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英科耐爾|Inconel

inconel產品的均勻(yun)腐蝕(shi)可(ke)以(yi)發生(sheng)在(zai)酸(suan)性或熱的堿(jian)性溶(rong)液。通過這種(zhong)機制可(ke)以(yi)預計(ji)的虧損(sun),并在(zai)設計(ji)允(yun)許的。inconel產品的腐蝕(shi)速率非常慢時,該金屬是在(zai)被動狀態(tai),一(yi)般(ban)的是耐腐蝕(shi)性更(geng)好(hao)地較(jiao)大(da)的鉻含量(liang),但其他的溶(rong)質(zhi)可(ke)以(yi)是有害的。

產品分類 / 用途

0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)

  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、化學成(cheng)分和(he)組織特點


 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(xing)能


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金在大氣、天(tian)然水、海水、中(zhong)性(xing)鹽和(he)堿等弱介質(zhi)中(zhong),基本上(shang)是(shi)無明(ming)顯腐蝕(shi)的(de)。在更(geng)苛刻(ke)的(de)介質(zhi)中(zhong),由于鉻的(de)存在能耐(nai)氧(yang)化性(xing)酸(suan),并抗高溫氧(yang)化;由于是(shi)鎳基且鉬含量(liang)高,因此又耐(nai)還原性(xing)酸(suan)介質(zhi)。對于局部腐蝕(shi),高鉻、鉬量(liang)使此合金耐(nai)點蝕(shi)和(he)縫隙腐蝕(shi),高鎳、鉻量(liang)使此合金耐(nai)應力腐蝕(shi);高鈮(鈦(tai))量(liang)使此合金不易產生(sheng)晶(jing)間腐蝕(shi)。


 1. 耐全(quan)面腐蝕性(xing)


  ①. 在(zai)硝酸(suan)中 在(zai)65%HNO3中和沸騰(teng)溫度下,此合(he)金固溶態(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. 在氫氟(fu)酸(suan)(suan)中用螢石與硫酸(suan)(suan)反應制(zhi)取(qu)氫氟(fu)酸(suan)(suan)的蒸發器,它的襯里一般(ban)用0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金制(zhi)造。與此同時(shi),蒸發器之間(jian)的管(guan)線、配件(jian)等(deng)也是(shi)采用此合(he)金。在HF氣(qi)提塔頂部掛片(pian)結(jie)果表明,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的全面腐蝕速(su)率僅(jin)為0.075m/a。


  ⑤. 在(zai)含磷酸的一些介質中(zhong)試驗(yan)指出,在(zai)55%H3PO4+0.8%HF 溶(rong)液(ye)中(zhong),0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的腐蝕速率為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 合金的年腐蝕速率為0.0125mm/a。經(jing)500小時試驗,未(wei)見有應力腐蝕產生。


  ⑦. 在鹽酸中由于(yu)此(ci)合(he)金鉬含(han)量高(gao),在室溫(wen)鹽酸中有一(yi)定的耐(nai)蝕性。但溫(wen)度升高(gao),耐(nai)蝕性下降。


 2. 耐局部腐蝕性(xing)


  ①. 耐晶間腐蝕(shi)性


  由于其鈮含量(liang)高(gao),0Cr22Ni60o9Nb4 合(he)金具(ju)有非常好(hao)的耐敏化(hua)態(tai)晶間腐(fu)蝕(shi)的性能。正是(shi)由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的此種性能,因(yin)而敏化(hua)處理或(huo)焊后,此合(he)金不需(xu)再(zai)進行(xing)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(gen)據在(zai)ASTM G28A溶(rong)液中(zhong),經(jing)120銷(xiao)售試驗得(de)出(chu)的(de)T-T-S(時間(jian)-溫(wen)度-敏(min)(min)(min)(化(hua)(hua)(hua))曲線(xian)。顯(xian)然,軟化(hua)(hua)(hua)退火(huo)處理(li)(li)再經(jing)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)較固(gu)溶(rong)處理(li)(li)再敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)的(de)00Cr22Ni60M09Nb4(5923 hMo)合金晶(jing)間(jian)腐蝕敏(min)(min)(min)感(gan)性要低得(de)多(duo),這與軟化(hua)(hua)(hua)退火(huo)態(tai)經(jing)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)后合金中(zhong)大量NbC先于鉻碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物優先析出(chu),防(fang)止(zhi)晶(jing)界貧鉻區的(de)形成有關。


圖 3-5-88.jpg



 ②. 耐點(dian)蝕(shi)性 


  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在(zai)兩 種酸(suan)介質(zhi)中的耐點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing),可(ke)以(yi)看(kan)出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在(zai)試驗條件下均有優良(liang)(liang)的耐點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing),而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)不(bu)良(liang)(liang)。


表 3-5-101.jpg


 ③. 縫(feng)隙腐蝕 


 表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合金(jin)的縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)結果(guo)。顯然,在(zai)所(suo)試(shi)驗(yan)的條件下,625 和(he)625 plus 兩(liang)種(zhong)合金(jin)的耐縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)性能(neng)中625 plus稍優(you),但二者均顯著優(you)于718合金(jin)。


表 3-5-102.jpg


 ④. 應(ying)力腐(fu)蝕 


  模擬實(shi)際使用環(huan)境對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進行了幾種應(ying)力腐蝕試驗(yan),結果(guo)見表(biao)。表(biao)系模擬深氣(qi)井條(tiao)件(jian),在高壓釜中(zhong)進行試驗(yan)所取得的結果(guo),在此條(tiao)件(jian)下(xia),表(biao)明無論是(shi)(shi)C型樣還是(shi)(shi)U型樣,00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐應(ying)力腐蝕性能都是(shi)(shi)最佳。


  表(biao)系在5%NaCl+0.5%醋酸(suan)+H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度下進(jin)行試(shi)驗(yan)所取(qu)得的結果。表(biao)的結果表(biao)明,試(shi)驗(yan)的合金耐應力(li)(li)腐蝕性(xing)能均良好(hao),沒(mei)有斷裂(lie)產生。而表(biao)的結果表(biao)明,5%MgCl2沸騰條件(jian)下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應力(li)(li)腐出性(xing)能良好(hao),且(qie)均優(you)于718合金。



表 3-5-103.jpg


表 3-5-104.jpg


 ⑤. 腐蝕(shi)疲勞 


   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室溫海水中的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)疲(pi)勞試(shi)驗結(jie)果,顯然,0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)疲(pi)勞強度要高于所試(shi)驗的(de)(de) Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及通(tong)用不銹(xiu)鋼304和316。


三、力(li)學性(xing)能等其他(ta)性(xing)能


  1. 力學性能(neng)


   一般使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫度(du)≤ 650℃ ,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金適用(yong)(yong)(yong)于(yu)冷、熱加(jia)工并(bing)退火后使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong);使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫度(du)高于(yu)650℃時,則退火或固溶態(tai)均可應用(yong)(yong)(yong)。對于(yu)有高溫蠕(ru)變或持(chi)久要求時,建議在固溶態(tai)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong);而細晶粒(li)合(he)金則在≤ 816℃ 使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)以及在對疲勞強度(du)、硬度(du)和瞬時強度(du)又要去(qu)的條件(jian)下使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)。


表 3-5-106.jpg


  表(biao)系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)(neng)。從表(biao)結果(guo)可(ke)知,此(ci)合(he)金(jin)(jin)經(jing)(jing)(jing)732℃單時(shi)(shi)效后屈服強(qiang)度(du)(du)較低(di)(690~793MPa),而經(jing)(jing)(jing)雙(shuang)時(shi)(shi)效后,可(ke)獲得高(gao)(gao)達827~956MPa的(de)(de)(de)(de)(de)屈服強(qiang)度(du)(du)且(qie)仍具有(you)較高(gao)(gao)塑(su)性,雙(shuang)時(shi)(shi)效時(shi)(shi),若(ruo)將第(di)一次時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)從718℃提(ti)高(gao)(gao)到(dao)746℃,則合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du)(du)也會有(you)所提(ti)高(gao)(gao)。表(biao)3-5-109的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)表(biao)明,00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)經(jing)(jing)(jing)固(gu)溶處理再(zai)經(jing)(jing)(jing)746℃x8h爐(lu)冷(leng)(leng)+621℃ × 8小時(shi)(shi)空冷(leng)(leng)雙(shuang)時(shi)(shi)效處理并在316℃保持1000小時(shi)(shi)后測定其性能(neng)(neng)(neng),對此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)抗張性能(neng)(neng)(neng)并無(wu)明顯影響;表(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)系經(jing)(jing)(jing)時(shi)(shi)效處理的(de)(de)(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)和經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形量(liang)25%的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)(jin)在232℃時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)抗拉(la)性能(neng)(neng)(neng),可(ke)以(yi)看出,與室溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)相比,經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形提(ti)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)(jin)其強(qiang)度(du)(du)降低(di)明顯,而經(jing)(jing)(jing)時(shi)(shi)效處理提(ti)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)則降低(di)較少,表(biao)系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)(neng)。


圖 3-5-92.jpg



  2. 物(wu)理性能


  表列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)物理性能 


表 3-5-108.jpg


  3.  焊接(jie)性能


  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊(han)接性能良好。可采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)的焊(han)接方法,例如(ru) GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和(he)SAW以(yi)及SMAW(MMA)等,而不會遇(yu)到特殊(shu)困難。


表 3-5-113.jpg


  4. 冷熱加工及成型(xing)性能

 

  由(you)(you)于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)變(bian)形(xing)(xing)抗力(li),因此需要較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du),一般(ban)約為(wei)(wei)1170℃。大(da)量變(bian)形(xing)(xing)以在1170~1010℃為(wei)(wei)宜(yi);微(wei)量變(bian)形(xing)(xing)可在930℃以上(shang)進(jin)(jin)行(xing)。此合(he)金(jin)的冷(leng)加工和冷(leng)成型性亦佳;與其他高(gao)(gao)鎳(nie)、鉻(ge)、鉬合(he)金(jin)性能相近(jin)。圖系(xi)合(he)金(jin)冷(leng)變(bian)形(xing)(xing)量與硬(ying)(ying)度(du)(du)的關系(xi)并與其他材料進(jin)(jin)行(xing)比較(jiao)(jiao)的結果。由(you)(you)圖可知,由(you)(you)于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)冷(leng)作(zuo)硬(ying)(ying)化傾(qing)向較(jiao)(jiao)大(da),故進(jin)(jin)行(xing)冷(leng)加工和冷(leng)成型時(shi)要及(ji)時(shi)進(jin)(jin)行(xing)中間軟(ruan)化退火處理。


  5. 熱處理


 0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)用(yong)(yong)于高溫高強度用(yong)(yong)途(tu),系(xi)在約(yue)1120℃進行固溶處理(合(he)金(jin)中(zhong)含碳量~0.05%).用(yong)(yong)于耐濕態腐蝕(shi)用(yong)(yong)途(tu)(低碳量~0.03%)多采用(yong)(yong)軟化(hua)退(tui)火(huo)處理,溫度為950~1050℃(以~980℃為宜);為了防止(zhi)焊后(hou)的(de)(de)晶間(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向,也可在900~1100℃進行穩定(ding)化(hua)處理,由于NbC的(de)(de)優(you)先形成可避免鉻(ge)碳化(hua)物形成所導(dao)致的(de)(de)晶界(jie)鉻(ge)貧化(hua)。


 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的(de)(de)大截面棒(bang)材(cai)可在1025~1052℃加(jia)熱,保溫(wen)2~4小時(shi)(shi)后(hou)快冷,此(ci)時(shi)(shi)可獲(huo)得(de)充分再結晶(jing),同時(shi)(shi)仍有穩定的(de)(de)高鈦、鈮的(de)(de)碳(tan)化(hua)物沉淀存(cun)在。為了(le)使此(ci)合金獲(huo)得(de)最高強度(du),固溶處理(li)后(hou)可再進行(xing)雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao),第(di)一次(ci)在718~746℃時(shi)(shi)效(xiao)8小時(shi)(shi),隨后(hou)以50℃/小時(shi)(shi)的(de)(de)速(su)度(du)冷卻到621℃,再進行(xing)保溫(wen)8小時(shi)(shi)的(de)(de)第(di)二(er)次(ci)時(shi)(shi)效(xiao),隨后(hou)空冷。控制適宜的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)間,會由于高鉻(ge)、鉬(mu)碳(tan)化(hua)物的(de)(de)減少獲(huo)得(de)良好(hao)的(de)(de)耐點蝕(shi)、耐縫隙腐蝕(shi)和耐應力腐蝕(shi)性能。


四、應(ying)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。