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Incoloy 800H

 (1Cr20Ni32Fe ) 、NS 112、Incoloy 800 合金的質量分數含碳小于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，通稱Incoloy 800合金。此合金是 為了節約鎳基合金中的Ni于1949年發展的。隨著化學加工業和核動力工業的發 展，需要量的在各種腐蝕環境下工作的換熱設備。長時間以來，換熱設備水側所 引起的應力腐蝕破裂事故嚴重威脅著設備的安全運行和影響生產廠的經濟效益, 尋求一個適用性寬廣的耐應力腐蝕破裂合金受到工業界的普遍關注。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既不產生穿晶又不產生晶間應力腐蝕破裂的Ni區間，而且Cr20Ni32Fe合金的鎳含量恰好處于此區間（圖10-1）, 且價格又遠低于鎳基合金，因此這類合金得到了深入的研究和發展，派生出許多合金牌號，按化學成分和用途至少可將Cr20Ni32型合金劃分成標準型、高碳型、中碳型和低碳型四種。

  標準型(xing)是早期的Cr20Ni32型(xing)合金(jin)，碳含量0.1%。

  高(gao)碳型合金的(de)碳含量(liang)(C)處于0.05%~0.1%之間(jian)。主(zhu)要用于600℃以上， 具有(you)粗(cu)晶粒、高(gao)蠕變強度的(de)特(te)點。在化工、電(dian)廠、石油化學工業中的(de)過熱(re)器(qi)、再(zai)熱(re)器(qi)、高(gao)溫加熱(re)、轉(zhuan)化、裂解爐管等方面(mian)應用。

  中碳型合金的碳含量在0.03%~0.06%范圍之(zhi)間，具有中等晶粒度，一 般用于350℃~600℃ 使用的過熱(re)器、再熱(re)器等熱(re)強部件。也(ye)適(shi)用于高溫(750℃)氣(qi)冷堆換熱(re)器。

  低(di)(di)碳型有時也稱改良(liang)型。它是標(biao)準型合(he)金Cr20Ni32Fe合(he)金的改進和發(fa)展(zhan)。我 國鋼(gang)標(biao)號為00Cr20Ni32AlTi。碳含量(C)低(di)(di)于(yu)0.03%并要求控制合(he)金中的Ti/C和Ti/C+N比(bi)值以及Al、Co等含量。此合(he)金的特點是超低(di)(di)碳、細晶粒，充(chong)分穩定化、耐(nai)應力(li)腐蝕性(xing)能優(you)良(liang),低(di)(di)碳型合(he)金使用(yong)溫度≤350℃ ,主要用(yong)于(yu)壓(ya)水(shui)堆蒸發(fa)器。

一、化學成(cheng)分(fen)和組織結構

  經近60年的演變(bian)、發展的各種Cr20Ni32合金的派生牌號的化(hua)學成分(fen)列于表 10-2。

  表10-2所列合金在(zai)高溫(wen)固溶(rong)快冷條件下的組(zu)織為奧(ao)氏體，但在(zai)500~900℃ 中溫(wen)加(jia)熱，此合金有(you)可能(neng)處于(yu)雙(shuang)相區，對于(yu)Ni處于(yu)下限，Cr處于(yu)上限的合金可能(neng)性更大。業已發現，在(zai)650℃和750℃長期加(jia)熱有(you)δ相析出，但數量(liang)較(jiao)少(shao)，尚不足以(yi)影響合金的斷裂(lie)性能(neng)。

  合金的析出行為C曲線，如圖10-10 所(suo)示，析出相(xiang)種類(lei)和數(shu)量受合金成分和受熱條(tiao)件所(suo)制約。

二、力學性能

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合金(jin)的(de)室溫(wen)力(li)(li)學性能匯總于表10-3,典型的(de)室溫(wen)抗(kang)拉和(he)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度見表10-4。表10-5為(wei)超(chao)低碳型 Cr20Ni32Fe合金(jin)的(de)室溫(wen)和(he)350℃的(de)力(li)(li)學性能。 溫(wen)瞬時拉伸(shen)性能如圖10-11和(he)圖10-12所(suo)示(shi)。Cr20Ni32Fe 合金(jin)的(de)高溫(wen)長時力(li)(li)學性能見表10-6、圖10-13和(he)圖10-14。

三、耐蝕性能

  1. 全(quan)面(mian)腐蝕

  Incoloy 800合金具有良好的耐HNO3、有機酸、除鹵素鹽外的氧化性和非氧化鹽類的腐蝕，在硝酸中，它可經受沸騰溫度70% HNO₃的腐蝕。在各種介質中的耐蝕性見表10-7。

  2. 高溫腐蝕

  盡管Cr20Ni32Fe合金(jin)在濕(shi)態介質中具有較好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性，但此類合金(jin)良好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)是(shi)其突出優(you)點。在高(gao)溫(wen)條(tiao)件(jian)下，由于合金(jin)中具有較高(gao)的(de)(de)(de)(de)銘含量和足夠的(de)(de)(de)(de)鎳含量，使其能(neng)形成防(fang)護(hu)性良好的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)膜(mo)，具有良好的(de)(de)(de)(de)抗滲(shen)碳性能(neng)，是(shi)耐(nai)高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)良好材料(liao)，在工業中得到了廣泛(fan)應用。

  在高(gao)溫爐氣中 Cr20Ni32Fe合(he)金的耐蝕性優于一般奧氏體不銹鋼，數據(ju)見表(biao) 10-8。

    h₂+H₂S環境，在石油精煉加工中常常遇到含硫化氫的氫氣腐蝕問題, Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性優于一般奧氏體不銹鋼，也優于Inconel 600合金，試 驗室試驗結果列于表10-9。

   抗滲碳性(xing)(xing)(xing)能(neng)，Cr20Ni32Fe具有良好(hao)的(de)抗滲碳性(xing)(xing)(xing)能(neng)，試驗(yan)室試驗(yan)結果見表 10-10。它的(de)抗滲碳性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于(yu)常規不銹(xiu)(xiu)鋼，相當(dang)于(yu)含質量(liang)分數為25% 鉻的(de)耐髙(gao)溫 腐蝕的(de)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼。

  3. 晶(jing)間腐(fu)蝕

   Cr20Ni32Fe合金在593 ~816℃之間受熱將出現晶間腐蝕（圖1-4）。對含質量分數為0.04%碳的合金試驗結果指出，最敏感的溫度為650℃（見圖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。盡管此類合金在850℃附近析出TiC沉淀，但不足以解決晶間腐蝕問題。 降低合金中的碳含量，提高合金的穩定化程度即提高Ti/C,控制固溶處理溫度和采取細化晶粒尺寸等措施，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。

   4. 應力(li)腐(fu)蝕

    a. 高溫水(shui)介質中

   工程實踐和實驗室試驗表明，在高溫水的某些條件下，低碳的Cr20Ni32Fe (00Cr20Ni32AlTi)合金的耐應力腐蝕性能顯著優于18-8型奧氏體不銹鋼.在某些條件下甚至優于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力腐蝕試驗結果，顯然 00Cr20Ni32AlTi 合金的耐應力腐蝕性能，既優于 18-8、2520、00Cr25Ni25Si2V2Ti 等不銹鋼，又優于Inconel 600和Monel 400合金，但經2500~10000小時試驗，它也產生了晶間應力腐蝕斷裂。

   盡管Cr20Ni32Fe合(he)(he)金(jin)(jin)表現出良(liang)好的(de)耐應力(li)(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，但此合(he)(he)金(jin)(jin)對(dui)應力(li)(li)腐蝕(shi)并非免(mian)疫(yi)。在各(ge)種(zhong)高溫水中的(de)耐應力(li)(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)與合(he)(he)金(jin)(jin)成分、熱(re)處理條件、冷(leng)變(bian)形等 有密(mi)切關系。試(shi)驗結果(guo)指出，降低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)中的(de)碳(tan)含(han)(han)量(≤0.03%),提高鎳含(han)(han) 量，增(zeng)大Ti/C比將提高合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐應力(li)(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。通常敏化和冷(leng)變(bian)形對(dui)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐應力(li)(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)有害(hai)，但有的(de)試(shi)驗結果(guo)指出，650℃長期(qi)時效(xiao)可顯著降低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)應力(li)(li)腐蝕(shi)敏感性(xing)(xing)(xing)。

   b. 苛性水介質中(zhong)

   在(zai)壓水堆(dui)蒸發器和鈉冷快堆(dui)蒸發器中，有可能會出現含NaOH的苛(ke)性水介質，目前已遇到18-8不銹鋼和 Inconel 600合(he)金的苛(ke)性應(ying)力腐蝕(shi)破裂問題(ti)。

  大量的(de)(de)研究表明(ming)Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)在含NaOH的(de)(de)苛性(xing)水介質中(zhong)的(de)(de)耐應(ying)力(li)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)取決于NaOH濃(nong)度(du)和(he)應(ying)力(li)水平(圖(tu)10-19 和(he) 圖(tu)10-20)。 NaOH濃(nong)度(du)和(he)應(ying)力(li)水平愈高(gao)，合(he)金(jin)的(de)(de)耐應(ying)力(li)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)下降(jiang)。對低碳型的(de)(de)00Cr20Ni32AITi合(he)金(jin)只(zhi)有(you)在低 NaOH濃(nong)度(du)、低應(ying)力(li)下才處(chu)于免疫區（見圖(tu)10-21，該(gai)圖(tu)中(zhong)NaOH為質量分(fen)數(shu)）。 因此，只(zhi)有(you)在使用過程中(zhong)避免高(gao)應(ying)力(li)出現和(he)防止NaOH濃(nong)縮(suo)，才能(neng)(neng)保證采(cai)用 00Cr20Ni32AlTi合(he)金(jin)設備(bei)的(de)(de)安(an)全運行。

   c. NaCl溶液中(zhong)

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

四、 熱(re)加工、冷加工、熱(re)處理和焊(han)接(jie)性(xing)能

   1. 熱加工

    Cr20Ni32Fe合(he)金的熱(re)加工(gong)性能良(liang)好，類似(si)于一(yi)般Cr-Ni奧氏體 不銹鋼，熱(re)加工(gong)溫度范圍為(wei)900~1200℃，合(he)金的熱(re)彎成形(xing)(xing)通常在1000~1150℃ 范圍內進行。熱(re)成形(xing)(xing)后(hou)可以空冷，但為(wei)了減(jian)輕合(he)金的晶間腐蝕傾向，應盡量快速通過540~760℃敏化區。

   2. 冷加工

     合金的冷(leng)加(jia)工成型性能近似于18-8型奧氏體(ti)不銹鋼，但加(jia)工硬化傾向低于18-8型奧氏體(ti)不銹鋼。盡管如此(ci)，在冷(leng)加(jia)工成型過(guo)程中，中間(jian)軟化退(tui)火(huo)常(chang)(chang)常(chang)(chang)是(shi)需要的，中間(jian)退(tui)火(huo)溫度(du)與固(gu)溶退(tui)火(huo)溫度(du)相同。

   3. 熱處理

    合金(jin)的固(gu)(gu)溶退(tui)火溫(wen)度(du)(du)(du)在920~980℃ , 一般(ban)(ban)控制在980℃ ,±10℃保溫(wen)時間視產品厚度(du)(du)(du)而(er)定，但(dan)保溫(wen)時間不得少于10分鐘，對于高(gao)碳合金(jin)且在550℃以上溫(wen)度(du)(du)(du)使用者，其固(gu)(gu)溶處理(li)溫(wen)度(du)(du)(du)應為1150~1205℃。消(xiao)(xiao)除應力的熱處理(li)，一般(ban)(ban)在540℃以上即可產生效果，但(dan)殘余應力的完全消(xiao)(xiao)除需在高(gao)于870℃的溫(wen)度(du)(du)(du)進行(xing)退(tui)火。

   4. 焊接

    Cr20Ni32Fe型合(he)金(jin)焊(han)(han)(han)接性能良好，可釆(bian)用(yong)(yong)通(tong)常的(de)焊(han)(han)(han)接方法(fa)進行 焊(han)(han)(han)接。試驗表明，釆(bian)用(yong)(yong)新2號焊(han)(han)(han)絲對00Cr20Ni32AlTi合(he)金(jin)管(guan)(guan)材(cai)(cai)與不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)板(ban)進行 TIG焊(han)(han)(han)接，取得了滿意的(de)效果。合(he)金(jin)的(de)抗裂性能良好，接頭(tou)的(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕、應力(li)腐(fu) 蝕等亦近于母材(cai)(cai)。根(gen)據使用(yong)(yong)條件可選用(yong)(yong)表10-11所列的(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料。

五、物理性能(neng)

    Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)物理性能隨合(he)金(jin)的(de)成分和試驗條件會(hui)有微小變(bian)化，但不(bu)會(hui)有大(da)的(de)變(bian)動。1Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)(Incoloy 800)的(de)物理性能見表(biao)10-12和圖(tu) 10-24。

六、應用(yong)

  產品類型和應(ying)用舉例：此(ci)類合金(jin)(jin)的(de)冶(ye)金(jin)(jin)生產工(gong)(gong)藝與通常的(de)18-8型奧氏體不 銹鋼類似，可以(yi)提(ti)供板(ban)（中板(ban)、薄板(ban)）、管（熱擠壓和冷(leng)加工(gong)(gong)管）、絲(si)、帶、棒 和鍛(duan)件等冶(ye)金(jin)(jin)產品，亦可以(yi)提(ti)供各種鑄件。

  Cr20Ni32Fe合金在(zai)含氯化物和低濃度NaOH的(de)(de)(de)苛性(xing)水介質中具有優良(liang)的(de)(de)(de)耐應力 腐蝕性(xing)能，廣(guang)泛用于制(zhi)造耐應力腐蝕破壞的(de)(de)(de)設備，代替慣用的(de)(de)(de)18-8奧(ao)氏體不(bu)銹鋼。

   在動力(li)工業中，用(yong)以制造壓(ya)水堆(dui)蒸發器(qi)(qi)、高(gao)溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)、鈉(na)冷(leng)快堆(dui)換熱器(qi)(qi)，以 及過熱蒸汽管(guan)。

   在化學加工(gong)業中，用以制造硝(xiao)酸冷卻(que)器、醋酐裂(lie)化管以及(ji)各(ge)種換熱設備。