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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 1103 (00Cr25Ni35AlTi)


 根據研究鎳、鉻對Ni-Fe-Cr合金耐應力腐蝕性能的影響的大量實驗結果,國內20世紀70年代發展了一種含氯離子和氧的高溫水中耐應力腐蝕性能優于18-8型不銹鋼和00Cr20Ni32Fe(Incoloy 800)、0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的新合金(新13號),此合金在含1%和10%NaOH的高溫水中也具有良好的性能,它是一種適于壓水堆核電站蒸發器的新型材料,也適用于Cr18-Ni8型奧氏體不銹鋼易產生應力腐蝕的化工、石化等環境中的各種熱交換器等設備。


表 10-2.jpg

化學成分.jpg


一、耐腐蝕性能


  1. 全面腐蝕


  在壓水堆高溫水介質中,合金和不銹鋼的全面腐蝕性能也是一重要技術指標,耐全面腐蝕性能好壞是影響一、二回路系統工作介質污染程度的關鍵數據。新13號合金在高溫水中的全面腐蝕性能數據如下表,數據表明它的耐全面腐蝕性能接近于18-8、00Cr20Ni32AlTi、0Cr15Ni75Fe,完全可滿足壓水堆核電站蒸發器對材料耐全面腐蝕性能的要求。


表 2-14.jpg



  2. 點蝕


   在35℃,5%NaCl+0.005mol/L 硫酸的水溶液中測得的新13號合金的點蝕擊穿電位時間結果,與在同樣條件下試驗的其他合金比較,新13號的耐點蝕性能優于18-8型不銹鋼,也優于00Cr20Ni32AlTi(I-800)和0Cr15Ni75Fe(I-600)合金。在40℃,10%FeCl3+0.05mol/L HCl的試驗也證實了上述試驗結果。在pH=7的含硼高溫水中,經4000~5000h試驗未見新13號合金產生點蝕。


  3. 晶間腐蝕


  在嚴格控制合金中的C≤0.03%,Ti/C≥8,并具有細微組織結果的前提下,新13號合金可通過GB 1223-84 規定的方法檢驗;在含硼為700~800ppm,H2為10~80g/kg水、Li為1.6~2.4mg/L、pH=7、溫度為335℃的動水回路中,以及pH=7、300℃高純水中,敏化態合金管和管材焊接接頭均未見晶間腐蝕現象。然而由于合金含碳量很低,在管材生產過程中,當采用不恰當的潤滑和脫脂工藝時,此合金易通過熱處理而滲碳,這種滲碳層在酸洗時會產生晶間腐蝕,應予以注意。


 4. 應力腐蝕


   a. 高溫水  

   

    新13號合金在含氯離子和氧的高溫水中(290~316℃)具有良好的耐力腐蝕性能,雙U型試樣經10000小時靜態高壓釜試驗結果未產生應力腐蝕斷裂。在同樣的試驗條件下,18-8型不銹鋼在短時間內產生擊穿晶應力腐蝕斷裂,耐應力腐蝕斷裂性能較優的超低碳型Incloy800 (00Cr20Ni32AlTi)和Inconel600 (0Cr15Ni75Fe)合金也產生晶間型應力腐蝕斷裂,其斷裂壽命隨試驗條件而異,前者最長的斷裂時間為10000小時,后者僅為5000小時。在所試驗的合金中僅Inconel690 (0Cr30Ni60Fe10)與新13號合金未產生斷裂。


 圖 2-42.jpg



   b. 含NaOH的高溫水   


   在兩種含NaOH高溫水中,新13號合金的應力腐蝕性能見圖 2-2-43。在含1%NaOH、8ppm 氧的高溫水中,新13號合金 5000小時試驗后未產生應力腐蝕,而18-8型不銹鋼、低碳 Incoloy800 和Inconel600 合金均產生應力腐蝕斷裂。在含 10% NaOH、8ppm 氧的高溫水中, 合金產生嚴重潰爛和點蝕,而新13號合金即不產生應力腐蝕,也不產生其他形式的局部腐蝕。


 圖 2-43.jpg


   圖 2-2-42 和 圖 2-2-43 的試驗結果表明,新13號合金的應力腐蝕性能可與Inconel690 (0Cr30Ni60Fe10)相媲美。用新13號合金、18-8不銹鋼、超低碳Incoloy(00Cr20Ni32AlTi)以及Inconel 600等材料的管材制造的蒸發器模擬體,經長期運行表明新13號合金耐蝕性(點蝕、應力腐蝕等)遠優于18-8不銹鋼,也優于低碳Incoloy800和Inconel600合金,特別是并不承受工作應力的18-8型不銹鋼支撐管的腐蝕(SCC、PC等)破損非常嚴重。



二、力學性能等其他性能


    1. 力學性能


   新13號合金的室溫和高溫力學性能如下表,由表中數據可知,此合金的力學性能接近于超低碳Incoloy800合金,且隨固溶處理溫度的提高而降低。


表 2-16.jpg


    2.  物理性能


     新13號合金的物理性能見表 2-2-18 


表 2-18.jpg


   3. 熱加工及成型性能   


    新13號合金的熱塑性試驗結果見圖 2-2-44 和 圖 2-2-45 。盡管此合金較1Cr18Ni9Ti不銹鋼稍低,但仍具有良好的熱變形性能,易于熱加工。實驗室試驗和生產實踐表明,合金適宜的段、軋熱加工溫度為1000~1150℃。新13號合金易于冷加工,其冷作硬化傾向低于1Cr18Ni9Ti,見圖 2-2-46 。在設置制造過程中的冷、熱成型性能類似一般奧氏體不銹鋼,其蒸發器U型傳熱管中小R者需經消除應力處理。


圖 2-44.jpg

圖 2-45.jpg

圖 2-46.jpg


   4. 焊接性能  


   此合金可焊性低于18-8不銹鋼,但當選用的填充金屬合金焊接工藝時可獲得滿意的焊接結果。此合金的抗裂性能與00Cr20Ni32AlTi和0Cr15Ni75Fe相當。為了獲得良好的可焊性并保證合金的優良耐應力腐蝕性能,合金中的雜質磷量應嚴加控制。此合金可采用焊接不銹鋼的通用方法進行焊接,無特殊困難。


   5. 熱處理工藝  


   此合金熱處理工藝簡單,經固溶處理后快冷即可,但蒸發器中U型傳熱管彎曲半徑較大者也需要進行消除應力處理。



三、應用


  新13號合金耐蝕、力學性能等優良,熱處理工藝簡單,冷、熱加工,焊接等工藝性能良好,可以生產板、管、絲、帶、鍛件等冶金產品。此合金主要用于壓水堆核電廠的蒸汽發生器的傳熱管,也可用于化學、石化等工業中耐應力腐蝕的各種熱交換器等換熱設備。



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