蝕性能,廣泛用于制造耐應(yīng)力腐蝕破壞的設(shè)備,代替慣用的18-8奧氏體不銹鋼。


   在動(dòng)力工業(yè)中,用以制造壓水堆蒸發(fā)器、高溫氣冷堆、鈉冷快堆換熱器,以 及過(guò)熱蒸汽管。


   在化學(xué)加工業(yè)中,用以制造硝酸冷卻器、醋酐裂化管以及各種換熱設(shè)備。

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