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英科耐爾|Inconel

inconel產(chan)品的均勻(yun)腐(fu)蝕可以(yi)發生(sheng)在(zai)(zai)酸性或熱(re)的堿性溶(rong)(rong)液。通過這種機制可以(yi)預計(ji)的虧(kui)損,并在(zai)(zai)設計(ji)允許的。inconel產(chan)品的腐(fu)蝕速率非常慢時(shi),該金屬(shu)是在(zai)(zai)被動狀態,一般的是耐腐(fu)蝕性更好地較大(da)的鉻含量,但其他(ta)的溶(rong)(rong)質可以(yi)是有(you)害的。

產品分類 / 用途

00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625plus)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4  (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625 plus) 合金既具有良好的耐蝕性、抗氧化性和高強度,又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區別在于后者在化學成分上稍稍降低了鉻、鉬、鈮量,且入了鈦并降碳到超低碳水平。625合金系固溶后借冷加工來提高其強度,而625 plus則靠固溶處理后再經一次或二次時效處理來提高其強度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強度相匹配的使用條件下。


一、化學成(cheng)分和組(zu)織特點


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學成分見表,此二合金固溶態均具有純奧氏體組織。由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金中碳量較高,并含有鈮,故合金中會有MC、M6C和M23C6 型碳化物存在且數量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時效態兩種合金均有金屬間相析出,它們的數量、成分和結構受化學成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時效態會有γ”相和8相沉淀,而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經時效會有 γ"-[Ni3 (Nb、Ti、Al)]型金屬間相沉淀,從而可使此合金獲得最高強度。



           合金名稱   碳   硅    錳       磷      硫     鎳       鉻      鉬    鐵    鋁    鈦      鈮
     0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)  ≤0.10  ≤0.5   ≤0.5   ≤0.015   ≤0.015   ≥58    20.0~23.0   8.0~10.0   ≤5.0   ≤0.4    ≤0.43.15~4.15
00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)   ≤0.03  ≤0.5   ≤0.5   ≤0.015   ≤0.015 59~63   19.0~22.0   7.0~9.5   其余   ≤0.0351.0~1.62.75~4.0



二、 耐腐蝕(shi)性能


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)(jin)在大氣、天然水、海水、中(zhong)性鹽和堿等弱介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong),基(ji)本上是(shi)無明(ming)顯腐(fu)蝕(shi)的(de)。在更苛刻(ke)的(de)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong),由(you)于鉻的(de)存在能耐(nai)氧化性酸,并抗高溫氧化;由(you)于是(shi)鎳基(ji)且鉬(mu)含(han)量高,因此又耐(nai)還原性酸介(jie)質(zhi)(zhi)。對于局部腐(fu)蝕(shi),高鉻、鉬(mu)量使此合(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)點蝕(shi)和縫隙腐(fu)蝕(shi),高鎳、鉻量使此合(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)應力腐(fu)蝕(shi);高鈮(鈦)量使此合(he)金(jin)(jin)(jin)不易產生(sheng)晶間腐(fu)蝕(shi)。


 1. 耐全面腐蝕性


  ①. 在(zai)硝(xiao)酸中 在(zai)65%HNO3中和(he)沸騰溫度(du)下,此合金(jin)固(gu)溶態腐(fu)蝕率(lv)≤0.75mm/a.


  ②. 在硫酸中 表中指出,0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在H2SO4中的耐蝕性。在酸洗用酸溶液中(28%H2SO4,5.9%HF,50~79℃)進行試驗,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為1.225mm/a。0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在沸騰的H2SO4中是不耐蝕的。



              0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在80℃H2SO4中的耐蝕性
濃度/%15℃15℃50℃60℃70℃80℃
腐蝕速率 / mm·a-10.1850.1850.420.71.62.25
①. 溶液中通人空氣;②. 溶液中通入氮氣。



  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H3PO4中具有非常優良的耐蝕性。當濃度高于50%后,隨H3PO4濃度的增加0Cr22Ni60Mo9Nb4的腐蝕速率急劇升高。因此,此合金僅適用于濃度≤50%的H3PO4


圖3-5-86.jpg


  ④. 在氫氟酸(suan)(suan)中用螢石與硫酸(suan)(suan)反應制(zhi)取氫氟酸(suan)(suan)的(de)蒸發器(qi)(qi),它的(de)襯里(li)一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)制(zhi)造。與此(ci)同(tong)時,蒸發器(qi)(qi)之間(jian)的(de)管線、配件等(deng)也是采用此(ci)合(he)金(jin)。在HF氣提塔頂部(bu)掛片(pian)結(jie)果表明(ming),0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)的(de)全面腐蝕速(su)率僅為0.075m/a。


  ⑤. 在含磷酸(suan)的一些介質中試(shi)驗指出,在55%H3PO4+0.8%HF 溶液中,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的腐蝕速率(lv)為0.412mm/a。


表 3-5-98.jpg 

表 3-5-988.jpg



  ⑥. 在堿中在實驗室內50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐(fu)蝕速率為(wei)0.0125mm/a。經(jing)500小時試驗,未(wei)見有應(ying)力(li)腐(fu)蝕產生(sheng)。


  ⑦. 在(zai)鹽酸中由于此合金鉬含量高,在(zai)室(shi)溫鹽酸中有一定的耐蝕性。但(dan)溫度升高,耐蝕性下降。


 2. 耐局部腐蝕性


  ①. 耐晶間(jian)腐蝕性


  由于其(qi)鈮含量高,0Cr22Ni60o9Nb4 合(he)金(jin)具(ju)有(you)非常好的耐(nai)敏化態(tai)晶間(jian)腐(fu)蝕的性(xing)能(neng)。正是由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)的此(ci)種性(xing)能(neng),因而敏化處理(li)或焊后,此(ci)合(he)金(jin)不需再進行固溶處理(li)。


  根據00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵+50%H2SO4沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗結果。從這些結果可看出,雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時效態晶界有大量析出相,在此介質中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。


  根據(ju)在ASTM G28A溶液中(zhong),經120銷售(shou)試驗得出的(de)T-T-S(時間-溫度-敏(min)(min)(化(hua)(hua)(hua))曲線。顯然,軟(ruan)化(hua)(hua)(hua)退(tui)火(huo)(huo)處理再經敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)較固溶處理再敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)的(de)00Cr22Ni60M09Nb4(5923 hMo)合金晶間腐蝕敏(min)(min)感性要低得多,這與軟(ruan)化(hua)(hua)(hua)退(tui)火(huo)(huo)態經敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)后合金中(zhong)大(da)量NbC先于鉻碳化(hua)(hua)(hua)物優先析(xi)出,防止晶界貧鉻區的(de)形成有關(guan)。


圖 3-5-88.jpg



 ②. 耐點蝕性 


  表系(xi)0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在兩 種(zhong)酸介(jie)質(zhi)中的耐(nai)點(dian)蝕(shi)性,可以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試驗條件(jian)下(xia)均有優良的耐(nai)點(dian)蝕(shi)性,而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐(nai)點(dian)蝕(shi)性不良。


表 3-5-101.jpg


 ③. 縫隙腐蝕 


 表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合金(jin)的縫隙腐(fu)蝕試驗結果。顯(xian)然,在(zai)所試驗的條件下,625 和(he)625 plus 兩種合金(jin)的耐(nai)縫隙腐(fu)蝕性能中625 plus稍優(you)(you),但二者(zhe)均(jun)顯(xian)著優(you)(you)于718合金(jin)。


表 3-5-102.jpg


 ④. 應力腐蝕 


  模擬實際使(shi)用環(huan)境對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合(he)金進(jin)行(xing)了幾種應力腐蝕試驗,結果(guo)見表。表系模擬深氣井(jing)條件(jian),在高壓釜中(zhong)進(jin)行(xing)試驗所取得的結果(guo),在此條件(jian)下,表明無論是(shi)C型(xing)(xing)樣(yang)還(huan)是(shi)U型(xing)(xing)樣(yang),00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金的耐應力腐蝕性(xing)能都是(shi)最(zui)佳。


  表(biao)系在(zai)5%NaCl+0.5%醋(cu)酸+H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸(fei)騰溫(wen)度下(xia)進行試驗所取得的(de)(de)結果。表(biao)的(de)(de)結果表(biao)明,試驗的(de)(de)合金耐(nai)應力(li)腐蝕性能均良(liang)好(hao)(hao),沒有(you)斷裂產生(sheng)。而表(biao)的(de)(de)結果表(biao)明,5%MgCl2沸(fei)騰條件(jian)下(xia) 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐(nai)應力(li)腐出性能良(liang)好(hao)(hao),且均優于(yu)718合金。



表 3-5-103.jpg


表 3-5-104.jpg


 ⑤. 腐蝕疲(pi)勞 


   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)在室(shi)溫海水中(zhong)的腐蝕疲(pi)勞試(shi)驗結(jie)果,顯然,0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)的腐蝕疲(pi)勞強度要高于所試(shi)驗的 Hastel-loy C和(he) Incoloy 800 以及通(tong)用(yong)不銹(xiu)鋼304和(he)316。


三、力學(xue)性能等其(qi)他性能


  1. 力學性能


   一(yi)般使(shi)用(yong)(yong)溫度≤ 650℃ ,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金適用(yong)(yong)于冷、熱加工并退火(huo)后使(shi)用(yong)(yong);使(shi)用(yong)(yong)溫度高(gao)于650℃時,則退火(huo)或固溶態均可應(ying)用(yong)(yong)。對于有(you)高(gao)溫蠕變或持久要(yao)求時,建議在固溶態使(shi)用(yong)(yong);而細晶粒(li)合金則在≤ 816℃ 使(shi)用(yong)(yong)以及在對疲勞(lao)強度、硬度和(he)瞬時強度又要(yao)去的(de)條(tiao)件下使(shi)用(yong)(yong)。


表 3-5-106.jpg


  表系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能(neng)。從表結果(guo)可知,此合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)經732℃單時(shi)效(xiao)后屈服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)較低(di)(di)(690~793MPa),而經雙(shuang)(shuang)時(shi)效(xiao)后,可獲得高(gao)(gao)達827~956MPa的(de)(de)(de)(de)屈服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)且仍具有較高(gao)(gao)塑性(xing),雙(shuang)(shuang)時(shi)效(xiao)時(shi),若將第一(yi)次時(shi)效(xiao)溫度(du)(du)從718℃提(ti)(ti)高(gao)(gao)到746℃,則合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)硬度(du)(du)也會有所提(ti)(ti)高(gao)(gao)。表3-5-109的(de)(de)(de)(de)結果(guo)表明,00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)經固溶(rong)處(chu)理(li)再經746℃x8h爐(lu)冷(leng)+621℃ × 8小(xiao)時(shi)空冷(leng)雙(shuang)(shuang)時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)并在316℃保持1000小(xiao)時(shi)后測定(ding)其性(xing)能(neng),對此合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)張性(xing)能(neng)并無明顯影響;表的(de)(de)(de)(de)結果(guo)系經時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)和經冷(leng)加工變形(xing)量(liang)25%的(de)(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在232℃時(shi)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)拉(la)性(xing)能(neng),可以看出,與室溫性(xing)能(neng)相比,經冷(leng)加工變形(xing)提(ti)(ti)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)其強(qiang)(qiang)度(du)(du)降低(di)(di)明顯,而經時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)提(ti)(ti)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)則降低(di)(di)較少(shao),表系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫力(li)(li)學性(xing)能(neng)。


圖 3-5-92.jpg



  2. 物理性能


  表(biao)列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)的物(wu)理(li)性能 


表 3-5-108.jpg


  3.  焊接性能


  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊接性能良好(hao)。可采用(yong)通用(yong)的焊接方法,例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和(he)SAW以及SMAW(MMA)等,而(er)不會遇(yu)到特殊困難。


表 3-5-113.jpg


  4. 冷熱加工及成型(xing)性能

 

  由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)(jin)(jin)(jin)較(jiao)高的(de)高溫變形抗力,因此(ci)需(xu)要較(jiao)高的(de)加(jia)(jia)熱溫度,一般約為1170℃。大(da)(da)量(liang)變形以(yi)(yi)在1170~1010℃為宜;微量(liang)變形可在930℃以(yi)(yi)上(shang)進(jin)(jin)行。此(ci)合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工和冷(leng)(leng)成型性亦佳;與(yu)其(qi)他高鎳(nie)、鉻、鉬合金(jin)(jin)(jin)(jin)性能相近。圖系合金(jin)(jin)(jin)(jin)冷(leng)(leng)變形量(liang)與(yu)硬(ying)度的(de)關系并與(yu)其(qi)他材料進(jin)(jin)行比(bi)較(jiao)的(de)結(jie)果。由圖可知,由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)(jin)(jin)(jin)冷(leng)(leng)作硬(ying)化(hua)傾向較(jiao)大(da)(da),故進(jin)(jin)行冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工和冷(leng)(leng)成型時要及時進(jin)(jin)行中間(jian)軟化(hua)退火處理(li)。


  5. 熱處理


 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金用(yong)于高溫高強度用(yong)途,系(xi)在約(yue)1120℃進行(xing)固溶處理(li)(合金中(zhong)含碳量(liang)(liang)~0.05%).用(yong)于耐濕態腐蝕用(yong)途(低碳量(liang)(liang)~0.03%)多采用(yong)軟化退火處理(li),溫度為(wei)(wei)950~1050℃(以~980℃為(wei)(wei)宜);為(wei)(wei)了防止焊后的晶間腐蝕傾向,也可在900~1100℃進行(xing)穩定化處理(li),由于NbC的優先(xian)形(xing)成(cheng)可避(bi)免鉻(ge)碳化物形(xing)成(cheng)所導致(zhi)的晶界(jie)鉻(ge)貧化。


 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)的(de)(de)大截(jie)面棒材可(ke)在1025~1052℃加熱,保溫2~4小(xiao)時(shi)(shi)后快冷(leng),此時(shi)(shi)可(ke)獲(huo)(huo)得(de)(de)充分(fen)再(zai)結(jie)晶,同時(shi)(shi)仍有穩定的(de)(de)高鈦、鈮的(de)(de)碳化物(wu)沉(chen)淀存在。為(wei)了使此合金(jin)獲(huo)(huo)得(de)(de)最(zui)高強(qiang)度(du),固(gu)溶處理后可(ke)再(zai)進(jin)行雙時(shi)(shi)效(xiao),第一次在718~746℃時(shi)(shi)效(xiao)8小(xiao)時(shi)(shi),隨后以50℃/小(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)速(su)度(du)冷(leng)卻到621℃,再(zai)進(jin)行保溫8小(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)第二(er)次時(shi)(shi)效(xiao),隨后空冷(leng)。控制適(shi)宜的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)間,會由(you)于高鉻(ge)、鉬碳化物(wu)的(de)(de)減少獲(huo)(huo)得(de)(de)良(liang)好(hao)的(de)(de)耐點蝕、耐縫隙腐(fu)蝕和耐應(ying)力腐(fu)蝕性能。


四、應用


 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強性,因此既可做耐蝕合金又可做熱強合金使用。通常在耐蝕用途中,0Cr22Ni60Mo9Nb4主要用以耐HNO3、HNO3+H2SO4、HNO3+HF的混酸以及含H2SO4和F-、Cl-的濕法磷酸以及耐海水腐蝕等;而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 合金除在酸介質中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外,即使在時效態也有優良的耐氯化物和硫化物應力腐蝕的性能以及耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強度材料,制造塔、槽、容器、管線以及反應器、換熱器閥件等。