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英科耐爾|Inconel

inconel產品的(de)均勻(yun)腐蝕可以(yi)發生在(zai)酸(suan)性(xing)或(huo)熱的(de)堿性(xing)溶(rong)液。通過這種機制可以(yi)預計的(de)虧損,并在(zai)設計允許的(de)。inconel產品的(de)腐蝕速率(lv)非常慢時,該金屬(shu)是(shi)在(zai)被動(dong)狀態,一般的(de)是(shi)耐腐蝕性(xing)更(geng)好地較(jiao)大的(de)鉻含量,但其他(ta)的(de)溶(rong)質可以(yi)是(shi)有害的(de)。

產品分類 / 用途

00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625plus)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4  (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625 plus) 合金既具有良好的耐蝕性、抗氧化性和高強度,又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區別在于后者在化學成分上稍稍降低了鉻、鉬、鈮量,且入了鈦并降碳到超低碳水平。625合金系固溶后借冷加工來提高其強度,而625 plus則靠固溶處理后再經一次或二次時效處理來提高其強度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強度相匹配的使用條件下。


一、化(hua)學成分和組織特點(dian)


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學成分見表,此二合金固溶態均具有純奧氏體組織。由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金中碳量較高,并含有鈮,故合金中會有MC、M6C和M23C6 型碳化物存在且數量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時效態兩種合金均有金屬間相析出,它們的數量、成分和結構受化學成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時效態會有γ”相和8相沉淀,而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經時效會有 γ"-[Ni3 (Nb、Ti、Al)]型金屬間相沉淀,從而可使此合金獲得最高強度。



           合金名稱   碳   硅    錳       磷      硫     鎳       鉻      鉬    鐵    鋁    鈦      鈮
     0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)  ≤0.10  ≤0.5   ≤0.5   ≤0.015   ≤0.015   ≥58    20.0~23.0   8.0~10.0   ≤5.0   ≤0.4    ≤0.43.15~4.15
00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)   ≤0.03  ≤0.5   ≤0.5   ≤0.015   ≤0.015 59~63   19.0~22.0   7.0~9.5   其余   ≤0.0351.0~1.62.75~4.0



二、 耐(nai)腐蝕性能


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金在(zai)(zai)大氣、天然水、海(hai)水、中(zhong)(zhong)性(xing)鹽和(he)堿(jian)等弱介(jie)(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong),基(ji)本上是無明顯腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)。在(zai)(zai)更苛刻的(de)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong),由(you)于(yu)鉻(ge)的(de)存在(zai)(zai)能耐(nai)氧(yang)化性(xing)酸(suan),并抗高(gao)溫氧(yang)化;由(you)于(yu)是鎳(nie)基(ji)且鉬含量高(gao),因此(ci)又(you)耐(nai)還原性(xing)酸(suan)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)。對于(yu)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi),高(gao)鉻(ge)、鉬量使此(ci)合(he)金耐(nai)點蝕(shi)和(he)縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi),高(gao)鎳(nie)、鉻(ge)量使此(ci)合(he)金耐(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi);高(gao)鈮(鈦)量使此(ci)合(he)金不易(yi)產(chan)生晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)。


 1. 耐全面腐蝕(shi)性


  ①. 在硝酸(suan)中 在65%HNO3中和沸騰(teng)溫度下,此合(he)金(jin)固溶態(tai)腐蝕率≤0.75mm/a.


  ②. 在硫酸中 表中指出,0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在H2SO4中的耐蝕性。在酸洗用酸溶液中(28%H2SO4,5.9%HF,50~79℃)進行試驗,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為1.225mm/a。0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在沸騰的H2SO4中是不耐蝕的。



              0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在80℃H2SO4中的耐蝕性
濃度/%15℃15℃50℃60℃70℃80℃
腐蝕速率 / mm·a-10.1850.1850.420.71.62.25
①. 溶液中通人空氣;②. 溶液中通入氮氣。



  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H3PO4中具有非常優良的耐蝕性。當濃度高于50%后,隨H3PO4濃度的增加0Cr22Ni60Mo9Nb4的腐蝕速率急劇升高。因此,此合金僅適用于濃度≤50%的H3PO4


圖3-5-86.jpg


  ④. 在(zai)(zai)氫氟(fu)酸中用(yong)螢石與硫酸反應制取(qu)氫氟(fu)酸的(de)(de)(de)(de)蒸發器(qi),它的(de)(de)(de)(de)襯里一般用(yong)0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)制造。與此(ci)同時,蒸發器(qi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)管(guan)線、配(pei)件(jian)等也(ye)是(shi)采用(yong)此(ci)合金(jin)。在(zai)(zai)HF氣(qi)提塔頂部掛片結(jie)果表明(ming),0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的(de)(de)(de)(de)全面腐蝕速率僅為0.075m/a。


  ⑤. 在含磷(lin)酸(suan)的一(yi)些(xie)介質中(zhong)試(shi)驗指出,在55%H3PO4+0.8%HF 溶(rong)液中(zhong),0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的腐蝕速率(lv)為0.412mm/a。


表 3-5-98.jpg 

表 3-5-988.jpg



  ⑥. 在堿中在實驗室內50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐蝕速(su)率為(wei)0.0125mm/a。經500小時試驗,未(wei)見(jian)有(you)應力腐蝕產生。


  ⑦. 在(zai)鹽(yan)酸中由(you)于此合金鉬含量高(gao),在(zai)室(shi)溫(wen)鹽(yan)酸中有一定的耐(nai)蝕性。但溫(wen)度(du)升高(gao),耐(nai)蝕性下降。


 2. 耐(nai)局(ju)部(bu)腐蝕性(xing)


  ①. 耐晶間腐蝕性


  由于(yu)其鈮含量高,0Cr22Ni60o9Nb4 合金具有非常好的(de)耐敏化態晶間腐蝕(shi)的(de)性(xing)能。正是由于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)此種性(xing)能,因而敏化處理或焊后,此合金不需再進行固溶處理。


  根據00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵+50%H2SO4沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗結果。從這些結果可看出,雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時效態晶界有大量析出相,在此介質中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。


  根據在(zai)ASTM G28A溶液中,經(jing)(jing)120銷(xiao)售試驗得出(chu)的(de)T-T-S(時間(jian)-溫度-敏(化(hua))曲線。顯然,軟化(hua)退火(huo)處理再(zai)經(jing)(jing)敏化(hua)較(jiao)固溶處理再(zai)敏化(hua)的(de)00Cr22Ni60M09Nb4(5923 hMo)合(he)金(jin)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕敏感性要低得多,這與軟化(hua)退火(huo)態經(jing)(jing)敏化(hua)后合(he)金(jin)中大量NbC先于鉻(ge)(ge)碳化(hua)物優(you)先析出(chu),防(fang)止晶(jing)界(jie)貧鉻(ge)(ge)區的(de)形成有關。


圖 3-5-88.jpg



 ②. 耐點蝕(shi)性 


  表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)等在兩 種酸(suan)介質中的(de)耐點(dian)蝕性,可(ke)以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試驗條件下均(jun)有優良的(de)耐點(dian)蝕性,而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合(he)金(jin)則耐點(dian)蝕性不(bu)良。


表 3-5-101.jpg


 ③. 縫(feng)隙腐蝕 


 表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合金的縫隙(xi)腐蝕(shi)試驗(yan)結果。顯然,在(zai)所試驗(yan)的條(tiao)件下,625 和625 plus 兩(liang)種合金的耐(nai)縫隙(xi)腐蝕(shi)性(xing)能中(zhong)625 plus稍(shao)優(you),但(dan)二者均(jun)顯著優(you)于718合金。


表 3-5-102.jpg


 ④. 應力(li)腐蝕 


  模擬實際(ji)使(shi)用環境對(dui)0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進行了幾種應(ying)力(li)腐蝕試(shi)驗,結果見表(biao)(biao)。表(biao)(biao)系模擬深(shen)氣井條(tiao)件,在高壓(ya)釜中(zhong)進行試(shi)驗所取(qu)得的結果,在此條(tiao)件下,表(biao)(biao)明(ming)無論是(shi)C型樣還是(shi)U型樣,00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕性能都是(shi)最佳。


  表(biao)系在5%NaCl+0.5%醋酸+H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度下(xia)進(jin)行試(shi)驗(yan)所取得的(de)結(jie)果。表(biao)的(de)結(jie)果表(biao)明(ming),試(shi)驗(yan)的(de)合金耐應力腐(fu)蝕性(xing)能均良好(hao),沒有斷裂產生。而表(biao)的(de)結(jie)果表(biao)明(ming),5%MgCl2沸騰條件下(xia) 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he) 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應力腐(fu)出(chu)性(xing)能良好(hao),且均優于718合金。



表 3-5-103.jpg


表 3-5-104.jpg


 ⑤. 腐蝕疲勞(lao) 


   圖系(xi)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金在室溫(wen)海水中的(de)腐蝕(shi)疲勞試(shi)驗結果,顯(xian)然,0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金的(de)腐蝕(shi)疲勞強度要高于(yu)所(suo)試(shi)驗的(de) Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及(ji)通(tong)用不銹鋼304和316。


三、力學性能等(deng)其他性能


  1. 力學性能


   一般使用(yong)(yong)溫度≤ 650℃ ,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金適用(yong)(yong)于冷、熱(re)加工并(bing)退火(huo)后使用(yong)(yong);使用(yong)(yong)溫度高于650℃時,則退火(huo)或(huo)固溶(rong)態均可應用(yong)(yong)。對(dui)(dui)于有高溫蠕變或(huo)持久要求時,建議在(zai)固溶(rong)態使用(yong)(yong);而細(xi)晶粒合金則在(zai)≤ 816℃ 使用(yong)(yong)以及在(zai)對(dui)(dui)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度、硬度和瞬時強(qiang)(qiang)度又要去的條件下使用(yong)(yong)。


表 3-5-106.jpg


  表(biao)系(xi)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。從表(biao)結(jie)果(guo)可知,此(ci)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)經732℃單時(shi)效后(hou)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)較(jiao)低(di)(di)(690~793MPa),而經雙(shuang)時(shi)效后(hou),可獲(huo)得高(gao)(gao)達827~956MPa的(de)(de)(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)且仍具(ju)有較(jiao)高(gao)(gao)塑性(xing)(xing),雙(shuang)時(shi)效時(shi),若將第一(yi)次時(shi)效溫度(du)從718℃提(ti)高(gao)(gao)到746℃,則(ze)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)硬度(du)也會有所提(ti)高(gao)(gao)。表(biao)3-5-109的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)(ming),00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)經固溶(rong)處理再經746℃x8h爐冷+621℃ × 8小(xiao)時(shi)空冷雙(shuang)時(shi)效處理并(bing)在(zai)316℃保持1000小(xiao)時(shi)后(hou)測定(ding)其性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),對此(ci)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)抗張(zhang)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)并(bing)無明(ming)(ming)顯(xian)影響;表(biao)的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)系(xi)經時(shi)效處理的(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)和經冷加(jia)工(gong)變形量(liang)25%的(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)232℃時(shi)的(de)(de)(de)抗拉性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),可以看出,與室(shi)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)相比(bi),經冷加(jia)工(gong)變形提(ti)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)其強(qiang)(qiang)度(du)降(jiang)低(di)(di)明(ming)(ming)顯(xian),而經時(shi)效處理提(ti)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)則(ze)降(jiang)低(di)(di)較(jiao)少,表(biao)系(xi)0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。


圖 3-5-92.jpg



  2. 物理性能(neng)


  表(biao)列出(chu)了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的物理性(xing)能(neng) 


表 3-5-108.jpg


  3.  焊接性(xing)能


  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)焊(han)接性能良好。可采(cai)用通(tong)用的焊(han)接方法,例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以(yi)及(ji)SMAW(MMA)等,而不(bu)會遇到特殊困難(nan)。


表 3-5-113.jpg


  4. 冷熱(re)加工及成(cheng)型性能

 

  由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)較高的(de)高溫(wen)變(bian)(bian)形(xing)抗力,因此需要較高的(de)加(jia)(jia)熱溫(wen)度(du)(du),一般(ban)約為1170℃。大(da)量變(bian)(bian)形(xing)以在1170~1010℃為宜;微量變(bian)(bian)形(xing)可在930℃以上進行。此合(he)金(jin)的(de)冷加(jia)(jia)工和冷成型性亦佳;與(yu)其他高鎳、鉻、鉬合(he)金(jin)性能(neng)相近(jin)。圖系(xi)合(he)金(jin)冷變(bian)(bian)形(xing)量與(yu)硬(ying)度(du)(du)的(de)關系(xi)并與(yu)其他材料進行比較的(de)結(jie)果。由(you)圖可知,由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)冷作硬(ying)化(hua)傾向較大(da),故進行冷加(jia)(jia)工和冷成型時(shi)要及時(shi)進行中(zhong)間軟化(hua)退火處理。


  5. 熱處(chu)理(li)


 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)用(yong)于(yu)(yu)高(gao)溫高(gao)強(qiang)度用(yong)途,系(xi)在(zai)約1120℃進行(xing)固溶(rong)處(chu)理(合金(jin)中含(han)碳(tan)量(liang)~0.05%).用(yong)于(yu)(yu)耐濕態腐(fu)蝕(shi)用(yong)途(低碳(tan)量(liang)~0.03%)多采(cai)用(yong)軟化(hua)退火處(chu)理,溫度為950~1050℃(以~980℃為宜);為了防(fang)止焊后(hou)的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向,也可(ke)在(zai)900~1100℃進行(xing)穩定化(hua)處(chu)理,由于(yu)(yu)NbC的(de)優先形成可(ke)避免鉻碳(tan)化(hua)物形成所(suo)導致的(de)晶(jing)界鉻貧化(hua)。


 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金的(de)大(da)截面棒(bang)材可在1025~1052℃加熱,保溫2~4小(xiao)(xiao)時(shi)后(hou)快冷,此時(shi)可獲(huo)得(de)充分再(zai)結晶(jing),同時(shi)仍有穩定(ding)的(de)高鈦、鈮的(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)淀存在。為了(le)使此合(he)金獲(huo)得(de)最高強度,固溶處理后(hou)可再(zai)進行(xing)(xing)雙時(shi)效(xiao),第(di)一次在718~746℃時(shi)效(xiao)8小(xiao)(xiao)時(shi),隨后(hou)以50℃/小(xiao)(xiao)時(shi)的(de)速度冷卻(que)到621℃,再(zai)進行(xing)(xing)保溫8小(xiao)(xiao)時(shi)的(de)第(di)二次時(shi)效(xiao),隨后(hou)空(kong)冷。控制適宜(yi)的(de)時(shi)效(xiao)時(shi)間,會由于高鉻、鉬碳化(hua)(hua)物的(de)減少(shao)獲(huo)得(de)良(liang)好的(de)耐點(dian)蝕、耐縫隙腐(fu)蝕和耐應力腐(fu)蝕性能。


四、應用


 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強性,因此既可做耐蝕合金又可做熱強合金使用。通常在耐蝕用途中,0Cr22Ni60Mo9Nb4主要用以耐HNO3、HNO3+H2SO4、HNO3+HF的混酸以及含H2SO4和F-、Cl-的濕法磷酸以及耐海水腐蝕等;而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 合金除在酸介質中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外,即使在時效態也有優良的耐氯化物和硫化物應力腐蝕的性能以及耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強度材料,制造塔、槽、容器、管線以及反應器、換熱器閥件等。