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NS 142 (Incoloy 825)

 (0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti )、NS 142、Incoloy 825合(he)金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好,因此,在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。


一、化學成分和組織(zhi)特(te)點


 合(he)金(jin)(jin)的(de)化學(xue)成分列于表2-4-66。合(he)金(jin)(jin)成分中的(de)鎳當量(liang)和鉻當量(liang)的(de)平衡關系(xi),決定了(le)此合(he)金(jin)(jin)在(zai)固溶條件下為純奧氏體(ti)組織。但在(zai)中溫時(shi)效時(shi),會(hui)在(zai)奧氏體(ti)基體(ti)和晶間上析(xi)出碳(tan)化物(wu)和金(jin)(jin)屬間化合(he)物(wu),這些(xie)沉淀(dian)相會(hui)危(wei)害合(he)金(jin)(jin)的(de)力學(xue)性能和耐蝕性能。


表 4-66.jpg



二、耐腐蝕(shi)性能(neng)


  1. 全面腐蝕

 

    ①. 大氣(qi) 


        此合(he)金(jin)耐鄉村、工業和海洋環境的大(da)氣(qi)(qi)腐蝕,但在含氯(lv)化物高(gao)的大(da)氣(qi)(qi)中(zhong),尤其是在潮濕的大(da)氣(qi)(qi)中(zhong),此合(he)金(jin)會(hui)產生(sheng)很淺的點蝕,見表2-4-67。


表 4-67.jpg


   ②. 淡水


    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕,包括腐蝕性最強的含游離的CO2、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水,其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.


   ③. 海水(shui) 


    表2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在各種海(hai)(hai)水中(zhong)(zhong)的耐蝕性。此合金在高速海(hai)(hai)水中(zhong)(zhong)耐蝕,在靜止和低速海(hai)(hai)水中(zhong)(zhong)或有污染的海(hai)(hai)水條(tiao)件下會(hui)產生一定的腐蝕。


表 4-68.jpg


   ④. 硫(liu)酸


    在硫酸中,此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2,但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中,基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律,0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性;在沸騰溫度,濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍;在60%和80%的H2SO4中,只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中,當濃度小于20%時,隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響,在40%以上的硫酸中,隨濃度的提高合金的腐蝕加劇,見表2-4-70。

 

表 4-69.jpg

表 4-70.jpg


    硫酸在實際應用中,常含有各種雜質,除氯化物雜質外,所含的HNO3、Fe2(SO4)3、CuSO4、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕,在此種環境中合金的使用溫度較在純H2SO4中可相應提高,見表2-4-71。而氯化物雜質,因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。


表 4-71.jpg

表 4-711.jpg


  ⑤. 磷酸


    在試劑級磷酸中,此合金在低于85%的H3PO4中,直到沸騰溫度都是耐蝕的,見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據,在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性,但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。


圖 4-47.jpg

表 4-72.jpg


   ⑥. 鹽酸 


   表(biao)(biao)2-4-74列出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在不同濃度鹽酸(suan)中的(de)(de)實驗室(shi)結果。此合金僅在室(shi)溫的(de)(de)稀酸(suan)溶液(ye)中可(ke)以使用。實驗表(biao)(biao)明,充氣加速了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在鹽酸(suan)中的(de)(de)腐蝕(shi)(shi),例如(ru)在5mol/L HCl、室(shi)溫、N2飽和(he)的(de)(de)條件下(xia)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(72h)僅為0.006mm/a,而(er)在用空氣飽和(he)的(de)(de)酸(suan)中卻(que)為0.53mm/a,耐蝕(shi)(shi)性(xing)迅速下(xia)降。


表 4-74.jpg


   ⑦. 氫(qing)氟酸和氟硅酸


  此(ci)合金(jin)在(zai)(zai)氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)耐(nai)蝕(shi)性不佳,僅在(zai)(zai)少數條件下具有中(zhong)(zhong)等耐(nai)蝕(shi)性,一般不推薦(jian)在(zai)(zai)純氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)使用(yong)。氟(fu)硅酸(suan)(suan)的腐蝕(shi)性較氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)輕,在(zai)(zai)含有雜質的氟(fu)硅酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong),此(ci)合金(jin)耐(nai)蝕(shi)性良好(hao),可以用(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)(zai)氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)、氟(fu)硅酸(suan)(suan)及含氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)介質中(zhong)(zhong)的耐(nai)蝕(shi)性見表2-4-75。


表 4-75.jpg


   ⑧. 亞硫酸


   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO2和亞硫酸溶液的腐蝕,適用范圍很廣,尤其是在含有H2SO4的亞硫酸溶液中,此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。


表 4-76.jpg


   ⑨. 硝酸

 

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在沸(fei)(fei)騰溫(wen)度的(de)(de)(de)所有(you)濃度的(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)中(包括66%HNO3)具有(you)良好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。在稀硝(xiao)酸(suan)中可(ke)以(yi)(yi)使用(yong)(yong)到沸(fei)(fei)點以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)溫(wen)度,在室(shi)溫(wen)發煙硝(xiao)酸(suan)和(he)70℃加緩(huan)蝕(shi)劑的(de)(de)(de)發煙硝(xiao)酸(suan)中,也呈(cheng)現出(chu)較好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。此合(he)金的(de)(de)(de)耐硝(xiao)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能見(jian)表(biao)2-4-77和(he)表(biao)2-4-78及(ji)圖2-4-48。鑒于(yu)(yu)通常(chang)的(de)(de)(de)18-8C-Ni不銹鋼具有(you)良好的(de)(de)(de)耐硝(xiao)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能,在純HNO3中不采用(yong)(yong)此合(he)金。在含有(you)各種雜質和(he)添加物(wu)的(de)(de)(de)HNO3中,OC-21N42M03Cu2Ti呈(cheng)現出(chu)良好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing),優于(yu)(yu)Cr-Ni奧氏體不銹鋼,常(chang)被采用(yong)(yong),見(jian)表(biao)2-4-79。


表 4-77.jpg

表 4-771.jpg


   ⑩. 有機酸(suan)和化合(he)物


   在有(you)機(ji)酸(suan)和化合物中,此合金(jin)表(biao)現出高度的(de)耐蝕性(xing)(xing),可以在很寬的(de)溫度范圍內(nei)應用。在沸騰溫度時,除在10%草酸(suan)中外,在大多數10%的(de)有(you)機(ji)酸(suan)中均耐蝕,在有(you)機(ji)加工的(de)過程(cheng)中也呈現出優(you)良的(de)耐蝕性(xing)(xing),工廠試(shi)驗(yan)結果(guo)見表(biao) 2-4-81 。


表 4-80.jpg


  2. 晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕


   在(zai)1150~1204℃固溶處理(li)(li)條件(jian)下對(dui)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕不敏感,當(dang)中溫敏化(hua)(hua)處理(li)(li)1h時(shi)(shi),如760℃,在(zai)晶(jing)界上將出現(xian)富鉻的(de)(de)(de)M23C6沉淀(dian),進而(er)導致在(zai)沸(fei)騰65%HNO3中的(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕。然而(er)在(zai)敏化(hua)(hua)前940℃穩定(ding)化(hua)(hua)處理(li)(li)1小時(shi)(shi),可防(fang)止(zhi)敏化(hua)(hua)引起的(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕。圖2-4-49 指出了(le)原始固溶退火狀(zhuang)態和敏化(hua)(hua)溫度(du)、時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)關(guan)系。顯然在(zai)65%HNO3的(de)(de)(de)評(ping)價(jia)試(shi)驗中,940℃穩定(ding)化(hua)(hua)處理(li)(li)將延遲(chi)在(zai)敏感溫度(du)產(chan)(chan)生晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕所需的(de)(de)(de)敏化(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)。研究表明,在(zai)此(ci)溫度(du)由于易形成TiC,可防(fang)止(zhi)產(chan)(chan)生大量(liang)的(de)(de)(de)M23C6所引起的(de)(de)(de)晶(jing)界鉻貧(pin)化(hua)(hua)。同時(shi)(shi),由于鉻的(de)(de)(de)高溫下擴散也將減少(shao)晶(jing)界鉻的(de)(de)(de)貧(pin)化(hua)(hua)程度(du),因此(ci)防(fang)止(zhi)或減緩了(le)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)產(chan)(chan)生。為此(ci)目的(de)(de)(de),此(ci)合金的(de)(de)(de)工廠供(gong)貨(huo)狀(zhuang)態可為940℃穩定(ding)化(hua)(hua)處理(li)(li)狀(zhuang)態。


圖 4-49.jpg


  3. 點(dian)腐(fu)蝕(shi)


  表2-4-82 列出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)氧化性(xing)酸性(xing)氯化物中的耐(nai)點性(xing)能(neng),顯然此合金在(zai)此類(lei)介質(zhi)中耐(nai)蝕性(xing)欠佳。


表 4-82.jpg


  4. 應力腐蝕


   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl2中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。


三、力學(xue)性(xing)能(neng)


    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的室溫力(li)學性能件表 2-4-84。


表 4-83.jpg


四、物(wu)流性(xing)能


  表2-4-85 為(wei)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的物(wu)理性能。


五、熱冷加工及成型性能


  此合金的(de)熱成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)溫度為(wei)927~1065℃,不宜在晶(jing)間(jian)腐蝕敏(min)感溫度(650℃)下(xia)進行(xing)(xing)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)操作,如果在高于1065℃成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing),最終(zhong)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)應在870~980℃范(fan)圍內進行(xing)(xing),以(yi)獲得良(liang)好的(de)耐晶(jing)間(jian)腐蝕性能(neng)。此合金亦適于冷加(jia)工成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing),其性能(neng)類似Cr-Ni奧(ao)氏體不銹鋼(gang)。


六、熱處理工藝


  此合金適宜的最終熱處理(li)是(shi)940℃穩定(ding)化(hua)處理(li)。中間退(tui)火溫度(du)以高于1050℃固溶軟(ruan)化(hua)退(tui)火溫度(du)為宜。


七、焊接性能


  可以采用通常的焊(han)接方(fang)法焊(han)接,推薦采用鎳基焊(han)絲(00Cr22Ni61Mo9Nb)。


八、應用(yong)


  由于(yu)此合金(jin)的耐蝕適應(ying)性(xing)廣(guang)泛,因此在(zai)化(hua)學加(jia)工(gong)工(gong)業(ye)、熱海水和(he)水冶廠得到(dao)廣(guang)泛應(ying)用。主要用于(yu)處理熱硫酸(suan)、含氯(lv)化(hua)物(wu)溶(rong)液、亞(ya)硫酸(suan)等環(huan)境的熱交(jiao)換(huan)器(qi)、管道、閥門(men)、泵(beng)等。在(zai)造(zao)紙(zhi)工(gong)業(ye)的木漿浸取器(qi)及深源(yuan)氣井領域中亦得到(dao)廣(guang)泛的應(ying)用。