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英科耐爾｜Inconel

inconel產(chǎn)品的均勻腐蝕可以發(fā)生在酸性或熱的堿性溶液。通過這種機(jī)制可以預(yù)計的虧損，并在設(shè)計允許的。inconel產(chǎn)品的腐蝕速率非常慢時，該金屬是在被動狀態(tài)，一般的是耐腐蝕性更好地較大的鉻含量，但其他的溶質(zhì)可以是有害的。

產(chǎn)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(qiáng)度，又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區(qū)別在于后者在化學(xué)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(qiáng)度，而625 plus則靠固溶處理后再經(jīng)一次或二次時效處理來提高其強(qiáng)度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強(qiáng)度相匹配的使用條件下。


一、化學(xué)成分和組織特點(diǎn)


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學(xué)成分見表，此二合金固溶態(tài)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(shù)量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時效態(tài)兩種合金均有金屬間相析出，它們的數(shù)量、成分和結(jié)構(gòu)受化學(xué)成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時效態(tài)會有γ”相和8相沉淀，而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經(jīng)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(qiáng)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、 耐腐蝕性能


 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金在大氣、天然水、海水、中性鹽和堿等弱介質(zhì)中，基本上是無明顯腐蝕的。在更苛刻的介質(zhì)中，由于鉻的存在能耐氧化性酸，并抗高溫氧化；由于是鎳基且鉬含量高，因此又耐還原性酸介質(zhì)。對于局部腐蝕，高鉻、鉬量使此合金耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕，高鎳、鉻量使此合金耐應(yīng)力腐蝕；高鈮（鈦）量使此合金不易產(chǎn)生晶間腐蝕。


 1. 耐全面腐蝕性


  ①. 在硝酸中 在65%HNO3中和沸騰溫度下，此合金固溶態(tài)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(jìn)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℃①15℃②50℃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?dú)狻?/td>



  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H3PO4中具有非常優(yōu)良的耐蝕性。當(dāng)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. 在氫氟酸中用螢石與硫酸反應(yīng)制取氫氟酸的蒸發(fā)器，它的襯里一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合金制造。與此同時，蒸發(fā)器之間的管線、配件等也是采用此合金。在HF氣提塔頂部掛片結(jié)果表明，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的全面腐蝕速率僅為0.075m/a。


  ⑤. 在含磷酸的一些介質(zhì)中試驗指出，在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(nèi)50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐蝕速率為0.0125mm/a。經(jīng)500小時試驗，未見有應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生。


  ⑦. 在鹽酸中由于此合金鉬含量高，在室溫鹽酸中有一定的耐蝕性。但溫度升高，耐蝕性下降。


 2. 耐局部腐蝕性


  ①. 耐晶間腐蝕性


  由于其鈮含量高，0Cr22Ni60o9Nb4 合金具有非常好的耐敏化態(tài)晶間腐蝕的性能。正是由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的此種性能，因而敏化處理或焊后，此合金不需再進(jìn)行固溶處理。


  根據(jù)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵＋50%H2SO4沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗結(jié)果。從這些結(jié)果可看出，雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時效態(tài)晶界有大量析出相，在此介質(zhì)中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態(tài)的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優(yōu)于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。


  根據(jù)在ASTM G28A溶液中，經(jīng)120銷售試驗得出的T-T-S(時間－溫度－敏（化）曲線。顯然，軟化退火處理再經(jīng)敏化較固溶處理再敏化的00Cr22Ni60M09Nb4（5923 hMo)合金晶間腐蝕敏感性要低得多，這與軟化退火態(tài)經(jīng)敏化后合金中大量NbC先于鉻碳化物優(yōu)先析出，防止晶界貧鉻區(qū)的形成有關(guān)。


圖 3-5-88.jpg



 ②. 耐點(diǎn)蝕性 


  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在兩 種酸介質(zhì)中的耐點(diǎn)蝕性，可以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試驗條件下均有優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性，而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐點(diǎn)蝕性不良。


表 3-5-101.jpg


 ③. 縫隙腐蝕 


 表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合金的縫隙腐蝕試驗結(jié)果。顯然，在所試驗的條件下，625 和625 plus 兩種合金的耐縫隙腐蝕性能中625 plus稍優(yōu)，但二者均顯著優(yōu)于718合金。


表 3-5-102.jpg


 ④. 應(yīng)力腐蝕 


  模擬實際使用環(huán)境對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進(jìn)行了幾種應(yīng)力腐蝕試驗，結(jié)果見表。表系模擬深氣井條件，在高壓釜中進(jìn)行試驗所取得的結(jié)果，在此條件下，表明無論是C型樣還是U型樣，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐應(yīng)力腐蝕性能都是最佳。


  表系在5%NaCl+0.5%醋酸＋H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度下進(jìn)行試驗所取得的結(jié)果。表的結(jié)果表明，試驗的合金耐應(yīng)力腐蝕性能均良好，沒有斷裂產(chǎn)生。而表的結(jié)果表明，5%MgCl2沸騰條件下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應(yīng)力腐出性能良好，且均優(yōu)于718合金。



表 3-5-103.jpg


表 3-5-104.jpg


 ⑤. 腐蝕疲勞 


   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室溫海水中的腐蝕疲勞試驗結(jié)果，顯然，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的腐蝕疲勞強(qiáng)度要高于所試驗的 Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及通用不銹鋼304和316。


三、力學(xué)性能等其他性能


  1. 力學(xué)性能


   一般使用溫度≤ 650℃ ，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金適用于冷、熱加工并退火后使用；使用溫度高于650℃時，則退火或固溶態(tài)均可應(yīng)用。對于有高溫蠕變或持久要求時，建議在固溶態(tài)使用；而細(xì)晶粒合金則在≤ 816℃ 使用以及在對疲勞強(qiáng)度、硬度和瞬時強(qiáng)度又要去的條件下使用。


表 3-5-106.jpg


  表系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的力學(xué)性能。從表結(jié)果可知，此合金經(jīng)732℃單時效后屈服強(qiáng)度較低（690~793MPa),而經(jīng)雙時效后，可獲得高達(dá)827~956MPa的屈服強(qiáng)度且仍具有較高塑性，雙時效時，若將第一次時效溫度從718℃提高到746℃,則合金的硬度也會有所提高。表3-5-109的結(jié)果表明，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金經(jīng)固溶處理再經(jīng)746℃x8h爐冷＋621℃ × 8小時空冷雙時效處理并在316℃保持1000小時后測定其性能，對此合金的抗張性能并無明顯影響；表的結(jié)果系經(jīng)時效處理的00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金和經(jīng)冷加工變形量25%的0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在232℃時的抗拉性能，可以看出，與室溫性能相比，經(jīng)冷加工變形提高強(qiáng)度的0Cr22Ni60Mo9Nb4合金其強(qiáng)度降低明顯，而經(jīng)時效處理提高強(qiáng)度的00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的強(qiáng)度則降低較少，表系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的高溫力學(xué)性能。


圖 3-5-92.jpg



  2. 物理性能


  表列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的物理性能 


表 3-5-108.jpg


  3.  焊接性能


  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊接性能良好?？刹捎猛ㄓ玫暮附臃椒ǎ?GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以及SMAW(MMA)等，而不會遇到特殊困難。


表 3-5-113.jpg


  4. 冷熱加工及成型性能

 

  由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金較高的高溫變形抗力，因此需要較高的加熱溫度，一般約為1170℃。大量變形以在1170~1010℃為宜；微量變形可在930℃以上進(jìn)行。此合金的冷加工和冷成型性亦佳；與其他高鎳、鉻、鉬合金性能相近。圖系合金冷變形量與硬度的關(guān)系并與其他材料進(jìn)行比較的結(jié)果。由圖可知，由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金冷作硬化傾向較大，故進(jìn)行冷加工和冷成型時要及時進(jìn)行中間軟化退火處理。


  5. 熱處理


 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金用于高溫高強(qiáng)度用途，系在約1120℃進(jìn)行固溶處理（合金中含碳量～0.05%).用于耐濕態(tài)腐蝕用途（低碳量～0.03%)多采用軟化退火處理，溫度為950~1050℃(以～980℃為宜）；為了防止焊后的晶間腐蝕傾向，也可在900~1100℃進(jìn)行穩(wěn)定化處理，由于NbC的優(yōu)先形成可避免鉻碳化物形成所導(dǎo)致的晶界鉻貧化。


 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的大截面棒材可在1025~1052℃加熱，保溫2~4小時后快冷，此時可獲得充分再結(jié)晶，同時仍有穩(wěn)定的高鈦、鈮的碳化物沉淀存在。為了使此合金獲得最高強(qiáng)度，固溶處理后可再進(jìn)行雙時效，第一次在718~746℃時效8小時，隨后以50℃/小時的速度冷卻到621℃,再進(jìn)行保溫8小時的第二次時效，隨后空冷?？刂七m宜的時效時間，會由于高鉻、鉬碳化物的減少獲得良好的耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕性能。


四、應(yīng)用


 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強(qiáng)性，因此既可做耐蝕合金又可做熱強(qiáng)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(zhì)中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外，即使在時效態(tài)也有優(yōu)良的耐氯化物和硫化物應(yīng)力腐蝕的性能以及耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強(qiáng)度材料，制造塔、槽、容器、管線以及反應(yīng)器、換熱器閥件等。