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型合金，碳(tan)含量0.1%。

  高(gao)碳型合金的碳含量(C)處于0.05%~0.1%之間(jian)。主要用(yong)于600℃以上， 具(ju)有(you)粗晶粒、高(gao)蠕變強度的特點。在化工(gong)、電廠、石油(you)化學工(gong)業中的過熱(re)器(qi)、再(zai)熱(re)器(qi)、高(gao)溫加熱(re)、轉化、裂(lie)解爐管等方面應用(yong)。

  中碳型(xing)合金的碳含量在0.03%~0.06%范圍之間，具有(you)中等(deng)晶粒度(du)，一 般用于350℃~600℃ 使用的過熱(re)器(qi)(qi)、再熱(re)器(qi)(qi)等(deng)熱(re)強部件。也(ye)適(shi)用于高溫(750℃)氣(qi)冷堆(dui)換熱(re)器(qi)(qi)。

  低(di)碳型(xing)有時也稱改良型(xing)。它(ta)是標(biao)(biao)準型(xing)合金Cr20Ni32Fe合金的(de)改進(jin)和發展(zhan)。我 國鋼標(biao)(biao)號(hao)為00Cr20Ni32AlTi。碳含(han)量(C)低(di)于0.03%并要求控制(zhi)合金中(zhong)的(de)Ti/C和Ti/C+N比值以及Al、Co等含(han)量。此合金的(de)特點(dian)是超低(di)碳、細晶粒，充分穩定(ding)化(hua)、耐應力腐蝕性能優良,低(di)碳型(xing)合金使用溫度≤350℃ ,主(zhu)要用于壓水堆蒸發器。

一、化學成分和組(zu)織(zhi)結(jie)構

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

  表10-2所列合(he)金在高溫固溶(rong)快冷(leng)條件(jian)下的組織為奧氏體，但(dan)在500~900℃ 中(zhong)溫加(jia)熱，此(ci)合(he)金有可能(neng)處(chu)于(yu)雙(shuang)相區，對于(yu)Ni處(chu)于(yu)下限，Cr處(chu)于(yu)上限的合(he)金可能(neng)性更大。業已發現，在650℃和750℃長期加(jia)熱有δ相析出，但(dan)數量(liang)較少，尚不足以影響(xiang)合(he)金的斷裂性能(neng)。

  合金的(de)析(xi)出(chu)行為C曲線，如圖10-10 所示，析(xi)出(chu)相種類和數量受(shou)合金成分和受(shou)熱條件所制約(yue)。

二、力學性能(neng)

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)力學(xue)性(xing)能(neng)匯總于表(biao)10-3,典型的(de)(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)抗(kang)拉和(he)抗(kang)壓強(qiang)度見表(biao)10-4。表(biao)10-5為超低碳(tan)型 Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)和(he)350℃的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)能(neng)。 溫(wen)(wen)瞬時拉伸(shen)性(xing)能(neng)如圖10-11和(he)圖10-12所(suo)示。Cr20Ni32Fe 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)長時力學(xue)性(xing)能(neng)見表(biao)10-6、圖10-13和(he)圖10-14。

三、耐蝕性能

  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(fu)蝕

  盡管Cr20Ni32Fe合(he)(he)金在(zai)濕態介(jie)質中具有較(jiao)好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性，但此類合(he)(he)金良(liang)好的(de)(de)(de)耐高(gao)溫腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)是其突(tu)出優點。在(zai)高(gao)溫條件下(xia)，由于合(he)(he)金中具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)銘含(han)量(liang)和足夠的(de)(de)(de)鎳含(han)量(liang)，使其能(neng)(neng)形成防護性良(liang)好的(de)(de)(de)氧化膜(mo)，具有良(liang)好的(de)(de)(de)抗滲碳(tan)性能(neng)(neng)，是耐高(gao)溫腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)良(liang)好材料，在(zai)工業中得到了廣泛應用。

  在高溫爐氣中 Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性優于(yu)一(yi)般奧氏體不(bu)銹鋼，數據見表(biao) 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(xing)能，Cr20Ni32Fe具(ju)有良好的(de)(de)抗(kang)滲(shen)碳性(xing)能，試(shi)驗室試(shi)驗結果見表 10-10。它的(de)(de)抗(kang)滲(shen)碳性(xing)能優于(yu)常規不銹鋼，相當于(yu)含(han)質量分(fen)數為25% 鉻的(de)(de)耐髙(gao)溫 腐蝕(shi)的(de)(de)奧氏體不銹鋼。

  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. 高溫(wen)水介(jie)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)表現出良好(hao)的(de)(de)耐(nai)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)性，但此合金(jin)對應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)并非免疫。在各種高(gao)溫水中(zhong)的(de)(de)耐(nai)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)與合金(jin)成分、熱處理條件、冷(leng)變形(xing)等 有(you)密切關(guan)系。試驗結(jie)果(guo)指出，降(jiang)低合金(jin)中(zhong)的(de)(de)碳含量(≤0.03%),提高(gao)鎳含 量，增大Ti/C比將提高(gao)合金(jin)的(de)(de)耐(nai)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)。通常敏化(hua)和冷(leng)變形(xing)對合金(jin)的(de)(de)耐(nai)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)有(you)害，但有(you)的(de)(de)試驗結(jie)果(guo)指出，650℃長(chang)期時效可顯著(zhu)降(jiang)低合金(jin)的(de)(de)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感性。

   b. 苛(ke)性水(shui)介質(zhi)中(zhong)

   在壓水堆蒸(zheng)發器和鈉冷快堆蒸(zheng)發器中(zhong)，有可(ke)能會出現含NaOH的苛性水介質，目前已(yi)遇(yu)到18-8不銹鋼和 Inconel 600合(he)金的苛性應力腐蝕破裂問(wen)題。

  大(da)量的(de)研究(jiu)表(biao)明Cr20Ni32Fe合金(jin)在含NaOH的(de)苛性水(shui)介質中(zhong)(zhong)的(de)耐應力(li)(li)(li)腐蝕性能(neng)取決于NaOH濃(nong)度(du)(du)和(he)應力(li)(li)(li)水(shui)平(圖(tu)10-19 和(he) 圖(tu)10-20)。 NaOH濃(nong)度(du)(du)和(he)應力(li)(li)(li)水(shui)平愈高，合金(jin)的(de)耐應力(li)(li)(li)腐蝕性能(neng)下(xia)降。對(dui)低碳(tan)型的(de)00Cr20Ni32AITi合金(jin)只有在低 NaOH濃(nong)度(du)(du)、低應力(li)(li)(li)下(xia)才(cai)處于免(mian)(mian)疫(yi)區（見圖(tu)10-21，該圖(tu)中(zhong)(zhong)NaOH為質量分數）。 因此，只有在使用過程中(zhong)(zhong)避免(mian)(mian)高應力(li)(li)(li)出(chu)現和(he)防(fang)止(zhi)NaOH濃(nong)縮，才(cai)能(neng)保證采(cai)用 00Cr20Ni32AlTi合金(jin)設備的(de)安(an)全運行(xing)。

   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、 熱加工(gong)、冷加工(gong)、熱處理和(he)焊(han)接性能

   1. 熱加工(gong)

    Cr20Ni32Fe合金的熱加(jia)工性能(neng)良(liang)好，類(lei)似于(yu)一(yi)般Cr-Ni奧氏體(ti) 不(bu)銹(xiu)鋼，熱加(jia)工溫度(du)范(fan)圍為900~1200℃，合金的熱彎(wan)成形通常在1000~1150℃ 范(fan)圍內進行。熱成形后可以空冷(leng)，但為了減輕合金的晶間(jian)腐蝕傾向，應(ying)盡量快速(su)通過540~760℃敏化區。

   2. 冷加工

     合金的冷(leng)加(jia)工成型(xing)性能近似于18-8型(xing)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)，但(dan)加(jia)工硬化傾向低于18-8型(xing)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)。盡(jin)管如(ru)此，在(zai)冷(leng)加(jia)工成型(xing)過程中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)間軟化退(tui)火常常是需要的，中(zhong)(zhong)間退(tui)火溫度與固溶退(tui)火溫度相同。

   3. 熱處理

    合金的固溶退火溫(wen)(wen)(wen)度在(zai)920~980℃ , 一(yi)般控制在(zai)980℃ ,±10℃保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)視產(chan)品厚度而定(ding)，但保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)不得少于10分鐘，對于高碳合金且在(zai)550℃以(yi)上溫(wen)(wen)(wen)度使用者，其(qi)固溶處理溫(wen)(wen)(wen)度應(ying)為1150~1205℃。消除(chu)應(ying)力的熱處理，一(yi)般在(zai)540℃以(yi)上即可產(chan)生(sheng)效(xiao)果(guo)，但殘余應(ying)力的完全消除(chu)需在(zai)高于870℃的溫(wen)(wen)(wen)度進行退火。

   4. 焊接

    Cr20Ni32Fe型合(he)金焊(han)接(jie)(jie)性(xing)能(neng)良好，可(ke)釆用(yong)通(tong)常(chang)的(de)焊(han)接(jie)(jie)方法進行 焊(han)接(jie)(jie)。試驗表明，釆用(yong)新2號(hao)焊(han)絲(si)對(dui)00Cr20Ni32AlTi合(he)金管材與不銹鋼管板進行 TIG焊(han)接(jie)(jie)，取得了滿意的(de)效果。合(he)金的(de)抗裂性(xing)能(neng)良好，接(jie)(jie)頭的(de)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕、應力腐(fu)(fu) 蝕等亦近于母材。根據使用(yong)條(tiao)件(jian)可(ke)選(xuan)用(yong)表10-11所列(lie)的(de)焊(han)接(jie)(jie)材料。

五、物理性能

    Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)(jin)的(de)物(wu)(wu)理(li)性能隨合(he)金(jin)(jin)的(de)成分和試驗條(tiao)件會有(you)微(wei)小變(bian)化，但不會有(you)大的(de)變(bian)動(dong)。1Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)(jin)(Incoloy 800)的(de)物(wu)(wu)理(li)性能見(jian)表10-12和圖 10-24。

六、應用

  產品類(lei)型和應用舉例：此類(lei)合(he)金(jin)的(de)冶金(jin)生產工(gong)藝與通常的(de)18-8型奧氏體不 銹鋼類(lei)似，可以提供(gong)(gong)板(ban)（中板(ban)、薄板(ban)）、管(guan)（熱擠壓(ya)和冷加工(gong)管(guan)）、絲、帶、棒 和鍛件等冶金(jin)產品，亦可以提供(gong)(gong)各種鑄件。

  Cr20Ni32Fe合金在含(han)氯化物和低濃度NaOH的(de)苛性水介質(zhi)中具有優良的(de)耐(nai)(nai)應(ying)力 腐蝕(shi)性能，廣泛用(yong)于制造耐(nai)(nai)應(ying)力腐蝕(shi)破壞的(de)設備，代替慣用(yong)的(de)18-8奧氏(shi)體不(bu)銹鋼。

   在動(dong)力工業中，用以(yi)制造壓水堆(dui)蒸(zheng)發器(qi)、高溫氣(qi)冷堆(dui)、鈉冷快堆(dui)換熱(re)器(qi)，以(yi) 及過熱(re)蒸(zheng)汽管。

   在化學加工業(ye)中，用以制造(zao)硝酸冷卻器(qi)、醋(cu)酐(gan)裂(lie)化管以及各(ge)種(zhong)換熱設備。