在线亚洲日产一区二区

NS 112 (Incoloy 800)

 (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(zhun)型是早期的Cr20Ni32型合(he)金，碳含量(liang)0.1%。

  高(gao)(gao)碳型合金的碳含量(C)處于(yu)0.05%~0.1%之間。主(zhu)要用(yong)于(yu)600℃以上， 具有(you)粗晶(jing)粒、高(gao)(gao)蠕變強度的特(te)點(dian)。在化工、電廠(chang)、石油化學(xue)工業中的過熱(re)(re)器、再熱(re)(re)器、高(gao)(gao)溫(wen)加熱(re)(re)、轉化、裂(lie)解爐管等方面應用(yong)。

  中(zhong)碳(tan)型合(he)金的碳(tan)含量(liang)在0.03%~0.06%范圍之間(jian)，具有(you)中(zhong)等晶(jing)粒(li)度(du)，一 般用于(yu)350℃~600℃ 使用的過熱器(qi)(qi)、再熱器(qi)(qi)等熱強部件。也適用于(yu)高溫(wen)(750℃)氣冷堆(dui)換熱器(qi)(qi)。

  低碳型有(you)時也稱改良型。它是(shi)(shi)標準型合金Cr20Ni32Fe合金的改進和發(fa)(fa)展。我 國鋼標號(hao)為(wei)00Cr20Ni32AlTi。碳含(han)量(C)低于0.03%并要求(qiu)控制合金中的Ti/C和Ti/C+N比(bi)值以及Al、Co等含(han)量。此合金的特點是(shi)(shi)超(chao)低碳、細晶(jing)粒(li)，充分(fen)穩定化、耐應(ying)力腐(fu)蝕性能優良,低碳型合金使用(yong)溫度≤350℃ ,主要用(yong)于壓(ya)水堆(dui)蒸發(fa)(fa)器。

一(yi)、化學(xue)成分和組織結構

  經近60年的(de)演變、發展的(de)各種Cr20Ni32合金的(de)派生(sheng)牌(pai)號(hao)的(de)化學(xue)成(cheng)分列(lie)于表(biao) 10-2。

  表10-2所列合金在(zai)高溫固溶快冷條件下的(de)組織為奧氏體，但(dan)在(zai)500~900℃ 中溫加熱，此合金有可(ke)(ke)能處(chu)于(yu)雙相區，對(dui)于(yu)Ni處(chu)于(yu)下限，Cr處(chu)于(yu)上限的(de)合金可(ke)(ke)能性更大。業已(yi)發現，在(zai)650℃和(he)750℃長期加熱有δ相析出，但(dan)數量較(jiao)少，尚不足以影響合金的(de)斷裂性能。

  合金(jin)的析出(chu)行為C曲線，如圖10-10 所示，析出(chu)相種類(lei)和數量受(shou)合金(jin)成(cheng)分和受(shou)熱條件所制約。

二(er)、力(li)學(xue)性能(neng)

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合金的(de)室(shi)溫(wen)力(li)(li)學性能匯(hui)總于(yu)表10-3,典型(xing)的(de)室(shi)溫(wen)抗拉和(he)抗壓強(qiang)度見表10-4。表10-5為超低(di)碳型(xing) Cr20Ni32Fe合金的(de)室(shi)溫(wen)和(he)350℃的(de)力(li)(li)學性能。 溫(wen)瞬時(shi)拉伸性能如圖(tu)10-11和(he)圖(tu)10-12所示。Cr20Ni32Fe 合金的(de)高溫(wen)長時(shi)力(li)(li)學性能見表10-6、圖(tu)10-13和(he)圖(tu)10-14。

三、耐蝕性(xing)能

  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(guan)Cr20Ni32Fe合金在濕態(tai)介質(zhi)中(zhong)具(ju)有(you)較好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)，但此類合金良(liang)(liang)好(hao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)溫腐蝕性(xing)能是其(qi)突出優點。在高(gao)溫條件(jian)下，由于合金中(zhong)具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)銘含(han)量(liang)和足(zu)夠的(de)(de)鎳含(han)量(liang)，使(shi)其(qi)能形成防護性(xing)良(liang)(liang)好(hao)的(de)(de)氧化膜，具(ju)有(you)良(liang)(liang)好(hao)的(de)(de)抗滲碳性(xing)能，是耐(nai)高(gao)溫腐蝕的(de)(de)良(liang)(liang)好(hao)材料，在工業中(zhong)得到了廣泛應用(yong)。

  在高溫爐氣中 Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性(xing)優于一般奧氏(shi)體不銹鋼(gang)，數據見表 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(kang)滲(shen)碳性能，Cr20Ni32Fe具有(you)良好的(de)抗(kang)滲(shen)碳性能，試驗室試驗結果見(jian)表 10-10。它的(de)抗(kang)滲(shen)碳性能優于常規不銹鋼(gang)，相當于含(han)質量分數為25% 鉻(ge)的(de)耐髙溫 腐蝕的(de)奧氏體不銹鋼(gang)。

  3. 晶間腐蝕(shi)

   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合金(jin)(jin)表現(xian)出良好的耐(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)，但此(ci)合金(jin)(jin)對應力腐(fu)(fu)蝕(shi)并(bing)非免疫。在各種(zhong)高溫水中的耐(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)與合金(jin)(jin)成分、熱處理條(tiao)件、冷變形等 有(you)密切關系。試(shi)(shi)驗(yan)結果指(zhi)出，降低合金(jin)(jin)中的碳含量(liang)(≤0.03%),提高鎳含 量(liang)，增大Ti/C比將提高合金(jin)(jin)的耐(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。通常敏化和冷變形對合金(jin)(jin)的耐(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)有(you)害，但有(you)的試(shi)(shi)驗(yan)結果指(zhi)出，650℃長(chang)期時效可顯著降低合金(jin)(jin)的應力腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)。

   b. 苛性水介質中

   在壓(ya)水(shui)堆蒸(zheng)發器(qi)(qi)和鈉冷(leng)快堆蒸(zheng)發器(qi)(qi)中，有(you)可能會(hui)出現含NaOH的苛性水(shui)介質，目(mu)前已遇到18-8不銹鋼(gang)和 Inconel 600合金的苛性應力(li)腐蝕破(po)裂問(wen)題。

  大量的(de)研(yan)究表明(ming)Cr20Ni32Fe合(he)金在(zai)含NaOH的(de)苛性水(shui)(shui)介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)耐(nai)應力腐(fu)蝕(shi)性能取(qu)決于NaOH濃(nong)度和(he)應力水(shui)(shui)平(ping)(圖10-19 和(he) 圖10-20)。 NaOH濃(nong)度和(he)應力水(shui)(shui)平(ping)愈高(gao)，合(he)金的(de)耐(nai)應力腐(fu)蝕(shi)性能下降。對低碳型的(de)00Cr20Ni32AITi合(he)金只(zhi)有在(zai)低 NaOH濃(nong)度、低應力下才處于免疫區(qu)（見圖10-21，該圖中(zhong)NaOH為質(zhi)量分數）。 因此，只(zhi)有在(zai)使(shi)用過(guo)程中(zhong)避免高(gao)應力出現(xian)和(he)防止NaOH濃(nong)縮，才能保證(zheng)采用 00Cr20Ni32AlTi合(he)金設備的(de)安全運行。

   c. NaCl溶液中

  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、 熱加(jia)工、冷加(jia)工、熱處(chu)理和焊接性能

   1. 熱(re)加(jia)工

    Cr20Ni32Fe合金(jin)(jin)的熱(re)(re)加工性能良好(hao)，類似于(yu)一般Cr-Ni奧(ao)氏體 不(bu)銹(xiu)鋼，熱(re)(re)加工溫度范(fan)圍(wei)為(wei)(wei)900~1200℃，合金(jin)(jin)的熱(re)(re)彎成形通常在1000~1150℃ 范(fan)圍(wei)內進行。熱(re)(re)成形后可(ke)以空冷，但(dan)為(wei)(wei)了減輕合金(jin)(jin)的晶間腐蝕傾(qing)向，應盡量快速通過(guo)540~760℃敏化(hua)區。

   2. 冷加工

     合金的冷加(jia)工(gong)成型(xing)性(xing)能近似(si)于18-8型(xing)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)，但(dan)加(jia)工(gong)硬(ying)化傾向低于18-8型(xing)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。盡管如此，在冷加(jia)工(gong)成型(xing)過程中(zhong)，中(zhong)間(jian)(jian)軟(ruan)化退(tui)火(huo)常(chang)常(chang)是需要(yao)的，中(zhong)間(jian)(jian)退(tui)火(huo)溫度與(yu)固溶退(tui)火(huo)溫度相同。

   3. 熱處理

    合金的(de)(de)固(gu)溶退火(huo)溫度(du)在(zai)(zai)920~980℃ , 一般(ban)控(kong)制在(zai)(zai)980℃ ,±10℃保溫時間視產(chan)品厚度(du)而定，但保溫時間不得少于(yu)10分鐘，對(dui)于(yu)高(gao)(gao)碳(tan)合金且(qie)在(zai)(zai)550℃以(yi)上(shang)溫度(du)使用者，其固(gu)溶處理溫度(du)應為1150~1205℃。消除應力的(de)(de)熱處理，一般(ban)在(zai)(zai)540℃以(yi)上(shang)即可產(chan)生效(xiao)果，但殘余(yu)應力的(de)(de)完(wan)全消除需(xu)在(zai)(zai)高(gao)(gao)于(yu)870℃的(de)(de)溫度(du)進(jin)行(xing)退火(huo)。

   4. 焊接

    Cr20Ni32Fe型(xing)合金(jin)焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)良(liang)好，可釆(bian)用(yong)(yong)通(tong)常的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)方(fang)法進行(xing)(xing) 焊(han)(han)接(jie)。試驗表(biao)明，釆(bian)用(yong)(yong)新2號焊(han)(han)絲對00Cr20Ni32AlTi合金(jin)管材(cai)(cai)與不銹(xiu)鋼管板進行(xing)(xing) TIG焊(han)(han)接(jie)，取得了滿意的(de)(de)效果。合金(jin)的(de)(de)抗裂性(xing)能(neng)良(liang)好，接(jie)頭的(de)(de)晶間腐(fu)蝕、應力腐(fu) 蝕等亦近(jin)于母材(cai)(cai)。根據使用(yong)(yong)條件可選用(yong)(yong)表(biao)10-11所(suo)列的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料。

五、物理(li)性能

    Cr20Ni32Fe合金(jin)的(de)(de)物理(li)(li)性能(neng)(neng)隨(sui)合金(jin)的(de)(de)成分和(he)試驗(yan)條件(jian)會(hui)(hui)有微小變化，但(dan)不會(hui)(hui)有大的(de)(de)變動。1Cr20Ni32Fe合金(jin)(Incoloy 800)的(de)(de)物理(li)(li)性能(neng)(neng)見表10-12和(he)圖(tu) 10-24。

六、應用

  產品類型(xing)(xing)和(he)應用(yong)舉例：此類合金的(de)冶(ye)金生產工藝與(yu)通常的(de)18-8型(xing)(xing)奧氏(shi)體不 銹鋼類似，可以(yi)提供板(ban)（中板(ban)、薄板(ban)）、管（熱擠壓和(he)冷(leng)加工管）、絲、帶(dai)、棒 和(he)鍛件等冶(ye)金產品，亦可以(yi)提供各種鑄(zhu)件。

  Cr20Ni32Fe合(he)金在含(han)氯化(hua)物和低濃度(du)NaOH的(de)(de)苛性(xing)水介質(zhi)中具有優良的(de)(de)耐應力 腐蝕(shi)性(xing)能，廣泛用于制造耐應力腐蝕(shi)破壞的(de)(de)設備，代替慣(guan)用的(de)(de)18-8奧氏體不銹鋼。

   在動(dong)力(li)工業中，用以(yi)制造壓水堆(dui)蒸發器(qi)(qi)、高(gao)溫氣冷堆(dui)、鈉(na)冷快堆(dui)換(huan)熱器(qi)(qi)，以(yi) 及過熱蒸汽管(guan)。

   在(zai)化學加工業中，用以制造(zao)硝酸冷卻器、醋酐(gan)裂化管以及各種換熱設(she)備。