
inconel產品的(de)(de)均勻腐蝕可以發生在酸(suan)性或熱的(de)(de)堿(jian)性溶液。通過這(zhe)種機制(zhi)可以預計(ji)的(de)(de)虧損(sun),并在設計(ji)允許的(de)(de)。inconel產品的(de)(de)腐蝕速率非常慢(man)時(shi),該金(jin)屬(shu)是(shi)在被(bei)動狀態,一(yi)般的(de)(de)是(shi)耐腐蝕性更好地(di)較(jiao)大的(de)(de)鉻含量(liang),但其他(ta)的(de)(de)溶質可以是(shi)有害的(de)(de)。
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(xue)成分和組織特點
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 | ≤0.4 | 3.15~4.15 |
| 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 | ≤0.035 | 1.0~1.6 | 2.75~4.0 |
二、 耐腐(fu)蝕性能
0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金在(zai)大氣、天然水(shui)、海水(shui)、中(zhong)性(xing)鹽(yan)和(he)堿等弱介(jie)質中(zhong),基(ji)本上是(shi)無明顯腐蝕(shi)(shi)的。在(zai)更苛刻(ke)的介(jie)質中(zhong),由(you)于(yu)鉻的存在(zai)能耐(nai)氧化(hua)性(xing)酸,并抗高(gao)溫(wen)氧化(hua);由(you)于(yu)是(shi)鎳基(ji)且鉬含(han)量(liang)(liang)高(gao),因此又耐(nai)還原性(xing)酸介(jie)質。對于(yu)局(ju)部(bu)腐蝕(shi)(shi),高(gao)鉻、鉬量(liang)(liang)使(shi)此合金耐(nai)點蝕(shi)(shi)和(he)縫隙腐蝕(shi)(shi),高(gao)鎳、鉻量(liang)(liang)使(shi)此合金耐(nai)應力腐蝕(shi)(shi);高(gao)鈮(ni)(鈦)量(liang)(liang)使(shi)此合金不易產生晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)。
1. 耐全(quan)面腐(fu)蝕性
①. 在硝(xiao)酸(suan)中 在65%HNO3中和(he)沸(fei)騰溫度下(xia),此合金固溶態腐蝕(shi)率≤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℃① | 15℃② | 50℃ | 60℃ | 70℃ | 80℃ |
| 腐蝕速率 / mm·a-1 | 0.185 | 0.185 | 0.42 | 0.7 | 1.6 | 2.25 |
| 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。

④. 在氫氟(fu)酸(suan)中用螢石(shi)與硫酸(suan)反(fan)應制取氫氟(fu)酸(suan)的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器,它的(de)(de)(de)襯里一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)制造。與此(ci)同時,蒸(zheng)發(fa)器之間(jian)的(de)(de)(de)管線(xian)、配(pei)件等也是采用此(ci)合金(jin)。在HF氣(qi)提塔(ta)頂(ding)部掛片結果表明(ming),0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的(de)(de)(de)全面腐蝕速(su)率(lv)僅為0.075m/a。
⑤. 在含磷酸(suan)的一些介質中(zhong)試驗指出,在55%H3PO4+0.8%HF 溶液中(zhong),0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕(shi)速率為0.412mm/a。

⑥. 在(zai)堿中在(zai)實驗室內50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐蝕速率為(wei)0.0125mm/a。經500小時試驗,未(wei)見(jian)有(you)應力腐蝕產生。
⑦. 在鹽酸中由于此合金鉬含量(liang)高,在室溫(wen)鹽酸中有一定(ding)的耐蝕性。但溫(wen)度(du)升高,耐蝕性下降。
2. 耐局(ju)部腐(fu)蝕性
①. 耐(nai)晶間腐蝕性
由于其鈮含量高(gao),0Cr22Ni60o9Nb4 合金具有(you)非(fei)常好的(de)(de)耐敏化(hua)態晶間腐蝕(shi)的(de)(de)性(xing)能。正(zheng)是由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)(de)此種性(xing)能,因而敏化(hua)處(chu)理或焊(han)后,此合金不需再進行固溶(rong)處(chu)理。
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(zai)ASTM G28A溶液中,經120銷售(shou)試(shi)驗得出(chu)的T-T-S(時間-溫度-敏(化(hua)(hua))曲線。顯然,軟化(hua)(hua)退火(huo)處(chu)理再(zai)經敏化(hua)(hua)較固溶處(chu)理再(zai)敏化(hua)(hua)的00Cr22Ni60M09Nb4(5923 hMo)合(he)金晶(jing)間腐蝕敏感性要(yao)低(di)得多(duo),這與軟化(hua)(hua)退火(huo)態(tai)經敏化(hua)(hua)后合(he)金中大量NbC先于鉻碳化(hua)(hua)物(wu)優先析出(chu),防止晶(jing)界(jie)貧鉻區的形成有關。

②. 耐點蝕性
表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金等在(zai)兩 種酸介質中的耐點蝕(shi)(shi)(shi)性,可以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在(zai)試驗(yan)條(tiao)件下均有優良(liang)的耐點蝕(shi)(shi)(shi)性,而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合(he)金則耐點蝕(shi)(shi)(shi)性不良(liang)。

③. 縫隙腐蝕
表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等(deng)合金(jin)的(de)縫隙腐蝕試驗結果。顯然,在所試驗的(de)條件(jian)下,625 和625 plus 兩種合金(jin)的(de)耐縫隙腐蝕性能中625 plus稍優(you),但二者(zhe)均顯著優(you)于718合金(jin)。

④. 應力(li)腐蝕
模(mo)擬實際使用環境對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進(jin)行(xing)了幾種(zhong)應力腐蝕(shi)試驗,結(jie)果(guo)見表(biao)。表(biao)系(xi)模(mo)擬深氣井條件,在高壓釜(fu)中進(jin)行(xing)試驗所取得的結(jie)果(guo),在此條件下,表(biao)明無論是(shi)C型(xing)樣(yang)還(huan)是(shi)U型(xing)樣(yang),00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐(nai)應力腐蝕(shi)性能都是(shi)最佳(jia)。
表(biao)(biao)系在5%NaCl+0.5%醋酸+H2S (按(an)NACE TM-077)15%MgCb溶液(ye)沸騰(teng)溫(wen)度下(xia)進行試(shi)驗所取得的結(jie)(jie)果。表(biao)(biao)的結(jie)(jie)果表(biao)(biao)明,試(shi)驗的合金耐應力腐蝕(shi)性(xing)能均良好,沒有斷裂產生。而表(biao)(biao)的結(jie)(jie)果表(biao)(biao)明,5%MgCl2沸騰(teng)條件下(xia) 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he) 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應力腐出性(xing)能良好,且均優于718合金。


⑤. 腐蝕疲勞
圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室溫海水(shui)中的(de)(de)腐蝕疲勞(lao)試(shi)驗結(jie)果,顯然(ran),0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的(de)(de)腐蝕疲勞(lao)強度要高(gao)于所試(shi)驗的(de)(de) Hastel-loy C和(he) Incoloy 800 以(yi)及通用不銹鋼304和(he)316。
三、力(li)學性(xing)能等(deng)其他(ta)性(xing)能
1. 力(li)學(xue)性能(neng)
一(yi)般使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)(du)≤ 650℃ ,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)(he)金適(shi)用(yong)于(yu)冷(leng)、熱(re)加工并退(tui)火后使(shi)用(yong);使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)(du)高于(yu)650℃時(shi),則退(tui)火或(huo)固溶態(tai)均可(ke)應用(yong)。對(dui)于(yu)有高溫(wen)蠕變(bian)或(huo)持久要(yao)求時(shi),建議在(zai)固溶態(tai)使(shi)用(yong);而細晶粒(li)合(he)(he)金則在(zai)≤ 816℃ 使(shi)用(yong)以及在(zai)對(dui)疲勞強度(du)(du)、硬度(du)(du)和瞬時(shi)強度(du)(du)又要(yao)去的(de)條件下使(shi)用(yong)。

表(biao)系(xi)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)力學(xue)性(xing)(xing)能。從(cong)表(biao)結(jie)(jie)果可知,此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)經(jing)732℃單(dan)時(shi)效(xiao)(xiao)后屈服強(qiang)度(du)較(jiao)低(di)(di)(690~793MPa),而(er)經(jing)雙時(shi)效(xiao)(xiao)后,可獲得高(gao)達827~956MPa的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)且(qie)仍具有較(jiao)高(gao)塑性(xing)(xing),雙時(shi)效(xiao)(xiao)時(shi),若將第一次時(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)從(cong)718℃提高(gao)到746℃,則合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)硬度(du)也會有所提高(gao)。表(biao)3-5-109的(de)(de)結(jie)(jie)果表(biao)明,00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)經(jing)固(gu)溶處理再經(jing)746℃x8h爐冷+621℃ × 8小時(shi)空冷雙時(shi)效(xiao)(xiao)處理并在316℃保持1000小時(shi)后測(ce)定(ding)其性(xing)(xing)能,對(dui)此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)抗張性(xing)(xing)能并無明顯(xian)影響;表(biao)的(de)(de)結(jie)(jie)果系(xi)經(jing)時(shi)效(xiao)(xiao)處理的(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)和經(jing)冷加工(gong)變(bian)形量(liang)25%的(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在232℃時(shi)的(de)(de)抗拉性(xing)(xing)能,可以看出,與室溫(wen)性(xing)(xing)能相比(bi),經(jing)冷加工(gong)變(bian)形提高(gao)強(qiang)度(du)的(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)其強(qiang)度(du)降低(di)(di)明顯(xian),而(er)經(jing)時(shi)效(xiao)(xiao)處理提高(gao)強(qiang)度(du)的(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)強(qiang)度(du)則降低(di)(di)較(jiao)少,表(biao)系(xi)0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)高(gao)溫(wen)力學(xue)性(xing)(xing)能。

2. 物理性能
表列出(chu)了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的物(wu)理性能

3. 焊接性能
0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊(han)接性能(neng)良好(hao)。可采用通(tong)用的焊(han)接方(fang)法(fa),例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以及SMAW(MMA)等,而不會(hui)遇(yu)到特殊困(kun)難。

4. 冷熱加工及成型性能(neng)
由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)變形(xing)抗力,因此需要較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的加熱(re)溫(wen)度,一般約為(wei)1170℃。大量(liang)變形(xing)以(yi)在1170~1010℃為(wei)宜;微量(liang)變形(xing)可在930℃以(yi)上(shang)進(jin)(jin)行。此合(he)金的冷(leng)加工和冷(leng)成(cheng)型性(xing)亦佳;與(yu)其他高(gao)(gao)(gao)鎳(nie)、鉻、鉬合(he)金性(xing)能相(xiang)近(jin)。圖系合(he)金冷(leng)變形(xing)量(liang)與(yu)硬(ying)度的關系并(bing)與(yu)其他材料進(jin)(jin)行比較(jiao)的結(jie)果。由(you)圖可知,由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金冷(leng)作(zuo)硬(ying)化傾向較(jiao)大,故進(jin)(jin)行冷(leng)加工和冷(leng)成(cheng)型時要及時進(jin)(jin)行中間軟化退火處理(li)。
5. 熱處理(li)
0Cr22Ni60Mo9Nb4合金用(yong)于高(gao)溫高(gao)強度(du)用(yong)途,系在約1120℃進(jin)行(xing)固溶處理(li)(合金中含碳(tan)量~0.05%).用(yong)于耐濕態(tai)腐(fu)蝕(shi)用(yong)途(低碳(tan)量~0.03%)多采用(yong)軟化(hua)(hua)退火(huo)處理(li),溫度(du)為(wei)950~1050℃(以(yi)~980℃為(wei)宜(yi));為(wei)了防止(zhi)焊后的(de)晶間腐(fu)蝕(shi)傾向(xiang),也可在900~1100℃進(jin)行(xing)穩(wen)定化(hua)(hua)處理(li),由(you)于NbC的(de)優先(xian)形成可避免(mian)鉻碳(tan)化(hua)(hua)物形成所(suo)導致的(de)晶界鉻貧(pin)化(hua)(hua)。
00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)的(de)(de)大截面棒(bang)材可在1025~1052℃加(jia)熱,保溫(wen)2~4小(xiao)時后快冷,此時可獲得充分(fen)再(zai)結晶(jing),同(tong)時仍有穩定的(de)(de)高(gao)鈦(tai)、鈮的(de)(de)碳化(hua)物(wu)沉淀(dian)存在。為(wei)了使此合(he)金(jin)獲得最高(gao)強度,固溶處理(li)后可再(zai)進行(xing)雙時效(xiao),第一次在718~746℃時效(xiao)8小(xiao)時,隨(sui)后以(yi)50℃/小(xiao)時的(de)(de)速度冷卻到621℃,再(zai)進行(xing)保溫(wen)8小(xiao)時的(de)(de)第二次時效(xiao),隨(sui)后空(kong)冷。控制(zhi)適宜的(de)(de)時效(xiao)時間,會(hui)由于高(gao)鉻、鉬碳化(hua)物(wu)的(de)(de)減(jian)少獲得良(liang)好的(de)(de)耐點蝕(shi)(shi)、耐縫隙腐蝕(shi)(shi)和耐應力(li)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能。
四、應用(yong)
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。
