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NS 142 (Incoloy 825)

 (0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti )、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好,因此,在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。


一、化(hua)學成分和組織特點


 合金(jin)的化學成分列于表2-4-66。合金(jin)成分中(zhong)的鎳當量和鉻當量的平(ping)衡關系(xi),決定(ding)了此合金(jin)在(zai)固(gu)溶條件(jian)下為純奧氏體組織。但在(zai)中(zhong)溫(wen)時效(xiao)時,會在(zai)奧氏體基體和晶間上析出碳化物和金(jin)屬間化合物,這些沉淀(dian)相會危害合金(jin)的力學性能和耐蝕性能。


表 4-66.jpg



二、耐腐蝕(shi)性能


  1. 全(quan)面(mian)腐蝕

 

    ①. 大(da)氣 


        此(ci)合金(jin)耐鄉村、工業和海洋環境的大(da)氣(qi)腐(fu)蝕(shi),但在含氯化(hua)物(wu)高的大(da)氣(qi)中,尤其是在潮(chao)濕的大(da)氣(qi)中,此(ci)合金(jin)會產生(sheng)很淺的點蝕(shi),見(jian)表2-4-67。


表 4-67.jpg


   ②. 淡(dan)水


    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕,包括腐蝕性最強的含游離的CO2、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水,其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.


   ③. 海水 


    表2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在各(ge)種海(hai)(hai)水中的(de)耐蝕(shi)性(xing)。此合金在高速(su)海(hai)(hai)水中耐蝕(shi),在靜止(zhi)和低(di)速(su)海(hai)(hai)水中或有污染的(de)海(hai)(hai)水條件下會產(chan)生一定的(de)腐(fu)蝕(shi)。


表 4-68.jpg


   ④. 硫酸


    在硫酸中,此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2,但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中,基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律,0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性;在沸騰溫度,濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍;在60%和80%的H2SO4中,只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中,當濃度小于20%時,隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響,在40%以上的硫酸中,隨濃度的提高合金的腐蝕加劇,見表2-4-70。

 

表 4-69.jpg

表 4-70.jpg


    硫酸在實際應用中,常含有各種雜質,除氯化物雜質外,所含的HNO3、Fe2(SO4)3、CuSO4、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕,在此種環境中合金的使用溫度較在純H2SO4中可相應提高,見表2-4-71。而氯化物雜質,因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。


表 4-71.jpg

表 4-711.jpg


  ⑤. 磷酸


    在試劑級磷酸中,此合金在低于85%的H3PO4中,直到沸騰溫度都是耐蝕的,見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據,在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性,但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。


圖 4-47.jpg

表 4-72.jpg


   ⑥. 鹽(yan)酸(suan) 


   表2-4-74列(lie)出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)不同濃度鹽(yan)酸(suan)(suan)中(zhong)的(de)實(shi)驗室結果。此合金僅在(zai)室溫(wen)的(de)稀酸(suan)(suan)溶(rong)液中(zhong)可以使(shi)用。實(shi)驗表明,充氣加速(su)(su)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽(yan)酸(suan)(suan)中(zhong)的(de)腐蝕,例如在(zai)5mol/L HCl、室溫(wen)、N2飽(bao)(bao)和(he)(he)的(de)條件下的(de)腐蝕速(su)(su)率(72h)僅為(wei)0.006mm/a,而在(zai)用空氣飽(bao)(bao)和(he)(he)的(de)酸(suan)(suan)中(zhong)卻為(wei)0.53mm/a,耐蝕性迅(xun)速(su)(su)下降。


表 4-74.jpg


   ⑦. 氫氟(fu)酸和氟(fu)硅酸


  此(ci)合金在氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)不佳,僅在少數條件下具有中(zhong)(zhong)(zhong)等耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing),一(yi)般不推(tui)薦在純氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)使(shi)用。氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)較氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)輕,在含有雜質(zhi)的(de)氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)中(zhong)(zhong)(zhong),此(ci)合金耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)良好,可(ke)以用到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)、氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)及(ji)含氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)見表(biao)2-4-75。


表 4-75.jpg


   ⑧. 亞硫酸


   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO2和亞硫酸溶液的腐蝕,適用范圍很廣,尤其是在含有H2SO4的亞硫酸溶液中,此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。


表 4-76.jpg


   ⑨. 硝酸

 

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在沸騰溫(wen)度的(de)所有濃度的(de)硝(xiao)酸(suan)中(包括66%HNO3)具有良好的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。在稀硝(xiao)酸(suan)中可以(yi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)到沸點以(yi)上的(de)溫(wen)度,在室(shi)溫(wen)發煙硝(xiao)酸(suan)和70℃加緩(huan)蝕(shi)劑的(de)發煙硝(xiao)酸(suan)中,也呈現出較(jiao)好的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。此合(he)金的(de)耐(nai)硝(xiao)酸(suan)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能見表(biao)2-4-77和表(biao)2-4-78及圖2-4-48。鑒于通常的(de)18-8C-Ni不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)具有良好的(de)耐(nai)硝(xiao)酸(suan)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能,在純HNO3中不(bu)(bu)(bu)采用(yong)(yong)(yong)此合(he)金。在含(han)有各種雜質和添加物的(de)HNO3中,OC-21N42M03Cu2Ti呈現出良好的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing),優(you)于Cr-Ni奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),常被采用(yong)(yong)(yong),見表(biao)2-4-79。


表 4-77.jpg

表 4-771.jpg


   ⑩. 有(you)機(ji)酸和化合物(wu)


   在(zai)有機酸和化(hua)合(he)物中,此合(he)金表(biao)現(xian)出高度的(de)耐(nai)蝕性,可以在(zai)很寬的(de)溫度范圍內(nei)應用。在(zai)沸騰溫度時(shi),除在(zai)10%草酸中外,在(zai)大多數10%的(de)有機酸中均耐(nai)蝕,在(zai)有機加工(gong)的(de)過程中也呈現(xian)出優良的(de)耐(nai)蝕性,工(gong)廠試驗結(jie)果見(jian)表(biao) 2-4-81 。


表 4-80.jpg


  2. 晶間(jian)腐(fu)蝕


   在(zai)(zai)(zai)1150~1204℃固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)條件下對晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)不敏(min)感,當中溫敏(min)化(hua)(hua)處(chu)理(li)1h時(shi),如760℃,在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)界上將(jiang)出現富(fu)鉻的(de)M23C6沉淀,進而(er)導致在(zai)(zai)(zai)沸騰65%HNO3中的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。然而(er)在(zai)(zai)(zai)敏(min)化(hua)(hua)前940℃穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)處(chu)理(li)1小時(shi),可防(fang)止敏(min)化(hua)(hua)引起(qi)(qi)的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。圖2-4-49 指出了(le)原始固(gu)溶(rong)退火狀態(tai)和敏(min)化(hua)(hua)溫度(du)、時(shi)間(jian)的(de)關系。顯然在(zai)(zai)(zai)65%HNO3的(de)評價試驗(yan)中,940℃穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)處(chu)理(li)將(jiang)延遲在(zai)(zai)(zai)敏(min)感溫度(du)產(chan)生晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)所需的(de)敏(min)化(hua)(hua)時(shi)間(jian)。研究表(biao)明,在(zai)(zai)(zai)此(ci)溫度(du)由于易(yi)形成TiC,可防(fang)止產(chan)生大量(liang)的(de)M23C6所引起(qi)(qi)的(de)晶(jing)(jing)界鉻貧化(hua)(hua)。同時(shi),由于鉻的(de)高溫下擴散也將(jiang)減(jian)少晶(jing)(jing)界鉻的(de)貧化(hua)(hua)程(cheng)度(du),因此(ci)防(fang)止或(huo)減(jian)緩(huan)了(le)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)產(chan)生。為此(ci)目(mu)的(de),此(ci)合(he)金的(de)工廠(chang)供貨狀態(tai)可為940℃穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)處(chu)理(li)狀態(tai)。


圖 4-49.jpg


  3. 點腐蝕


  表2-4-82 列出(chu)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)氧化性酸性氯化物中(zhong)的(de)耐點性能,顯(xian)然此(ci)合(he)金在(zai)此(ci)類介(jie)質(zhi)中(zhong)耐蝕性欠佳。


表 4-82.jpg


  4. 應力腐蝕(shi)


   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl2中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。


三、力學(xue)性能


    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的(de)室(shi)溫力學性能件表 2-4-84。


表 4-83.jpg


四、物流性能


  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的(de)物理性能。


五、熱(re)冷加工及(ji)成型性能(neng)


  此合金的(de)熱成(cheng)型(xing)溫(wen)度為927~1065℃,不宜在晶間腐蝕(shi)敏感溫(wen)度(650℃)下進行(xing)成(cheng)型(xing)操作,如(ru)果在高于(yu)1065℃成(cheng)型(xing),最(zui)終成(cheng)型(xing)應在870~980℃范(fan)圍內進行(xing),以獲得良好的(de)耐晶間腐蝕(shi)性(xing)能。此合金亦適于(yu)冷加(jia)工(gong)成(cheng)型(xing),其(qi)性(xing)能類似Cr-Ni奧氏體不銹鋼。


六、熱處理工藝


  此合金(jin)適宜(yi)(yi)的最終熱處理是940℃穩(wen)定化處理。中間退(tui)火(huo)(huo)溫(wen)度以(yi)高于1050℃固溶軟化退(tui)火(huo)(huo)溫(wen)度為(wei)宜(yi)(yi)。


七、焊接性能


  可以采用(yong)通常的焊(han)接方法(fa)焊(han)接,推薦采用(yong)鎳(nie)基焊(han)絲(00Cr22Ni61Mo9Nb)。


八、應用(yong)


  由于此合金的耐蝕適應(ying)性廣(guang)(guang)泛,因此在(zai)化(hua)學加(jia)工工業、熱(re)海水和水冶廠(chang)得到廣(guang)(guang)泛應(ying)用(yong)。主要用(yong)于處理熱(re)硫酸、含氯化(hua)物溶液(ye)、亞(ya)硫酸等環境的熱(re)交換器(qi)、管道、閥(fa)門、泵等。在(zai)造紙工業的木(mu)漿浸取器(qi)及深源氣井領域中(zhong)亦得到廣(guang)(guang)泛的應(ying)用(yong)。