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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(biao)準型是早期的Cr20Ni32型合金(jin)，碳含(han)量0.1%。

  高(gao)(gao)碳型(xing)合金的(de)碳含量(C)處于(yu)0.05%~0.1%之(zhi)間。主要用于(yu)600℃以上， 具有粗晶粒(li)、高(gao)(gao)蠕變強度的(de)特(te)點。在化工、電廠、石(shi)油化學工業中(zhong)的(de)過(guo)熱器、再熱器、高(gao)(gao)溫加熱、轉化、裂(lie)解爐(lu)管等方面應(ying)用。

  中碳型合金的(de)碳含(han)量(liang)在0.03%~0.06%范圍之間(jian)，具有(you)中等晶粒度，一(yi) 般用(yong)于350℃~600℃ 使用(yong)的(de)過熱器、再熱器等熱強部件。也(ye)適用(yong)于高溫(750℃)氣冷堆換熱器。

  低(di)(di)碳(tan)(tan)(tan)型有(you)時也稱(cheng)改良型。它是標準型合(he)金(jin)Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)改進和發展(zhan)。我 國(guo)鋼標號為00Cr20Ni32AlTi。碳(tan)(tan)(tan)含量(C)低(di)(di)于0.03%并要求控制合(he)金(jin)中的(de)Ti/C和Ti/C+N比值以(yi)及(ji)Al、Co等含量。此合(he)金(jin)的(de)特(te)點是超低(di)(di)碳(tan)(tan)(tan)、細晶粒，充分穩(wen)定(ding)化(hua)、耐應力腐蝕性能優(you)良,低(di)(di)碳(tan)(tan)(tan)型合(he)金(jin)使用溫度(du)≤350℃ ,主要用于壓水堆蒸發器。

一、化學成分(fen)和(he)組(zu)織(zhi)結構

  經近(jin)60年的演變、發展的各種Cr20Ni32合金(jin)的派生牌號的化學成(cheng)分列于表 10-2。

  表10-2所列合(he)金(jin)在高(gao)溫(wen)(wen)固溶快(kuai)冷條件下的組(zu)織為奧氏體，但在500~900℃ 中溫(wen)(wen)加熱，此(ci)合(he)金(jin)有(you)可能處(chu)于雙相區，對于Ni處(chu)于下限，Cr處(chu)于上限的合(he)金(jin)可能性更(geng)大(da)。業(ye)已發現，在650℃和(he)750℃長期加熱有(you)δ相析出，但數量較少，尚不足以影響合(he)金(jin)的斷裂性能。

  合(he)金的析出(chu)行為(wei)C曲線，如(ru)圖10-10 所示，析出(chu)相種(zhong)類和(he)數(shu)量受合(he)金成(cheng)分(fen)和(he)受熱條件所制(zhi)約。

二、力學(xue)性能

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)室溫力學性能(neng)匯總于(yu)表10-3,典型的(de)(de)(de)室溫抗拉和抗壓強(qiang)度見(jian)表10-4。表10-5為(wei)超低碳型 Cr20Ni32Fe合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)室溫和350℃的(de)(de)(de)力學性能(neng)。 溫瞬時(shi)拉伸性能(neng)如圖10-11和圖10-12所示。Cr20Ni32Fe 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)高(gao)溫長時(shi)力學性能(neng)見(jian)表10-6、圖10-13和圖10-14。

三、耐(nai)蝕(shi)性能(neng)

  1. 全面腐蝕

  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(shi)

  盡管Cr20Ni32Fe合(he)(he)金在濕態介質中具有(you)較好(hao)(hao)的(de)耐蝕(shi)性(xing)，但此類合(he)(he)金良(liang)好(hao)(hao)的(de)耐高溫(wen)腐蝕(shi)性(xing)能是其(qi)突出(chu)優點。在高溫(wen)條(tiao)件下，由于合(he)(he)金中具有(you)較高的(de)銘含量(liang)和足夠的(de)鎳含量(liang)，使(shi)其(qi)能形成防護(hu)性(xing)良(liang)好(hao)(hao)的(de)氧(yang)化膜，具有(you)良(liang)好(hao)(hao)的(de)抗滲碳(tan)性(xing)能，是耐高溫(wen)腐蝕(shi)的(de)良(liang)好(hao)(hao)材料，在工業中得(de)到了(le)廣(guang)泛(fan)應用(yong)。

  在高溫爐氣(qi)中 Cr20Ni32Fe合金的耐(nai)蝕性優于(yu)一(yi)般奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼，數據見(jian)表 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(shen)碳(tan)性(xing)能(neng)，Cr20Ni32Fe具有良好的(de)(de)抗滲(shen)碳(tan)性(xing)能(neng)，試驗室試驗結果見(jian)表 10-10。它的(de)(de)抗滲(shen)碳(tan)性(xing)能(neng)優于常規不銹鋼，相當(dang)于含(han)質量分數為25% 鉻的(de)(de)耐髙溫 腐蝕(shi)的(de)(de)奧氏體(ti)不銹鋼。

  3. 晶間腐蝕

   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. 應力腐蝕

    a. 高(gao)溫(wen)水介質中

   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)(he)金表現出良好的耐(nai)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕性(xing)，但此合(he)(he)(he)金對(dui)(dui)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕并(bing)非免疫。在各種(zhong)高(gao)(gao)溫水中的耐(nai)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能與合(he)(he)(he)金成分、熱處理條件、冷變形(xing)等 有(you)密切關系(xi)。試驗(yan)結果(guo)指(zhi)出，降低合(he)(he)(he)金中的碳含量(liang)(≤0.03%),提(ti)高(gao)(gao)鎳含 量(liang)，增大Ti/C比將提(ti)高(gao)(gao)合(he)(he)(he)金的耐(nai)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能。通(tong)常敏化和(he)冷變形(xing)對(dui)(dui)合(he)(he)(he)金的耐(nai)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能有(you)害，但有(you)的試驗(yan)結果(guo)指(zhi)出，650℃長期時效可顯著降低合(he)(he)(he)金的應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕敏感(gan)性(xing)。

   b. 苛性水介質中

   在壓水(shui)堆蒸發(fa)器和(he)(he)鈉冷快堆蒸發(fa)器中，有(you)可能(neng)會出現含NaOH的(de)苛(ke)性水(shui)介質，目前已(yi)遇到(dao)18-8不銹(xiu)鋼和(he)(he) Inconel 600合金的(de)苛(ke)性應力腐蝕破(po)裂問題。

  大量的(de)研究表明Cr20Ni32Fe合(he)金在(zai)含NaOH的(de)苛性(xing)水(shui)介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)耐應力(li)腐蝕性(xing)能(neng)取(qu)決于NaOH濃度(du)和(he)應力(li)水(shui)平(圖(tu)(tu)10-19 和(he) 圖(tu)(tu)10-20)。 NaOH濃度(du)和(he)應力(li)水(shui)平愈高(gao)，合(he)金的(de)耐應力(li)腐蝕性(xing)能(neng)下(xia)降。對低(di)(di)碳(tan)型的(de)00Cr20Ni32AITi合(he)金只(zhi)有在(zai)低(di)(di) NaOH濃度(du)、低(di)(di)應力(li)下(xia)才處于免疫區（見圖(tu)(tu)10-21，該圖(tu)(tu)中(zhong)NaOH為(wei)質(zhi)量分數）。 因此，只(zhi)有在(zai)使用(yong)過程中(zhong)避免高(gao)應力(li)出現和(he)防止NaOH濃縮，才能(neng)保(bao)證采用(yong) 00Cr20Ni32AlTi合(he)金設備的(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(gong)、冷(leng)加工(gong)、熱(re)處理和焊接性能

   1. 熱加工(gong)

    Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)熱(re)加工性能良好，類似于一般Cr-Ni奧氏體 不銹(xiu)鋼，熱(re)加工溫度范圍為900~1200℃，合(he)金(jin)的(de)熱(re)彎成(cheng)形通(tong)常在1000~1150℃ 范圍內進(jin)行。熱(re)成(cheng)形后可以空冷，但(dan)為了(le)減輕合(he)金(jin)的(de)晶間(jian)腐(fu)蝕傾(qing)向，應盡量快速(su)通(tong)過(guo)540~760℃敏化區。

   2. 冷加工

     合(he)金的冷(leng)加(jia)(jia)工成型性能近似(si)于18-8型奧氏(shi)(shi)體不銹鋼，但加(jia)(jia)工硬化(hua)傾(qing)向低于18-8型奧氏(shi)(shi)體不銹鋼。盡(jin)管如(ru)此，在冷(leng)加(jia)(jia)工成型過程中(zhong)，中(zhong)間軟化(hua)退(tui)火常(chang)常(chang)是需(xu)要的，中(zhong)間退(tui)火溫(wen)度與(yu)固溶退(tui)火溫(wen)度相同。

   3. 熱處理

    合金的(de)固溶(rong)退火溫(wen)(wen)度(du)(du)在920~980℃ , 一(yi)般(ban)控制在980℃ ,±10℃保(bao)溫(wen)(wen)時間視產品厚度(du)(du)而定(ding)，但(dan)保(bao)溫(wen)(wen)時間不得少于(yu)10分(fen)鐘，對(dui)于(yu)高(gao)碳合金且在550℃以上溫(wen)(wen)度(du)(du)使(shi)用者，其固溶(rong)處(chu)理溫(wen)(wen)度(du)(du)應為1150~1205℃。消除應力的(de)熱處(chu)理，一(yi)般(ban)在540℃以上即可產生(sheng)效果，但(dan)殘(can)余應力的(de)完全消除需在高(gao)于(yu)870℃的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)進行退火。

   4. 焊接

    Cr20Ni32Fe型合金焊(han)接(jie)性能良(liang)好，可釆(bian)用(yong)通常(chang)的(de)(de)焊(han)接(jie)方法(fa)進行(xing) 焊(han)接(jie)。試(shi)驗表明，釆(bian)用(yong)新2號(hao)焊(han)絲對00Cr20Ni32AlTi合金管材(cai)與不(bu)銹鋼(gang)管板進行(xing) TIG焊(han)接(jie)，取得了滿(man)意的(de)(de)效果。合金的(de)(de)抗裂(lie)性能良(liang)好，接(jie)頭的(de)(de)晶間腐蝕(shi)、應(ying)力腐 蝕(shi)等亦近于母材(cai)。根據使用(yong)條件可選(xuan)用(yong)表10-11所列的(de)(de)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)。

五、物理性能

    Cr20Ni32Fe合(he)金的物理(li)性能(neng)隨合(he)金的成(cheng)分和(he)試驗條件會有(you)微(wei)小變(bian)化，但不會有(you)大的變(bian)動。1Cr20Ni32Fe合(he)金(Incoloy 800)的物理(li)性能(neng)見表10-12和(he)圖 10-24。

六、應用

  產(chan)品類型和(he)應用舉例：此類合(he)金(jin)(jin)的(de)冶金(jin)(jin)生產(chan)工藝與通常的(de)18-8型奧氏(shi)體不 銹鋼類似，可以提供板（中板、薄板）、管(guan)（熱擠(ji)壓(ya)和(he)冷加工管(guan)）、絲、帶、棒 和(he)鍛件等冶金(jin)(jin)產(chan)品，亦(yi)可以提供各種鑄件。

  Cr20Ni32Fe合金在(zai)含氯化物(wu)和(he)低濃度NaOH的(de)苛性水(shui)介質中具有優良的(de)耐應(ying)(ying)力 腐蝕(shi)性能，廣泛用于制造(zao)耐應(ying)(ying)力腐蝕(shi)破壞的(de)設(she)備，代替慣用的(de)18-8奧氏體不(bu)銹鋼。

   在(zai)動力工業(ye)中，用(yong)以制(zhi)造(zao)壓水堆蒸發器、高溫氣(qi)冷堆、鈉冷快(kuai)堆換熱器，以 及過熱蒸汽管。

   在化(hua)學(xue)加工業中，用以制造(zao)硝酸冷卻器、醋酐裂化(hua)管以及各種換(huan)熱設(she)備。