Incoloy是一種(zhong)鎳鉻鐵合金(jin),是為溫度升高時抗氧化和碳化而設計的。ncoloy合金(jin)有很多種(zhong)類:常見的如Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Incoloy840、Incoloy901、Incoloy925、Incoloy20、Incoloy3
(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、化學成分和組織特點(dian)
合(he)金(jin)的(de)化(hua)學成分(fen)列于表2-4-66。合(he)金(jin)成分(fen)中(zhong)的(de)鎳當量(liang)(liang)和(he)(he)鉻當量(liang)(liang)的(de)平(ping)衡(heng)關系(xi),決定了此合(he)金(jin)在固溶(rong)條件下為純奧(ao)氏(shi)體組織。但(dan)在中(zhong)溫時效時,會在奧(ao)氏(shi)體基(ji)體和(he)(he)晶間(jian)上析出碳化(hua)物和(he)(he)金(jin)屬間(jian)化(hua)合(he)物,這(zhe)些沉(chen)淀相會危害合(he)金(jin)的(de)力學性能和(he)(he)耐蝕性能。
二、耐腐蝕性能
1. 全面腐蝕
①. 大氣
此(ci)合(he)金耐(nai)鄉村、工業(ye)和海(hai)洋環境的大氣腐蝕(shi),但(dan)在含(han)氯(lv)化物高的大氣中,尤其是在潮濕的大氣中,此(ci)合(he)金會產生很(hen)淺的點蝕(shi),見表2-4-67。
②. 淡水(shui)
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(chu)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在各(ge)種海(hai)水中(zhong)(zhong)的(de)(de)耐(nai)蝕性。此合金(jin)在高(gao)速(su)(su)海(hai)水中(zhong)(zhong)耐(nai)蝕,在靜止和低速(su)(su)海(hai)水中(zhong)(zhong)或有(you)污染的(de)(de)海(hai)水條件下(xia)會產(chan)生(sheng)一定的(de)(de)腐蝕。
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。
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。
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。
⑥. 鹽酸
表2-4-74列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金(jin)在(zai)(zai)不同(tong)濃度(du)鹽酸(suan)中的(de)(de)(de)(de)實驗室(shi)結果(guo)。此合(he)金(jin)僅(jin)在(zai)(zai)室(shi)溫的(de)(de)(de)(de)稀酸(suan)溶液中可以使用(yong)。實驗表明,充氣(qi)加(jia)速(su)(su)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)(zai)鹽酸(suan)中的(de)(de)(de)(de)腐蝕,例如在(zai)(zai)5mol/L HCl、室(shi)溫、N2飽和的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)的(de)(de)(de)(de)腐蝕速(su)(su)率(lv)(72h)僅(jin)為(wei)0.006mm/a,而在(zai)(zai)用(yong)空氣(qi)飽和的(de)(de)(de)(de)酸(suan)中卻為(wei)0.53mm/a,耐(nai)蝕性迅速(su)(su)下(xia)降(jiang)。
⑦. 氫(qing)氟(fu)酸和氟(fu)硅酸
此(ci)合金(jin)在(zai)(zai)氫(qing)氟(fu)酸(suan)中(zhong)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)不(bu)(bu)佳,僅在(zai)(zai)少數條件下具有(you)中(zhong)等耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),一(yi)般不(bu)(bu)推薦(jian)在(zai)(zai)純氫(qing)氟(fu)酸(suan)中(zhong)使(shi)用(yong)(yong)。氟(fu)硅酸(suan)的腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)較氫(qing)氟(fu)酸(suan)輕(qing),在(zai)(zai)含有(you)雜質的氟(fu)硅酸(suan)中(zhong),此(ci)合金(jin)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)良好,可以(yi)用(yong)(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)(zai)氫(qing)氟(fu)酸(suan)、氟(fu)硅酸(suan)及含氫(qing)氟(fu)酸(suan)介質中(zhong)的耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)見表2-4-75。
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。
⑨. 硝酸
0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金(jin)在(zai)(zai)沸騰溫(wen)度的(de)所有濃度的(de)硝(xiao)酸中(zhong)(包括66%HNO3)具有良好(hao)(hao)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)。在(zai)(zai)稀硝(xiao)酸中(zhong)可以(yi)使用(yong)到(dao)沸點以(yi)上的(de)溫(wen)度,在(zai)(zai)室溫(wen)發煙(yan)硝(xiao)酸和(he)(he)70℃加(jia)緩(huan)蝕劑的(de)發煙(yan)硝(xiao)酸中(zhong),也呈現出(chu)較好(hao)(hao)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)。此合(he)金(jin)的(de)耐(nai)硝(xiao)酸腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)能見表2-4-77和(he)(he)表2-4-78及圖2-4-48。鑒于(yu)通常的(de)18-8C-Ni不銹(xiu)鋼具有良好(hao)(hao)的(de)耐(nai)硝(xiao)酸腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)能,在(zai)(zai)純HNO3中(zhong)不采(cai)用(yong)此合(he)金(jin)。在(zai)(zai)含有各種雜(za)質和(he)(he)添加(jia)物的(de)HNO3中(zhong),OC-21N42M03Cu2Ti呈現出(chu)良好(hao)(hao)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing),優于(yu)Cr-Ni奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼,常被采(cai)用(yong),見表2-4-79。
⑩. 有(you)機(ji)酸和化合(he)物
在有(you)機酸(suan)(suan)和化(hua)合物(wu)中,此合金(jin)表現出高度(du)的(de)耐蝕性(xing),可(ke)以在很(hen)寬的(de)溫(wen)度(du)范(fan)圍內應用。在沸騰(teng)溫(wen)度(du)時(shi),除在10%草酸(suan)(suan)中外,在大(da)多(duo)數10%的(de)有(you)機酸(suan)(suan)中均(jun)耐蝕,在有(you)機加工(gong)的(de)過程中也(ye)呈(cheng)現出優良的(de)耐蝕性(xing),工(gong)廠試驗結果見(jian)表 2-4-81 。
2. 晶(jing)間腐蝕
在1150~1204℃固溶(rong)處理(li)(li)條件下(xia)對晶間(jian)腐蝕不敏(min)感,當中溫(wen)(wen)(wen)敏(min)化(hua)(hua)處理(li)(li)1h時(shi),如760℃,在晶界(jie)上將出現富鉻(ge)的(de)(de)(de)M23C6沉淀(dian),進(jin)而導致在沸騰65%HNO3中的(de)(de)(de)晶間(jian)腐蝕。然(ran)而在敏(min)化(hua)(hua)前(qian)940℃穩(wen)(wen)定化(hua)(hua)處理(li)(li)1小(xiao)時(shi),可防(fang)(fang)止(zhi)(zhi)敏(min)化(hua)(hua)引(yin)起的(de)(de)(de)晶間(jian)腐蝕。圖2-4-49 指(zhi)出了(le)原始固溶(rong)退火(huo)狀(zhuang)態和敏(min)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)關系。顯然(ran)在65%HNO3的(de)(de)(de)評(ping)價試驗中,940℃穩(wen)(wen)定化(hua)(hua)處理(li)(li)將延遲(chi)在敏(min)感溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)產(chan)(chan)生晶間(jian)腐蝕所需(xu)的(de)(de)(de)敏(min)化(hua)(hua)時(shi)間(jian)。研究表明,在此(ci)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)由于易形成TiC,可防(fang)(fang)止(zhi)(zhi)產(chan)(chan)生大量的(de)(de)(de)M23C6所引(yin)起的(de)(de)(de)晶界(jie)鉻(ge)貧(pin)化(hua)(hua)。同時(shi),由于鉻(ge)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)下(xia)擴(kuo)散也將減少晶界(jie)鉻(ge)的(de)(de)(de)貧(pin)化(hua)(hua)程(cheng)度(du)(du),因(yin)此(ci)防(fang)(fang)止(zhi)(zhi)或減緩了(le)晶間(jian)腐蝕的(de)(de)(de)產(chan)(chan)生。為此(ci)目的(de)(de)(de),此(ci)合金的(de)(de)(de)工廠供貨狀(zhuang)態可為940℃穩(wen)(wen)定化(hua)(hua)處理(li)(li)狀(zhuang)態。
3. 點腐蝕(shi)
表2-4-82 列出(chu)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化(hua)性酸性氯化(hua)物(wu)中的耐(nai)點性能(neng),顯(xian)然此合(he)金(jin)在此類介質中耐(nai)蝕(shi)性欠佳。
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、力學性能
0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的室(shi)溫力學性能件(jian)表 2-4-84。
四(si)、物(wu)流(liu)性(xing)能
表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的物理性能。
五、熱(re)冷加工及成(cheng)型性能
此(ci)合金的熱成型(xing)(xing)溫度(du)為927~1065℃,不宜在(zai)晶間腐(fu)蝕敏感溫度(du)(650℃)下進(jin)行(xing)成型(xing)(xing)操作,如果在(zai)高于1065℃成型(xing)(xing),最終成型(xing)(xing)應在(zai)870~980℃范圍內(nei)進(jin)行(xing),以獲得良好(hao)的耐晶間腐(fu)蝕性能(neng)。此(ci)合金亦(yi)適于冷(leng)加工(gong)成型(xing)(xing),其性能(neng)類似Cr-Ni奧氏(shi)體不銹鋼(gang)。
六、熱處理工藝(yi)
此合(he)金適宜的最終熱處理是940℃穩定化處理。中間退火(huo)溫度(du)(du)以高(gao)于1050℃固溶(rong)軟化退火(huo)溫度(du)(du)為宜。
七、焊接性能
可以采用通(tong)常的(de)焊接方法(fa)焊接,推薦采用鎳基(ji)焊絲(si)(00Cr22Ni61Mo9Nb)。
八、應用
由于此合(he)金的耐(nai)蝕適應(ying)(ying)性(xing)廣泛,因此在化學加(jia)工工業、熱海水(shui)和(he)水(shui)冶廠得(de)到廣泛應(ying)(ying)用(yong)。主要用(yong)于處理熱硫酸、含氯化物溶液(ye)、亞硫酸等(deng)環(huan)境(jing)的熱交換器、管道、閥門、泵等(deng)。在造(zao)紙工業的木漿(jiang)浸取(qu)器及(ji)深源氣井領域中亦得(de)到廣泛的應(ying)(ying)用(yong)。