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      耐蝕合金|NS alloy

      耐蝕合金主要是指鐵鎳基耐蝕合金 Ni≥30% ,Ni+Fe≥60% ,和鎳基耐蝕合金 Ni≥50% 。

      產品分類 / 用途

      NS 312 (Inconel 600)

      GH 3600 / Inconel 600 /  N06600 /  NS312 / 2.4816 / NCF600 / 0Cr15Ni75Fe


       Inconel 600 合金 于20世紀30年代問世,是鎳鉻合金中用量最大的一種,從20世紀50年代末到60年代初開始,此合金作為第二代耐應力腐蝕材料,代替18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼大量用于核反應堆的蒸發器。它兼有耐腐蝕、耐熱和抗氧化且易加工、焊接等性能特點。因為成分簡單又易于生產,所以它的價格在所以鎳鉻合金中是較低的。


      0Cr15Ni75Fe 合金 固溶態具有純奧氏體組織,有時在奧氏體基體上存在著少量TiC和TiN(當合金中含鈦時)。合金在540~980℃間還會有Cr7C3和Cr23C6等碳化物沿著晶界或在基體上析出。研究表明,溫度高于760℃會有Cr7C3碳化物沉淀,溫度低于760℃則會析出Cr23C6碳化物。


      一、化學成分


                                                                    Inconel 600 合金的化學成分 %
            牌號    C   Mn   Si    Cr   Ni     S    P    Ti   CuFe
      0Cr15Ni75Fe

      Inconel 600
       ≤0.15 ≤1.0 ≤0.514~17  ≥72  ≤0.015 ≤0.015加入 ≤0.056~10




      二、力學性能


       Inconel 600合金的室溫和低溫力學性能(包括沖擊、疲勞、硬度等)與一般Cr-Ni奧氏體不銹鋼相近,具有良好的強度和塑、韌性的配合。此合金的高溫力學性能(包括瞬時、蠕變和持久)則顯優于鎳含量低的一般奧氏體不銹鋼,可以允許在承受載荷的條件下,在600~650℃長期使用。試驗還表明在600℃長期使用后,此合金無脆化傾向。



         1. Inconel 600合金的室溫力學性能


                             Inconel 600 合金的室內溫度力學性能
      材料品種及狀態σb/MPaσ0.2/MPaδ/%硬度(HRB)
      棒材: 冷拔退火550~690175~34555~3565~85B
            冷拔態720~1035550~86030~1090B~30C
           熱加工退火態550~690205~34555~3568~85B
            熱加工態585~825240~62050~3075~95B
      板材:熱軋退火態550~725205~34555~3565~85B
            熱軋態585~760240~45050~3080~95B
      薄板:冷軋退火態550~690205~31055~35≤88
            冷軋硬化態825~1035620~86015~2≥24
      帶材:冷軋退火態550~690205~31055~35≤84
            冷軋回火態1000~1170825~110010~2≥34
      管材:熱軋態515~690175~34555~35
            熱軋退火態515~690175~34555~35
            冷拔退火態550~690175~34555~35≤88
      絲材:冷拔退火態550~825240~51545~20
            冷拔回火態725~930480~72535~15
            彈簧回火態1170~15151035~14455~2


        2. Inconel 600 合金的沖擊性能(V型夏比試樣)



      Inconel 600 合金的沖擊性能(V型夏比試樣)
      試驗溫度/℃沖擊功/J
      橫向縱向固溶態冷拔態
      2186.183.7
      -7988.890.8
      -19682.483.1
      21
      244155
      430254144
      540217116
      650217141
      760209221



       3.  Inconel 600 合金的低溫沖擊性能



      Inconel 600 合金的低溫沖擊性能
      試驗方向試驗溫度/℃沖擊功/J
      橫向2186
      -7989
      -19682
      縱向2184
      -7991
      -19683



       4. Inconel 600 合金棒材的室溫沖擊性能



      Inconel 600 合金棒材的室溫沖擊性能
      試驗狀態沖擊功/J
      埃左氏缺口夏比U型缺口
      冷拔165310
      冷拔+退火95~135205
      熱軋165310
      熱軋+退火135~165221



       5. Inconel 600 合金的高溫沖擊性能(夏比V型試樣)


              Inconel 600 合金的高溫沖擊性能(夏比V型試樣)
      溫度/℃沖擊功/J
      退火態冷拔態
      21243154
      427253114
      538217117
      649217141
      760208221



      三、耐蝕性能


         1. 全面腐蝕


        Inconel 600合金在大氣、水和蒸汽介質中耐腐蝕性極佳。在一些弱酸、稀的氧化性和還原酸中,耐蝕性也很好。在各種弱有機酸中,腐蝕速率也很低。例如,在室溫醋酸中,腐蝕速率0.0025~0.1mm/a之間。此合金特別耐堿的腐蝕,如在NaOH中,NaOH濃度達80%時亦很耐腐蝕;當NaOH中有硫化物時,其耐蝕性優于純鎳;在150℃,50%硫化鈉中試驗,年腐蝕速率僅為0.1mm。0Cr15Ni75Fe合金還耐各種中性、苛性鹽的腐蝕。在一些強酸中,0Cr15Ni75Fe合金的耐蝕性不良,如在H3PO4和H2SO4中,僅能用于室溫條件下;在鹽酸、氫氟酸中僅能用于室溫且濃度非常稀的情況下;室溫下的干氯氣和干氯氣化氫氣并不腐蝕0Cr15Ni75Fe合金。但在高溫下僅能用≤550℃氟化氫氣體中。


          a. Inconel 600 合金在硫酸中的腐蝕速率




                 Inconel 600 合金在硫酸中的腐蝕速率
      濃度%腐蝕速率/mm?a–1濃度 %腐蝕速率/mm?a–1
      室溫沸騰溫度室溫沸騰溫度
      100.0813.429600.048__
      200.0514.724700.058__
      300.0645.486800.566__
      400.04617.79980.188__
      500.041__



           b.   Inconel 600 合金在鹽酸中的腐蝕速率


                 Inconel 600 合金在鹽酸中的腐蝕速率
      酸濃度%溫度/℃試驗時間充氣情況流速/m?mim–1腐蝕速率/mm?a–1
      53020充氫氣5.10.33
      53020充空氣5.12.46
      5.930120充空氣01.14
      5.980120充空氣018.03
      58520充氫氣5.140.38
      58520充空氣5.149.53


         2. 晶間腐蝕


        試驗表明,在較低溫度下,碳在Inconel 600合金中固溶度是很低的,當溫度低到650℃時,碳的固溶度低于0.01%。因此,Inconel 600合金若經550~850℃中溫敏化處理,由于Cr23C6和Cr7C3等碳化物沿晶界沉淀,會產生貧鉻區,從而使Inconel 600合金在一些介質中具有晶間腐蝕傾向。一般說來Inconel 600合金的晶間腐蝕傾向要高于18-8、18-12-Mo等Cr-Ni不銹鋼。 20世紀80年代初的研究表明,Inconel600合金經1100℃水冷固溶處理后,在經700℃敏化(時效)時間的增長,晶界鉻濃度有明顯的不同:敏化 5小時,晶界鉻濃度會從原有15%降到6%,敏化10h后降低到了4%,但隨著敏化時間的增長,當達到100h時,晶界濃度則可高達12%以上。據此提出了鎳鉻合金固溶處理后再經700℃的適宜時間保溫的時效處理以防止晶間腐蝕和晶間應力腐蝕的熱處理工藝。此工藝早已在Inconel 600 壓水堆蒸發器傳熱管生產中采用已推廣用于同一用途的 Inconel 690 傳熱管的生產,此工藝稱為脫敏處理(desensitization ,TTV).


        3. 應力腐蝕


        國內外的大量實驗室實驗曾已證實,無論是在高濃度氯化物中,還是在含有OH﹣的苛性溶液中,無論是在含微量氯化物和氧的熱水以及高溫水中,鎳對提高Ni-Cr-Fe合金的耐應力腐蝕性能都是有效的。因此普遍認為含有很高鎳含量的Inconel600合金具有優良的耐應力腐蝕性能。但在實際使用中,特別是在壓水堆蒸發器傳熱管工作條件下又發現Inconel600合金對應力腐蝕不僅不免疫,而且還具有相當高的敏感性,甚至在高溫高壓純水中也不例外。研究指出Inconel600合金的這些晶間應力腐蝕的敏感性可以通過進行時效(脫敏)處理來加以抑制。


        4. 點蝕


       由于Inconel600合金鉻含量低且不含鉬,因此,此合金不能用于耐點蝕和易引起點蝕的環境中。例如Inconel600合金在流動的海水和海水噴淋條件下耐蝕性良好,但在靜止海水中,此合金便會由于點蝕的產生而遭到破壞。   


      四、焊接性能


      Inconel 600合金焊接性能良好。它可以采用常用的焊接方法進行同材和異材焊接。對于氣體保護金屬弧焊接,可采用Inconel 182和132焊條。對于MIG和TIG焊接,則可用Inconel 62焊絲。


      五、冷熱加工及成型性能


       Inconel 600合金正常的熱加工溫度為871~1232℃,大變形量時,適宜溫度在1038~1232℃之間,小變形量適宜溫度≥871℃。由于此合金在650~871℃間有一熱脆區,故熱加工要避開此區間。此合金冷加工性能與Cr-Ni奧氏體不銹鋼相近。但冷加工硬化速度要比不銹鋼低。由于Inconel 600合金冷、熱加工性能均佳,因此,合金的冷熱成型性也很好,不會有任何困難。


      六、熱處理


      為了使合金中碳化物溶解以得到最佳的固溶效果,Inconel 600合金的固溶(退火)溫度一般為1093~1149℃。此時,合金耐全面腐蝕性能和抗高溫蠕變、耐持久性能最好。但是,為了得到高強度、耐疲勞、耐腐蝕的綜合性能,對于室溫和較低溫度使用的Inconel 600合金還是以選中具有微細晶粒的熱處理工藝為好,一般選用較低的熱處理溫度。為了提高此合金的耐高溫耐高壓水的氯化物以及苛性應力腐蝕性能,目前建議在固溶處理后再進行700~750℃、15h左右的時效處理(即脫敏處理)。為了消除殘余應力,則以在870℃左右加熱為宜。


      七、應用


        此合金具有強韌、耐蝕的綜合性能,廣泛用于化學、石化等工業中。例如用于制造加熱器、換熱器、蒸發器、蒸餾釜、蒸餾塔、脂肪酸處理用冷凝器、處理松香亭酸用設備等。由于合金在高溫下還具有高強度和良好的抗氧化性,因而還可用于熱處理工業,制造各種結構件。在核動力工業中,Inconel 600合金具有良好的耐高溫耐高壓水的腐蝕性能,因此它也是用于壓水堆核電廠的重要結構材料,當用于蒸發器傳熱管時,管材生產不僅需固溶處理且需進行中溫脫敏處理且U型管小R段尚未消除殘余應力。此合金還可用于壓水堆核反應堆容器上的封頭和底封頭的穿透件。



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