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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(jì)的虧損,并在設(shè)計(jì)允許的。inconel產(chǎn)品的腐蝕速率非常慢時(shí),該金屬是在被動(dòng)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 725 )


(00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金是一種既具有高耐蝕性又可時(shí)效硬化到極高強(qiáng)度的Ni-Cr-Mo-Nb-Ti- Al耐蝕合金。此合金的耐蝕性基本上與已廣泛使用的Inconel 625合金一致,時(shí)效硬化處理的725合金的強(qiáng)度水平是625合金的2倍,并且其塑韌性仍保持較高的水平。對于在腐蝕環(huán)境中應(yīng)用,既要求具有優(yōu)異耐蝕性又要求具有高強(qiáng)和高的塑韌性的服役條件,一些大型部件或截面尺寸不均勻的部件不能釆用冷加工的強(qiáng)化措施,這種時(shí)效硬化型鐐基耐蝕合金不失是一種最佳選擇。Inconel 725合金已在酸性氣田開發(fā)中得到成功應(yīng)用。


一、化學(xué)成分特點(diǎn)和組織結(jié)構(gòu)


(00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金的化學(xué)成分見表 8-7。合金的 Cr、Ni、Mo、Nb 含量與625合金基本一致,這是此合金的耐蝕特性與625合金一致的根本原因,兩者的差別在于725合金中的碳降到0.03%以下,并加入Ti和Al,前者減少了碳化物析出敏感性而提高耐晶間腐蝕能力,后者賦予了合金的時(shí)效強(qiáng)化功能。


表 8-7.jpg

表 8-8.jpg


 (00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金在固溶退火狀態(tài)下為純奧氏體合金,在時(shí)效狀態(tài)下有碳化物和金屬間相形成,碳化物以M6C為主并有MC和M23C6型碳化物形成,此合金金屬間相為[Ni3(Nb,Ti,Al)],后者為合金的主要時(shí)效強(qiáng)化相, 其功能是提高合金的強(qiáng)度。


二、力學(xué)性能


(00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金的室溫力學(xué)性能見表8-106。時(shí)效硬化棒材高溫瞬時(shí)力學(xué)性能見圖 8-92。16~16.5mm棒材(固溶+時(shí)效硬化處理)的高溫瞬時(shí)力學(xué)性能列于表 8-107。


表 8-106.jpg

表 8-107.jpg


三、耐蝕性能


  1. 全面腐蝕


   在酸溶液中,不同熱處理狀態(tài)的725合金的耐蝕性列于表8-108,為了比較 引入了文獻(xiàn)中的625和C-276合金,顯然725合金的耐蝕性可與退火態(tài)的625合金和 C-276合金媲美。


表 8-108.jpg


    表 8-109 為725合金在酸性介質(zhì)中的耐蝕性隨試驗(yàn)時(shí)間和介質(zhì)溫度的變化而 發(fā)生的變化。


表 8-109.jpg


   2. 應(yīng)力腐蝕


   在判定由硫化物引起的應(yīng)力腐蝕(氫脆)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中(NACET M0177 ),725 合金的腐蝕數(shù)據(jù)見表8-110。這些數(shù)據(jù)指岀725合金優(yōu)于625合金和718合金。


表 8-110.jpg


   在模擬酸性井環(huán)境中,725合金的應(yīng)力腐蝕行為見表8-111 和圖8-93。725 合金的耐SCC性能優(yōu)于冷加工的625合金、G-3合金、925合金、825合金和718 合金,近于C-276合金。


表 8-111.jpg

圖 8-93.jpg

 

 3. 耐縫隙腐蝕性能和腐蝕疲勞


    時(shí)效狀態(tài)的725合金的耐縫隙腐蝕性能優(yōu)于退火態(tài)的625合金(表8-112), 在海水中的疲勞性能與空氣中的一致(圖8-94)。


表 8-112.jpg

圖 8-94.jpg


四、熱處理、熱成型和焊接性能


    1. 熱處理


 (00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金的強(qiáng)化是依賴于時(shí)效處理 γ''相沉淀實(shí)現(xiàn)的,時(shí)效前應(yīng)使合金固溶退火,然后再施以時(shí)效處理。



   固溶退火:1040℃ 固溶,AC(空冷)。


   時(shí)效處理:對于酸性氣井應(yīng)用, 推薦下述處理工藝,730℃×8 h 、爐冷 (56℃/h)至620℃ × 8h, AC。


   2. 熱成型


  725合金的適宜熱成型溫度為 899~1121℃,因其強(qiáng)度高,熱成型設(shè)備應(yīng)具有足夠的變形力。為使部件具有均勻一致的變形,在變形的低溫區(qū)(890 ~950℃)應(yīng)適度減少壓縮量。為了避免混晶結(jié)構(gòu),應(yīng)給予合金較均勻的壓縮量,對于開口模熱作,最終的壓縮量應(yīng)大于20%,對于閉口模熱作,最終變形量應(yīng)大于10% ,熱作后空冷。在熱作過程中既要避免 過熱又要避免低于899℃的冷點(diǎn)出現(xiàn),一旦出現(xiàn)表面裂紋或其他缺陷要即時(shí)去除。建議將熱作工具和模具預(yù)熱到260℃,對消除部件表面裂紋和缺陷是有益的。


   3. 焊接


  725合金最適宜的焊接方式是GTAW和GMAW,不推薦使用SAW和SMAW, 充填金屬應(yīng)采用725NDUR,以確保焊件的強(qiáng)度。表8-113 為采用725NDUR焊絲堆焊1層在 5% NaCI +517kPa H2S +2758kPa CO2, 149℃ 環(huán)境下的慢速拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)。表中的數(shù)據(jù)為在腐蝕環(huán)境和空氣中采用相同慢速拉伸參數(shù)所獲得的數(shù)據(jù) 比,通常這個(gè)比值在0.90以上是可接受的。表8-114 為725NDUR焊縫金屬 (GMA)的室溫力學(xué)性能,表8-115 其沖擊性能。


表 8-113.jpg

表 8-115.jpg



   表8-114 和 表8-115的數(shù)據(jù)說明,焊后高溫退火再經(jīng)雙時(shí)效處理可使其沖擊韌性明顯提高。


五、物理性能


 (00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金物理性能分別見表8-116 ~表8-118。


表 8-116.jpg

表 8-117.jpg


六、應(yīng)用


  (00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti)Inconel 725 合金集耐腐蝕性與高強(qiáng)度于一身,它主要應(yīng)用于耐蝕環(huán)境的高強(qiáng)度部件,在酸性氣井的環(huán)境中它已用作懸掛件、偏心工作筒,拋光座圈和地面接頭等,用以抵抗硫化氫、氯化物和二氧化碳的腐蝕。因725合金具有與625合金相當(dāng)?shù)哪臀g性,它亦是在海水中高強(qiáng)度緊固件的優(yōu)選材料,在海水中提供了良好的耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕性能。此外,此合金特別適宜用做聚合物的擠壓模,在要求高強(qiáng)度的強(qiáng)腐蝕環(huán)境服役條件下,它亦提供了高強(qiáng)度和耐蝕性的雙重性能。



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