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Incoloy 800H

 (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(shi)早期的(de)Cr20Ni32型合金，碳含量(liang)0.1%。

  高(gao)碳(tan)型合(he)金(jin)的碳(tan)含(han)量(C)處于(yu)0.05%~0.1%之間。主(zhu)要(yao)用于(yu)600℃以上， 具(ju)有粗晶粒、高(gao)蠕變強度的特點。在化工(gong)、電廠、石油化學工(gong)業中的過熱器(qi)、再熱器(qi)、高(gao)溫加熱、轉化、裂解爐(lu)管等方面應用。

  中碳(tan)型合金的碳(tan)含量在0.03%~0.06%范圍之間(jian)，具(ju)有中等晶粒度，一 般(ban)用于350℃~600℃ 使(shi)用的過熱(re)(re)器、再(zai)熱(re)(re)器等熱(re)(re)強(qiang)部(bu)件。也適用于高溫(750℃)氣冷堆(dui)換熱(re)(re)器。

  低碳型有時也稱改良(liang)型。它是標準型合(he)金(jin)(jin)Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)改進和(he)發(fa)展(zhan)。我 國鋼標號為00Cr20Ni32AlTi。碳含量(C)低于0.03%并要求控制合(he)金(jin)(jin)中的(de)(de)Ti/C和(he)Ti/C+N比值以及Al、Co等含量。此合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)特點是超低碳、細(xi)晶粒，充分(fen)穩定化、耐應力腐蝕(shi)性能(neng)優良(liang),低碳型合(he)金(jin)(jin)使(shi)用(yong)溫(wen)度≤350℃ ,主要用(yong)于壓水堆蒸發(fa)器。

一、化學(xue)成(cheng)分和組織結構

  經近60年的演變、發展的各(ge)種(zhong)Cr20Ni32合金的派生牌(pai)號的化學成(cheng)分列于表 10-2。

  表10-2所列合金在高溫固(gu)溶(rong)快冷(leng)條件下的(de)組織為奧(ao)氏體，但在500~900℃ 中溫加熱(re)，此合金有可能處于(yu)雙(shuang)相(xiang)區，對于(yu)Ni處于(yu)下限，Cr處于(yu)上(shang)限的(de)合金可能性更大(da)。業(ye)已發現，在650℃和750℃長期加熱(re)有δ相(xiang)析出(chu)，但數量較(jiao)少，尚不(bu)足以影響合金的(de)斷(duan)裂性能。

  合金的析出(chu)行為C曲(qu)線，如(ru)圖10-10 所示，析出(chu)相種類和數量受合金成(cheng)分和受熱(re)條件所制約。

二、力學性能

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)室溫(wen)(wen)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)匯總于表10-3,典(dian)型的(de)(de)室溫(wen)(wen)抗拉和抗壓強度見表10-4。表10-5為超(chao)低(di)碳(tan)型 Cr20Ni32Fe合(he)(he)金(jin)的(de)(de)室溫(wen)(wen)和350℃的(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)。 溫(wen)(wen)瞬(shun)時拉伸(shen)性(xing)能(neng)如圖(tu)(tu)10-11和圖(tu)(tu)10-12所示。Cr20Ni32Fe 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)高溫(wen)(wen)長時力(li)學(xue)性(xing)能(neng)見表10-6、圖(tu)(tu)10-13和圖(tu)(tu)10-14。

三、耐蝕性能

  1. 全面(mian)腐蝕(shi)

  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

  盡管Cr20Ni32Fe合(he)(he)金(jin)在濕態介質中具有(you)較好(hao)的(de)耐(nai)蝕性，但(dan)此類合(he)(he)金(jin)良好(hao)的(de)耐(nai)高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕性能是(shi)(shi)其(qi)突出優點(dian)。在高(gao)溫(wen)條件下，由于合(he)(he)金(jin)中具有(you)較高(gao)的(de)銘含量和足夠(gou)的(de)鎳含量，使其(qi)能形(xing)成防(fang)護性良好(hao)的(de)氧化膜，具有(you)良好(hao)的(de)抗滲碳(tan)性能，是(shi)(shi)耐(nai)高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕的(de)良好(hao)材料，在工(gong)業中得到了(le)廣泛(fan)應用(yong)。

  在高溫(wen)爐(lu)氣中 Cr20Ni32Fe合金的(de)耐蝕性(xing)優于一般(ban)奧氏體不銹(xiu)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。

   抗滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)性能，Cr20Ni32Fe具有(you)良好的抗滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)性能，試(shi)驗室(shi)試(shi)驗結(jie)果見表(biao) 10-10。它的抗滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)性能優于(yu)常規(gui)不銹鋼，相(xiang)當于(yu)含(han)質量分數為(wei)25% 鉻的耐髙溫 腐蝕的奧氏體不銹鋼。

  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(shi)

    a. 高溫水介(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(jin)管Cr20Ni32Fe合(he)金表現出(chu)良好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)，但(dan)此合(he)金對應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)并非免疫(yi)。在各種高溫水中的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能與合(he)金成(cheng)分(fen)、熱處(chu)理(li)條件、冷變形(xing)等 有(you)密(mi)切(qie)關系(xi)。試驗結果指出(chu)，降(jiang)低(di)合(he)金中的(de)(de)碳含(han)量(≤0.03%),提(ti)高鎳含(han) 量，增大Ti/C比將提(ti)高合(he)金的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能。通常(chang)敏化和(he)冷變形(xing)對合(he)金的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能有(you)害，但(dan)有(you)的(de)(de)試驗結果指出(chu)，650℃長期時效可顯著降(jiang)低(di)合(he)金的(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)。

   b. 苛性水介質中

   在壓(ya)水堆(dui)蒸發器(qi)(qi)和鈉(na)冷快堆(dui)蒸發器(qi)(qi)中，有(you)可能(neng)會出現含(han)NaOH的苛(ke)性(xing)水介質(zhi)，目前已遇到18-8不銹(xiu)鋼(gang)和 Inconel 600合金的苛(ke)性(xing)應力(li)腐蝕(shi)破裂問題。

  大量的(de)研(yan)究表明Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)(jin)在含NaOH的(de)苛性(xing)水(shui)介質(zhi)中的(de)耐(nai)應力(li)(li)(li)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)取決(jue)于NaOH濃(nong)度(du)和應力(li)(li)(li)水(shui)平(圖10-19 和 圖10-20)。 NaOH濃(nong)度(du)和應力(li)(li)(li)水(shui)平愈高(gao)，合(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)應力(li)(li)(li)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)下(xia)降(jiang)。對低(di)碳型的(de)00Cr20Ni32AITi合(he)金(jin)(jin)只(zhi)有(you)在低(di) NaOH濃(nong)度(du)、低(di)應力(li)(li)(li)下(xia)才(cai)處于免(mian)疫區（見圖10-21，該圖中NaOH為質(zhi)量分數）。 因此，只(zhi)有(you)在使用過程中避免(mian)高(gao)應力(li)(li)(li)出現和防(fang)止NaOH濃(nong)縮(suo)，才(cai)能(neng)(neng)保證采(cai)用 00Cr20Ni32AlTi合(he)金(jin)(jin)設備的(de)安全運(yun)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(re)加(jia)工(gong)、冷加(jia)工(gong)、熱(re)處理(li)和焊接性能

   1. 熱加工

    Cr20Ni32Fe合金的熱(re)(re)加工性能良好，類似(si)于(yu)一般Cr-Ni奧氏體(ti) 不銹鋼，熱(re)(re)加工溫度范圍為900~1200℃，合金的熱(re)(re)彎(wan)成形通常在(zai)1000~1150℃ 范圍內進行。熱(re)(re)成形后可以空冷，但(dan)為了減輕(qing)合金的晶間腐蝕(shi)傾(qing)向，應盡量快速通過(guo)540~760℃敏化區。

   2. 冷加(jia)工

     合(he)金的(de)冷(leng)(leng)加工(gong)成型(xing)性能近(jin)似于18-8型(xing)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼，但(dan)加工(gong)硬化傾向低于18-8型(xing)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。盡管如此，在冷(leng)(leng)加工(gong)成型(xing)過程中，中間軟化退火常常是需要的(de)，中間退火溫(wen)度與固(gu)溶退火溫(wen)度相同。

   3. 熱處理

    合金的固溶退火溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)920~980℃ , 一般控(kong)制在(zai)980℃ ,±10℃保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時間視產品厚度(du)而定，但保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時間不(bu)得少(shao)于(yu)10分鐘，對于(yu)高碳合金且(qie)在(zai)550℃以上(shang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)使用者，其固溶處(chu)理溫(wen)(wen)(wen)度(du)應為1150~1205℃。消(xiao)除應力的熱處(chu)理，一般在(zai)540℃以上(shang)即可產生效果，但殘余應力的完全消(xiao)除需在(zai)高于(yu)870℃的溫(wen)(wen)(wen)度(du)進行退火。

   4. 焊接(jie)

    Cr20Ni32Fe型合金焊(han)(han)(han)(han)接(jie)性能良好，可(ke)釆用通(tong)常(chang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)進行(xing) 焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。試驗表明(ming)，釆用新(xin)2號焊(han)(han)(han)(han)絲(si)對00Cr20Ni32AlTi合金管材與不銹鋼管板進行(xing) TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)，取得了滿意的(de)(de)效(xiao)果。合金的(de)(de)抗裂性能良好，接(jie)頭的(de)(de)晶間腐蝕(shi)、應力腐 蝕(shi)等亦近于(yu)母材。根據使用條件可(ke)選(xuan)用表10-11所列的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材料。

五(wu)、物理性能

    Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)物(wu)理性(xing)能隨合(he)金(jin)的(de)成(cheng)分(fen)和試(shi)驗條件會有微小變化，但(dan)不會有大的(de)變動。1Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)(Incoloy 800)的(de)物(wu)理性(xing)能見表10-12和圖 10-24。

六、應用(yong)

  產(chan)(chan)品(pin)類(lei)型(xing)和應(ying)用舉例：此類(lei)合金的(de)冶金生產(chan)(chan)工(gong)藝與通常的(de)18-8型(xing)奧氏(shi)體不(bu) 銹(xiu)鋼類(lei)似，可(ke)以提(ti)供板(ban)(ban)（中(zhong)板(ban)(ban)、薄板(ban)(ban)）、管（熱擠壓和冷(leng)加工(gong)管）、絲(si)、帶、棒 和鍛件等冶金產(chan)(chan)品(pin)，亦(yi)可(ke)以提(ti)供各種(zhong)鑄件。

  Cr20Ni32Fe合金(jin)在含氯化物(wu)和(he)低濃(nong)度NaOH的苛(ke)性水介(jie)質(zhi)中具有優良的耐(nai)應力(li) 腐(fu)(fu)蝕性能，廣泛(fan)用于制(zhi)造(zao)耐(nai)應力(li)腐(fu)(fu)蝕破壞的設(she)備，代(dai)替(ti)慣用的18-8奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。

   在動力工業中，用(yong)以(yi)制造(zao)壓水堆(dui)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器、高溫氣(qi)冷堆(dui)、鈉冷快堆(dui)換熱器，以(yi) 及過(guo)熱蒸(zheng)(zheng)汽管。

   在化學加工業中，用以制造硝酸(suan)冷卻器、醋酐(gan)裂化管以及各種換(huan)熱設(she)備(bei)。