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英科耐爾|Inconel

inconel產(chan)品的(de)(de)均勻腐蝕可以發生在(zai)酸性(xing)或熱的(de)(de)堿性(xing)溶液。通過(guo)這種機制(zhi)可以預計的(de)(de)虧損,并(bing)在(zai)設計允(yun)許的(de)(de)。inconel產(chan)品的(de)(de)腐蝕速率非(fei)常(chang)慢(man)時(shi),該金屬(shu)是在(zai)被動狀態,一般的(de)(de)是耐腐蝕性(xing)更好地較大的(de)(de)鉻含(han)量,但(dan)其他的(de)(de)溶質可以是有害的(de)(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、化學成分(fen)和(he)組(zu)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)腐蝕性能


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)在(zai)大氣、天然水(shui)、海(hai)水(shui)、中(zhong)(zhong)性(xing)(xing)鹽(yan)和(he)(he)堿(jian)等弱(ruo)介質中(zhong)(zhong),基本上是無明顯腐(fu)蝕的。在(zai)更苛刻(ke)的介質中(zhong)(zhong),由于鉻(ge)(ge)的存在(zai)能耐氧化(hua)性(xing)(xing)酸,并(bing)抗高(gao)溫氧化(hua);由于是鎳(nie)基且鉬含量(liang)(liang)高(gao),因此(ci)又耐還原(yuan)性(xing)(xing)酸介質。對于局部(bu)腐(fu)蝕,高(gao)鉻(ge)(ge)、鉬量(liang)(liang)使此(ci)合金(jin)耐點蝕和(he)(he)縫隙腐(fu)蝕,高(gao)鎳(nie)、鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)使此(ci)合金(jin)耐應力腐(fu)蝕;高(gao)鈮(鈦)量(liang)(liang)使此(ci)合金(jin)不易(yi)產(chan)生晶間腐(fu)蝕。


 1. 耐全面腐蝕性


  ①. 在硝(xiao)酸中 在65%HNO3中和沸(fei)騰溫度下,此合(he)金固溶態腐蝕率≤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)氫氟(fu)酸中(zhong)用(yong)螢石與(yu)硫酸反(fan)應制取氫氟(fu)酸的(de)蒸(zheng)發器,它的(de)襯里一(yi)般用(yong)0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)制造(zao)。與(yu)此同(tong)時,蒸(zheng)發器之(zhi)間(jian)的(de)管線(xian)、配件(jian)等也是采用(yong)此合金(jin)。在(zai)HF氣提塔頂部(bu)掛片結果表明,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的(de)全面腐蝕速率僅為(wei)0.075m/a。


  ⑤. 在含磷酸的(de)一些介(jie)質(zhi)中試驗指出(chu),在55%H3PO4+0.8%HF 溶液中,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)腐蝕速(su)率為0.412mm/a。


表 3-5-98.jpg 

表 3-5-988.jpg



  ⑥. 在堿中在實驗室內(nei)50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐(fu)蝕(shi)(shi)速率為0.0125mm/a。經500小時試驗,未見(jian)有應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)生(sheng)。


  ⑦. 在鹽酸(suan)(suan)中由(you)于此合金鉬含量高(gao),在室溫鹽酸(suan)(suan)中有一定的耐蝕性。但溫度升高(gao),耐蝕性下(xia)降。


 2. 耐局部腐(fu)蝕性(xing)


  ①. 耐(nai)晶間(jian)腐蝕性


  由于(yu)其鈮含量(liang)高,0Cr22Ni60o9Nb4 合(he)金(jin)具有(you)非常好(hao)的耐敏化(hua)態晶間腐蝕的性能(neng)。正是由于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)的此種性能(neng),因而敏化(hua)處理或焊后,此合(he)金(jin)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(ju)在ASTM G28A溶液(ye)中(zhong),經(jing)120銷售試驗得(de)出的T-T-S(時間-溫度(du)-敏(min)(化(hua))曲線(xian)。顯然,軟(ruan)化(hua)退火處理(li)再(zai)經(jing)敏(min)化(hua)較固溶處理(li)再(zai)敏(min)化(hua)的00Cr22Ni60M09Nb4(5923 hMo)合(he)金晶間腐蝕敏(min)感性要低得(de)多,這與軟(ruan)化(hua)退火態(tai)經(jing)敏(min)化(hua)后合(he)金中(zhong)大(da)量NbC先于鉻碳化(hua)物優先析出,防止晶界貧鉻區的形成有關。


圖 3-5-88.jpg



 ②. 耐(nai)點蝕性 


  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金等在(zai)兩 種酸介質中的耐(nai)點(dian)蝕(shi)性,可(ke)以(yi)看(kan)出0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在(zai)試(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)下(xia)均(jun)有優良的耐(nai)點(dian)蝕(shi)性,而(er)0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合(he)(he)金則耐(nai)點(dian)蝕(shi)性不良。


表 3-5-101.jpg


 ③. 縫隙(xi)腐蝕 


 表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等(deng)合金(jin)的(de)縫隙(xi)腐蝕(shi)試驗結果。顯(xian)(xian)然,在(zai)所試驗的(de)條件(jian)下,625 和625 plus 兩(liang)種合金(jin)的(de)耐縫隙(xi)腐蝕(shi)性能中625 plus稍優,但二者均顯(xian)(xian)著優于718合金(jin)。


表 3-5-102.jpg


 ④. 應力腐蝕 


  模(mo)擬(ni)實際(ji)使用環境(jing)對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進行了幾種(zhong)應力(li)腐蝕(shi)試驗(yan),結果(guo)見表(biao)。表(biao)系模(mo)擬(ni)深氣井條(tiao)件(jian),在(zai)高壓釜中進行試驗(yan)所取得(de)的結果(guo),在(zai)此條(tiao)件(jian)下,表(biao)明(ming)無論(lun)是C型(xing)樣還是U型(xing)樣,00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐應力(li)腐蝕(shi)性能(neng)都(dou)是最佳(jia)。


  表(biao)(biao)系(xi)在5%NaCl+0.5%醋酸(suan)+H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度(du)下進(jin)行試(shi)驗所取得的結果(guo)。表(biao)(biao)的結果(guo)表(biao)(biao)明(ming),試(shi)驗的合金(jin)(jin)耐應力腐(fu)蝕性能(neng)均(jun)良好,沒有斷裂產生(sheng)。而表(biao)(biao)的結果(guo)表(biao)(biao)明(ming),5%MgCl2沸騰條件下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應力腐(fu)出性能(neng)良好,且均(jun)優于718合金(jin)(jin)。



表 3-5-103.jpg


表 3-5-104.jpg


 ⑤. 腐蝕疲(pi)勞 


   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室(shi)溫海(hai)水中(zhong)的(de)腐蝕(shi)疲勞試驗結(jie)果,顯然,0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的(de)腐蝕(shi)疲勞強度要高于所試驗的(de) Hastel-loy C和(he) Incoloy 800 以及(ji)通(tong)用不銹鋼(gang)304和(he)316。


三、力學性(xing)能等其他(ta)性(xing)能


  1. 力(li)學性能


   一般(ban)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)(du)≤ 650℃ ,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金適(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)冷(leng)、熱加工并退(tui)火(huo)后(hou)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong);使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)于(yu)650℃時(shi),則退(tui)火(huo)或固溶態均可應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。對于(yu)有(you)高(gao)溫(wen)(wen)蠕變或持久(jiu)要求時(shi),建議(yi)在固溶態使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong);而細(xi)晶粒(li)合金則在≤ 816℃ 使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)以及在對疲勞(lao)強度(du)(du)、硬度(du)(du)和瞬時(shi)強度(du)(du)又要去的條件下使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。


表 3-5-106.jpg


  表(biao)系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)的力學(xue)性能(neng)(neng)。從(cong)(cong)表(biao)結(jie)果(guo)(guo)可知,此合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)經(jing)732℃單時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后屈服強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度較(jiao)低(di)(di)(690~793MPa),而(er)經(jing)雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后,可獲(huo)得(de)高(gao)(gao)(gao)達827~956MPa的屈服強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度且(qie)仍具有較(jiao)高(gao)(gao)(gao)塑性,雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)時(shi)(shi),若將第一次(ci)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)溫度從(cong)(cong)718℃提高(gao)(gao)(gao)到746℃,則合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)的硬度也會有所提高(gao)(gao)(gao)。表(biao)3-5-109的結(jie)果(guo)(guo)表(biao)明(ming),00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)經(jing)固(gu)溶處(chu)理再(zai)經(jing)746℃x8h爐冷+621℃ × 8小(xiao)時(shi)(shi)空冷雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理并(bing)在(zai)316℃保持1000小(xiao)時(shi)(shi)后測定其性能(neng)(neng),對(dui)此合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)的抗(kang)張性能(neng)(neng)并(bing)無明(ming)顯影響(xiang);表(biao)的結(jie)果(guo)(guo)系經(jing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理的00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)和經(jing)冷加工(gong)變(bian)形(xing)量25%的0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)在(zai)232℃時(shi)(shi)的抗(kang)拉性能(neng)(neng),可以看出,與(yu)室(shi)溫性能(neng)(neng)相比,經(jing)冷加工(gong)變(bian)形(xing)提高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度的0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)其強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度降(jiang)低(di)(di)明(ming)顯,而(er)經(jing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理提高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度的00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)的強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度則降(jiang)低(di)(di)較(jiao)少,表(biao)系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)的高(gao)(gao)(gao)溫力學(xue)性能(neng)(neng)。


圖 3-5-92.jpg



  2. 物理性能


  表列(lie)出(chu)了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的物理性能 


表 3-5-108.jpg


  3.  焊(han)接性能


  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊接性能良好。可(ke)采用通用的焊接方法,例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以(yi)及SMAW(MMA)等,而不會遇到特殊困(kun)難。


表 3-5-113.jpg


  4. 冷熱加(jia)工及成型性能

 

  由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)較(jiao)(jiao)高(gao)的高(gao)溫變(bian)形抗(kang)力,因此(ci)需要較(jiao)(jiao)高(gao)的加熱溫度(du),一(yi)般(ban)約為(wei)1170℃。大量變(bian)形以在1170~1010℃為(wei)宜(yi);微量變(bian)形可(ke)在930℃以上(shang)進(jin)(jin)行。此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的冷(leng)(leng)加工(gong)和冷(leng)(leng)成型(xing)性亦佳;與其(qi)他高(gao)鎳(nie)、鉻、鉬合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)性能(neng)相近。圖(tu)系合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)冷(leng)(leng)變(bian)形量與硬度(du)的關(guan)系并(bing)與其(qi)他材料進(jin)(jin)行比較(jiao)(jiao)的結(jie)果。由(you)圖(tu)可(ke)知,由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)冷(leng)(leng)作硬化傾向較(jiao)(jiao)大,故進(jin)(jin)行冷(leng)(leng)加工(gong)和冷(leng)(leng)成型(xing)時要及時進(jin)(jin)行中間軟化退火處理。


  5. 熱處理


 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金用(yong)于高溫(wen)高強度用(yong)途(tu),系在(zai)約1120℃進行(xing)固溶處理(li)(合金中含碳量~0.05%).用(yong)于耐濕態腐蝕用(yong)途(tu)(低碳量~0.03%)多(duo)采用(yong)軟化(hua)(hua)退火處理(li),溫(wen)度為950~1050℃(以~980℃為宜);為了防止焊后的(de)晶(jing)間腐蝕傾向,也可在(zai)900~1100℃進行(xing)穩定化(hua)(hua)處理(li),由于NbC的(de)優(you)先形成(cheng)可避免鉻碳化(hua)(hua)物(wu)形成(cheng)所導(dao)致的(de)晶(jing)界鉻貧(pin)化(hua)(hua)。


 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)的(de)大截面(mian)棒材可(ke)在1025~1052℃加(jia)熱,保溫(wen)(wen)2~4小(xiao)時(shi)(shi)(shi)后(hou)快冷(leng),此(ci)時(shi)(shi)(shi)可(ke)獲(huo)得(de)充分(fen)再結晶,同(tong)時(shi)(shi)(shi)仍有穩(wen)定(ding)的(de)高鈦、鈮的(de)碳(tan)化(hua)物沉(chen)淀存在。為(wei)了使(shi)此(ci)合金(jin)獲(huo)得(de)最高強度,固溶處理后(hou)可(ke)再進(jin)行(xing)雙時(shi)(shi)(shi)效(xiao),第(di)一次(ci)在718~746℃時(shi)(shi)(shi)效(xiao)8小(xiao)時(shi)(shi)(shi),隨(sui)后(hou)以50℃/小(xiao)時(shi)(shi)(shi)的(de)速(su)度冷(leng)卻到621℃,再進(jin)行(xing)保溫(wen)(wen)8小(xiao)時(shi)(shi)(shi)的(de)第(di)二次(ci)時(shi)(shi)(shi)效(xiao),隨(sui)后(hou)空(kong)冷(leng)。控制適宜的(de)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)(shi)間(jian),會(hui)由于(yu)高鉻(ge)、鉬碳(tan)化(hua)物的(de)減少獲(huo)得(de)良好的(de)耐點(dian)蝕、耐縫隙(xi)腐蝕和耐應(ying)力腐蝕性能。


四(si)、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。