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英科耐爾|Inconel

inconel產品(pin)的(de)(de)(de)均勻腐蝕(shi)可以(yi)發(fa)生在(zai)酸性或熱的(de)(de)(de)堿性溶(rong)液。通(tong)過這種機制(zhi)可以(yi)預計的(de)(de)(de)虧損,并在(zai)設計允許的(de)(de)(de)。inconel產品(pin)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率(lv)非(fei)常慢時(shi),該金屬是在(zai)被動狀態,一(yi)般(ban)的(de)(de)(de)是耐腐蝕(shi)性更好(hao)地(di)較大的(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)量(liang),但其他的(de)(de)(de)溶(rong)質可以(yi)是有(you)害的(de)(de)(de)。

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(yi)、化學成分和組織(zhi)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(er)、 耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)(jin)(jin)在大氣、天然水、海水、中(zhong)性(xing)(xing)鹽和(he)堿等弱介(jie)質(zhi)中(zhong),基本上是無明顯腐(fu)蝕的。在更苛刻的介(jie)質(zhi)中(zhong),由于鉻(ge)的存在能(neng)耐(nai)氧化性(xing)(xing)酸,并抗(kang)高(gao)溫氧化;由于是鎳基且鉬(mu)含量(liang)高(gao),因此又(you)耐(nai)還原性(xing)(xing)酸介(jie)質(zhi)。對(dui)于局部腐(fu)蝕,高(gao)鉻(ge)、鉬(mu)量(liang)使此合金(jin)(jin)(jin)耐(nai)點蝕和(he)縫隙(xi)腐(fu)蝕,高(gao)鎳、鉻(ge)量(liang)使此合金(jin)(jin)(jin)耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)蝕;高(gao)鈮(鈦(tai))量(liang)使此合金(jin)(jin)(jin)不易產(chan)生晶間腐(fu)蝕。


 1. 耐全面腐蝕(shi)性(xing)


  ①. 在硝(xiao)酸中 在65%HNO3中和(he)沸騰溫度下,此合金固溶(rong)態腐蝕率(lv)≤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(qing)氟(fu)酸(suan)中用螢(ying)石與(yu)(yu)硫酸(suan)反應制(zhi)取(qu)氫(qing)氟(fu)酸(suan)的(de)蒸發器,它的(de)襯里一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金制(zhi)造。與(yu)(yu)此同時,蒸發器之間(jian)的(de)管(guan)線、配(pei)件等也是采(cai)用此合(he)金。在(zai)HF氣提塔(ta)頂部掛片結果表明,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的(de)全面腐蝕速率(lv)僅(jin)為(wei)0.075m/a。


  ⑤. 在(zai)(zai)含磷酸的一些介質中試驗(yan)指(zhi)出(chu),在(zai)(zai)55%H3PO4+0.8%HF 溶液中,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為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(su)率為(wei)0.0125mm/a。經500小(xiao)時試(shi)驗,未見有應力腐蝕產生。


  ⑦. 在鹽酸中由于(yu)此(ci)合金鉬(mu)含量高,在室溫鹽酸中有一定的耐(nai)(nai)蝕(shi)性。但溫度升(sheng)高,耐(nai)(nai)蝕(shi)性下降。


 2. 耐(nai)局(ju)部腐(fu)蝕(shi)性


  ①. 耐晶間腐(fu)蝕(shi)性(xing)


  由于其鈮(ni)含量高,0Cr22Ni60o9Nb4 合金具有非(fei)常好的(de)耐(nai)敏化態晶間(jian)腐蝕的(de)性(xing)能。正是(shi)由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)此種(zhong)性(xing)能,因而敏化處理或焊后,此合金不需再進行(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)。


  根據在ASTM G28A溶液中,經(jing)120銷售試驗得出的(de)T-T-S(時間-溫度(du)-敏(min)(化)曲線。顯然,軟化退火處理(li)再(zai)經(jing)敏(min)化較固溶處理(li)再(zai)敏(min)化的(de)00Cr22Ni60M09Nb4(5923 hMo)合(he)金晶間腐蝕(shi)敏(min)感性要低得多,這與軟化退火態經(jing)敏(min)化后(hou)合(he)金中大(da)量NbC先(xian)于鉻(ge)碳化物優先(xian)析出,防(fang)止晶界貧(pin)鉻(ge)區的(de)形成(cheng)有關。


圖 3-5-88.jpg



 ②. 耐點蝕性 


  表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)等在兩(liang) 種酸介質中的耐(nai)點蝕性(xing),可以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試驗條件下均有優(you)良的耐(nai)點蝕性(xing),而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金(jin)則耐(nai)點蝕性(xing)不良。


表 3-5-101.jpg


 ③. 縫(feng)隙腐蝕(shi) 


 表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合(he)(he)金(jin)的縫(feng)隙腐蝕試驗(yan)(yan)結果。顯然(ran),在(zai)所試驗(yan)(yan)的條(tiao)件下,625 和625 plus 兩(liang)種合(he)(he)金(jin)的耐縫(feng)隙腐蝕性能中625 plus稍優,但二者均顯著優于718合(he)(he)金(jin)。


表 3-5-102.jpg


 ④. 應(ying)力(li)腐蝕 


  模擬(ni)實際使用環境(jing)對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金(jin)進行了幾種應(ying)力腐蝕試驗(yan),結(jie)果(guo)見表(biao)(biao)。表(biao)(biao)系模擬(ni)深(shen)氣井條件,在高壓釜中進行試驗(yan)所取得的結(jie)果(guo),在此條件下,表(biao)(biao)明無論是(shi)C型樣(yang)還是(shi)U型樣(yang),00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)的耐(nai)應(ying)力腐蝕性能都是(shi)最佳。


  表(biao)(biao)系在5%NaCl+0.5%醋酸+H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度下進行(xing)試(shi)驗所取(qu)得(de)的(de)(de)結果。表(biao)(biao)的(de)(de)結果表(biao)(biao)明,試(shi)驗的(de)(de)合金(jin)耐(nai)應力腐蝕性(xing)能(neng)均(jun)良(liang)(liang)好,沒(mei)有斷裂產生。而表(biao)(biao)的(de)(de)結果表(biao)(biao)明,5%MgCl2沸騰條件下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐(nai)應力腐出性(xing)能(neng)良(liang)(liang)好,且(qie)均(jun)優于718合金(jin)。



表 3-5-103.jpg


表 3-5-104.jpg


 ⑤. 腐蝕(shi)疲勞 


   圖系(xi)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室溫海水中的(de)腐蝕(shi)疲(pi)勞試驗結果(guo),顯然,0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的(de)腐蝕(shi)疲(pi)勞強度要高于所試驗的(de) Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及通用不銹鋼304和316。


三、力學性能(neng)等其他性能(neng)


  1. 力學性(xing)能


   一般(ban)使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫度≤ 650℃ ,0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)適用(yong)(yong)于(yu)(yu)冷、熱(re)加工并退火后使(shi)(shi)用(yong)(yong);使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫度高(gao)于(yu)(yu)650℃時,則(ze)退火或固(gu)(gu)溶態(tai)(tai)均可(ke)應用(yong)(yong)。對于(yu)(yu)有(you)高(gao)溫蠕變或持久要(yao)(yao)求時,建議在固(gu)(gu)溶態(tai)(tai)使(shi)(shi)用(yong)(yong);而(er)細晶粒(li)合金(jin)則(ze)在≤ 816℃ 使(shi)(shi)用(yong)(yong)以及在對疲(pi)勞(lao)強度、硬(ying)度和(he)瞬時強度又(you)要(yao)(yao)去的(de)條(tiao)件下使(shi)(shi)用(yong)(yong)。


表 3-5-106.jpg


  表(biao)系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)力(li)學性(xing)(xing)能。從(cong)表(biao)結(jie)果可(ke)(ke)知,此(ci)合(he)金(jin)(jin)經(jing)(jing)732℃單時效(xiao)后屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)低(690~793MPa),而(er)經(jing)(jing)雙(shuang)時效(xiao)后,可(ke)(ke)獲得高(gao)(gao)(gao)達(da)827~956MPa的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)且仍具有較(jiao)高(gao)(gao)(gao)塑性(xing)(xing),雙(shuang)時效(xiao)時,若將第一次時效(xiao)溫度(du)(du)(du)(du)(du)從(cong)718℃提高(gao)(gao)(gao)到(dao)746℃,則合(he)金(jin)(jin)的(de)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)也會有所提高(gao)(gao)(gao)。表(biao)3-5-109的(de)結(jie)果表(biao)明(ming),00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)經(jing)(jing)固(gu)溶(rong)處理(li)再經(jing)(jing)746℃x8h爐冷(leng)+621℃ × 8小(xiao)時空冷(leng)雙(shuang)時效(xiao)處理(li)并在316℃保持(chi)1000小(xiao)時后測定其(qi)性(xing)(xing)能,對此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)抗張性(xing)(xing)能并無明(ming)顯影響;表(biao)的(de)結(jie)果系經(jing)(jing)時效(xiao)處理(li)的(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)和經(jing)(jing)冷(leng)加工變(bian)(bian)形(xing)量25%的(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)(jin)在232℃時的(de)抗拉(la)性(xing)(xing)能,可(ke)(ke)以看出,與室溫性(xing)(xing)能相比,經(jing)(jing)冷(leng)加工變(bian)(bian)形(xing)提高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)(jin)其(qi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)降低明(ming)顯,而(er)經(jing)(jing)時效(xiao)處理(li)提高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)則降低較(jiao)少(shao),表(biao)系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫力(li)學性(xing)(xing)能。


圖 3-5-92.jpg



  2. 物理性能


  表列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的物理性能(neng) 


表 3-5-108.jpg


  3.  焊接(jie)性能


  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)焊(han)接性能良(liang)好。可采用(yong)通用(yong)的(de)焊(han)接方(fang)法,例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以(yi)及SMAW(MMA)等,而不會遇到特殊困難。


表 3-5-113.jpg


  4. 冷熱加(jia)工及成型(xing)性能(neng)

 

  由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)較(jiao)高的(de)高溫變(bian)形抗力,因此(ci)需(xu)要較(jiao)高的(de)加熱(re)溫度(du),一般約為1170℃。大(da)量(liang)變(bian)形以(yi)(yi)在(zai)(zai)1170~1010℃為宜;微量(liang)變(bian)形可(ke)在(zai)(zai)930℃以(yi)(yi)上進(jin)行。此(ci)合(he)金(jin)的(de)冷(leng)(leng)加工和(he)冷(leng)(leng)成型(xing)性亦佳;與其他(ta)高鎳、鉻(ge)、鉬合(he)金(jin)性能相近。圖系合(he)金(jin)冷(leng)(leng)變(bian)形量(liang)與硬(ying)度(du)的(de)關系并與其他(ta)材料進(jin)行比較(jiao)的(de)結果。由圖可(ke)知(zhi),由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)冷(leng)(leng)作硬(ying)化(hua)傾向(xiang)較(jiao)大(da),故進(jin)行冷(leng)(leng)加工和(he)冷(leng)(leng)成型(xing)時(shi)要及時(shi)進(jin)行中間軟化(hua)退火處理。


  5. 熱處理


 0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)用(yong)(yong)于(yu)高溫高強度用(yong)(yong)途(tu),系在約1120℃進(jin)(jin)行固溶處理(li)(合(he)金(jin)中(zhong)含碳(tan)量~0.05%).用(yong)(yong)于(yu)耐濕態(tai)腐(fu)蝕用(yong)(yong)途(tu)(低碳(tan)量~0.03%)多采(cai)用(yong)(yong)軟化(hua)(hua)退火處理(li),溫度為(wei)950~1050℃(以(yi)~980℃為(wei)宜);為(wei)了防(fang)止(zhi)焊后的(de)晶間(jian)腐(fu)蝕傾向,也可(ke)在900~1100℃進(jin)(jin)行穩(wen)定化(hua)(hua)處理(li),由于(yu)NbC的(de)優先(xian)形成可(ke)避免(mian)鉻碳(tan)化(hua)(hua)物形成所導致的(de)晶界鉻貧化(hua)(hua)。


 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的(de)(de)(de)(de)大截(jie)面棒材可在1025~1052℃加熱,保溫(wen)2~4小時(shi)(shi)(shi)后快(kuai)冷,此時(shi)(shi)(shi)可獲得充分再(zai)結晶,同時(shi)(shi)(shi)仍有穩定的(de)(de)(de)(de)高鈦、鈮的(de)(de)(de)(de)碳(tan)化物沉(chen)淀存(cun)在。為了(le)使此合金獲得最高強(qiang)度,固溶處理(li)后可再(zai)進行雙時(shi)(shi)(shi)效,第一次(ci)在718~746℃時(shi)(shi)(shi)效8小時(shi)(shi)(shi),隨后以(yi)50℃/小時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)速度冷卻到621℃,再(zai)進行保溫(wen)8小時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)第二次(ci)時(shi)(shi)(shi)效,隨后空冷。控(kong)制適宜的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)效時(shi)(shi)(shi)間,會由于高鉻、鉬(mu)碳(tan)化物的(de)(de)(de)(de)減少(shao)獲得良(liang)好的(de)(de)(de)(de)耐點蝕、耐縫隙腐蝕和耐應力腐蝕性能。


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。