Incoloy是一種鎳鉻鐵合金,是為溫度升高時(shi)抗(kang)氧化和碳化而設計(ji)的(de)。ncoloy合金有很多(duo)種類(lei):常見的(de)如(ru)Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Incoloy840、Incoloy901、Incoloy925、Incoloy20、Incoloy3
00Cr21Ni44Mo3Cu2Ti2Al、No. 9925、 Incoloy 925合(he)金是一種可(ke)時效強(qiang)化(hua)的(de)鐵(tie)鎳(nie)基耐(nai)蝕(shi)合金,由于(yu)Cr、Mo、Cu的(de)復(fu)合作用效果,致使此合金具有優良(liang)的(de)耐(nai)還原性化(hua)學(xue)介質(zhi)的(de)腐蝕(shi)能(neng)力,以及良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)點蝕(shi)和耐(nai)縫隙腐蝕(shi)性能(neng)。此合金的(de)鎳(nie)含(han)量足(zu)以保證其耐(nai)氯離子引起的(de)應(ying)力腐蝕(shi)。它主要(yao)應(ying)用于(yu)既要(yao)求高強(qiang)度(du)又要(yao)求具有足(zu)夠耐(nai)蝕(shi)性的(de)領域,如(ru)酸性油(you)氣開采使用的(de)井下和地面裝置和設(she)備(bei)。
一、化學成分(fen)和(he)組織特點
Incoloy 925合金的(de)化學成(cheng)分見表12-130。
Incoloy 925合金在固(gu)溶(rong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)(xia),為奧氏體組織,由于此合金加入了 Ti和Al,因(yin)此在恰當(dang)的溫(wen)度(du)下(xia)(xia)進行時效處(chu)理,故γ[Ni3(Al、Ti)]的析(xi)出(chu)可(ke)使合金的強(qiang)度(du)和硬度(du) 顯(xian)著提(ti)(ti)高,達(da)到提(ti)(ti)高強(qiang)度(du)的目的。
高溫暴露也將引起其他相的沉淀,這些相包括MC、M7C3, M23C6、σ相和η 相等,這些相是否析出取決于時效溫度和時效時間,圖12-67為固溶態925合金 的時間-溫度-轉變(TTT)圖,W相的最敏感析出溫度為750℃,。相的最敏感析 出溫度為800~850℃。
相(xiang)(xiang)的析出不僅使合金的強度提高,也將使合金脆化即(ji)沖(chong)擊(ji)性(xing)能變壞(huai)(huai),由所測(ce) 定的沖(chong)擊(ji)吸(xi)收功(gong)可知,W相(xiang)(xiang)沉(chen)(chen)淀(dian)并未嚴重引起韌性(xing)變壞(huai)(huai),即(ji)使進行10小(xiao)時(shi)時(shi)效(xiao)925合金的沖(chong)擊(ji)吸(xi)收功(gong)仍在100J以上;使沖(chong)擊(ji)韌性(xing)變壞(huai)(huai)的沉(chen)(chen)淀(dian)相(xiang)(xiang)為(wei)σ相(xiang)(xiang),于830℃ 時(shi)效(xiao)5小(xiao)時(shi),合金的沖(chong)擊(ji)吸(xi)收功(gong)已<60J,隨時(shi)效(xiao)時(shi)間增長,合金的韌性(xing)繼(ji)續惡化(圖 12-68)
二、 力學性能(neng)
Incoloy 925合金固(gu)溶和固(gu)溶+時效態室溫(wen)力(li)學性(xing)(xing)能見表12-131,高(gao)溫(wen)力(li)學性(xing)(xing)能如圖12-69所(suo)示(shi)。
Incoloy 925合(he)金(jin)旋轉(zhuan)梁疲勞試驗(yan)結果如圖(tu)12-70所示,雙時效925合(he)金(jin)的平(ping)均軸(zhou)向(xiang)應力(li)與(yu)循環次數(shu)關(guan)系如圖(tu)12-71所示。
三、耐蝕性
Incoloy 925合金在氧化和還原性的介質環境中均呈現出良好的耐全面腐蝕、耐點蝕和耐縫隙腐蝕以及耐應力腐蝕性能。然而,這個合金最適用的腐蝕環境是酸性 (含H2S)原油和天然氣、硫酸、磷酸和海水。
合(he)(he)金(jin)在具有代表性(xing)(xing)的(de)酸性(xing)(xing)氣井環(huan)境中(zhong)的(de)耐蝕性(xing)(xing)分別見 圖(tu)12-72 和表12-132 ~ 表12-134。破(po)裂溫度(du)試驗結果指出(chu),925合(he)(he)金(jin)模擬酸性(xing)(xing)氣井環(huan)境中(zhong)的(de)破(po)裂溫度(du)高于冷加工(gong)態的(de)825合(he)(he)金(jin),但低于725合(he)(he)金(jin)和冷加工(gong)態的(de)G-3合(he)(he)金(jin)和C-276合(he)(he)金(jin)(圖(tu) 12-71 )。
表12-132為(wei)925合(he)金(jin)(jin)在NACE溶液中C形環試(shi)樣的(de)試(shi)驗結果,為(wei)了(le)比(bi)較列入(ru)了(le)在此(ci)環境(jing)中常用的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)(jin),包括625、718、725、825、G-3和C-276。試(shi)樣結果表明,925合(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)(nai)硫(liu)化(hua)物應力腐蝕(shi)(氫(qing)脆)性(xing)能(neng)優(you)于冷加工態625合(he)金(jin)(jin) 和G-3合(he)金(jin)(jin),與718、725、825和C-276合(he)金(jin)(jin)相當(dang)。應力腐蝕(shi)試(shi)驗指(zhi)岀(chu),925合(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)(nai)應力腐蝕(shi)性(xing)能(neng)不及C-276和625合(he)金(jin)(jin),與G-3、825、718等合(he)金(jin)(jin)相當(dang)(表 12-133)。925合(he)金(jin)(jin)在游離硫(liu)環境(jing)中的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)見表12-134。
在一些酸性介質中,925合(he)金的耐蝕性見表12-135。顯然在70T的1% HCl 和沸騰85%硫酸中,合(he)金的耐蝕性不佳。
在(zai)25℃, 3.5% NaCl溶液中(zhong),對(dui)每個(ge)含有40個(ge)縫隙的(de)試(shi)樣經1000小時試(shi)驗, 未(wei)出現縫隙腐蝕,腐蝕速度<0.03mm/a。
四、冷熱(re)加工、熱(re)處理和焊接性(xing)能(neng)
1. 冷熱加工(gong)
925合金易于熱(re)(re)(re)加工(gong)(gong),其熱(re)(re)(re)加工(gong)(gong)溫(wen)度范圍(wei)為870~1175℃,在1095℃以下(xia)的(de) 溫(wen)度,925合金的(de)熱(re)(re)(re)加工(gong)(gong)特點類似于825合金。為了獲得最大耐蝕性和(he)直接時效后的(de)最高(gao)強度水平,其終加工(gong)(gong)溫(wen)度以控制在870 ~980℃為宜。
冷成(cheng)型行為與825合金(jin)類似,僅加工硬化速度(du)稍許增加。
2. 熱(re)處理
對于時效(xiao)硬化處理材(cai)料的固溶退火應在980~1040℃進行,保溫時間30分鐘至(zhi)4小時不等,取決于產品的截(jie)面(mian)(mian)尺(chi)寸。對于截(jie)面(mian)(mian)尺(chi)寸≤25mm的產品應以(yi)相當或快于空冷的速度(du)冷卻;對于截(jie)面(mian)(mian)尺(chi)寸大于25mm的產品,需要水淬(cui)。
時(shi)效(xiao)硬化處理制度:(732 ~749)℃ (6~9)小(xiao)時(shi)爐冷(leng)至621℃,在621℃ ±8℃ 保溫總(zong)的(de)時(shi)間為18小(xiao)時(shi),然后(hou)以(yi)空冷(leng)或快于空冷(leng)的(de)冷(leng)卻(que)速度冷(leng)卻(que)。
3. 焊接
Incoloy 925合金可釆用(yong)(yong)GTAW、GMAW進行焊(han)(han)(han)接,不推薦使用(yong)(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)(han)。焊(han)(han)(han)接材(cai)料宜 使用(yong)(yong)725NDUR。采用(yong)(yong)725NDUR焊(han)(han)(han)接材(cai)料,焊(han)(han)(han)縫的室溫沖擊性能見表12-136。焊(han)(han)(han)前(qian)退火(huo),焊(han)(han)(han)后退火(huo)+時(shi)(shi)效(xiao)處理的韌性最(zui)好。焊(han)(han)(han)件的拉伸性能亦(yi)表明,焊(han)(han)(han)前(qian)退火(huo)和焊(han)(han)(han)后退火(huo)+時(shi)(shi)效(xiao)處理,焊(han)(han)(han)件具有最(zui)好的塑性和稍低的強度(du),一些數據如(ru)圖(tu)(tu) 12-73和 圖(tu)(tu) 12-74所(suo)示(shi)。
4. 物理性(xing)能
Incoloy 925合(he)金物(wu)理(li)性能件表(biao) 12-137~ 表(biao) 12-139。
五、 應用(yong)
925合(he)金(jin)主要應用(yong)于既要求(qiu)具(ju)有(you)高強度又(you)要求(qiu)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)耐蝕性的(de)(de)服役條件。 因其良(liang)好(hao)的(de)(de)耐硫化物應力腐蝕(SSCC)和(he)在酸性油氣井環(huan)境中的(de)(de)良(liang)好(hao)耐應力腐蝕性能(neng),它是酸性油氣開采的(de)(de)重要耐蝕結構材(cai)料。如井下和(he)地(di)面的(de)(de)氣井部(bu)件包括管件: 閥門、懸掛件、地(di)面管接(jie)頭(tou)、工(gong)具(ju)聯(lian)接(jie)器和(he)封隔裝(zhuang)置等。此合(he)金(jin)也適用(yong)于緊固(gu)件,艦船(chuan)和(he)泵用(yong)軸類以及高強度管線(xian)系統。