Incoloy 800H

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Incoloy 800H

合金800H
NS1102/0Cr20Ni32AlTi
Nicrofer 3220H/3220HP
UNS N08810

810H-810HP鐵-鎳-鉻合金

810H合金性能

810H合金是一種含碳、鋁、鈦、硅、錳以及*的(Al+Ti)的固溶態(tài)高強(qiáng)度奧氏體鎳-鐵-鉻合金，化學(xué)成分和800合金相似，其與N800合金的不同處是經(jīng)過特殊的固溶處理（晶粒尺寸≥90μm/ASTM No.5）后，800H合金在600℃以上的抗蠕變斷裂強(qiáng)度有顯著的提高。在600℃以下的應(yīng)用場(chǎng)合我們推薦使用800合金。
由于(Al+Ti)的含量不高于0.7%，合金800H 在600℃以上具有很好的抗蠕變斷裂強(qiáng)度，并且在700℃以下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)仍然具有較好的韌性。

810H合金的特點(diǎn)

具有很好的耐還原、氧化、氮化介質(zhì)腐蝕以及耐氧化還原交替變化介質(zhì)腐蝕的性能。
在高溫長(zhǎng)期應(yīng)用中具有高的冶金穩(wěn)定性。

810HP合金的性能

810HP是一種含碳、鋁、鈦、硅、錳并提高了(Al+Ti)含量的固溶態(tài)高強(qiáng)度奧氏體鎳-鐵-鉻合金，在經(jīng)過特殊的固溶處理（晶粒尺寸≥90μm/ASTM No.5）后得到TiC 沉淀析出相，使合金800HP 在700℃以上時(shí)具有高的抗蠕變斷裂強(qiáng)度。

810HP合金的特點(diǎn)

在700℃以上時(shí)具有的抗蠕變強(qiáng)度，若是材料經(jīng)常性地應(yīng)用于溫度低于700℃的環(huán)境或部分材料長(zhǎng)期處于700℃以下的工況時(shí)，我們推薦使用合金800H。

具有很好的耐還原、氧化、氮化介質(zhì)腐蝕以及耐氧化還原交替變化介質(zhì)腐蝕的性能。
在高溫長(zhǎng)期應(yīng)用中具有高的冶金穩(wěn)定性。

表1 牌號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)

材料牌號(hào)	標(biāo)準(zhǔn) 系列	標(biāo)準(zhǔn)
		化學(xué) 成分	管材		板材	棒材	帶材	焊絲	鍛件
		化學(xué) 成分	無縫管	焊接管	板材	棒材	帶材	焊絲	鍛件
美標(biāo) N08810	ASME （SB）		163 407 829	514 515	409 906	408	409	AWS A5.14	564
國(guó)標(biāo) NS 1102	GB/T	15007	15011	/	2054 15009 15010	/	15008	/	26030
國(guó)標(biāo) NS 1102	NB/T		47019 47047	/	47046	/	/	/	47028

Incoloy 800H表2 800H化學(xué)成分

元素	C	Si	Mn	P	S	Ni
國(guó)標(biāo)NS1102	0.05~0.10	≤1.0	≤1.5	≤0.03	≤0.015	30.0~35.0
美標(biāo)N08810	0.05~0.10	≤1.0	≤1.5	—	≤0.015	30.0~35.0
元素	Cr	Fe	Al	Ti	Mg	Cu
國(guó)標(biāo)NS1102	19~23	余量	0.15~0.6	0.15~0.6	—	≤0.75
美標(biāo)N08810	19~23	≥39.5	0.15~0.6	0.15~0.6	—	≤0.75

元素	C	Si	Mn	P	S	Ni
美標(biāo)N08811	0.06~0.10	≤1.0	≤1.5	—	≤0.015	30.0~35.0
元素	Cr	Fe	Al	Ti	Al+Ti	Cu
美標(biāo)N08811	19~23	≥39.5	0.15~0.6	0.15~0.6	0.85~1.2	≤0.75

表3 物理性能

密度	8.00 g/cm³
熔點(diǎn)	1350~1400℃

表4 室溫和高溫典型物理性能

溫度（℃）	比熱（J/Kg·℃）	熱傳導(dǎo)率（W/mk）	電阻率（μΩcm）	彈性模量（kN/mm2）	常溫至溫度下的膨脹系數(shù)（10-6/K）
0
20	455	11.6	98	198
93
100	472	13.0	102	193	14.4
200	500	15.0	107	187	15.2
204
300	525	16.2	112	180	15.8
316
400	550	17.8	116	173	16.2
427
500	577	19.2	119	166	16.6
538
600	605	21.0	122	158	17.0
649
700	633	22.7	125	151	17.4
760
800	660	24.5	127	144	17.8
871
900	685	26.8	128	136	18.2
982
1000	715	29.0	129	127	18.8

機(jī)械性能

以下是相應(yīng)規(guī)格固溶態(tài)的800H合金和固溶處理態(tài)的800HP合金的性能，其他特殊規(guī)格材料的特殊性能取決于特定的應(yīng)用場(chǎng)合。
表5 800H和800HP常溫下合金機(jī)械性能

合金和狀態(tài)	抗拉強(qiáng)度，MPa	0.2%屈服強(qiáng)度，MPa	延伸率A5，%
板材、管材固溶	≥450	≥170	≥30
鍛件固溶	≥448	≥172	≥30

表6 不同溫度下的機(jī)械性能

溫度（℃）	抗拉強(qiáng)度，MPa	0.2%屈服強(qiáng)度，MPa
室溫	500	170
93		141
100	（425）	140
200	（400）	115
204		113
300	（390）	95
316		93
400	（380）	85
427		83
500	（360）	80
538		77
593		75
600	（300）	75

ISO V 型缺口沖擊韌性
室溫時(shí)的平均值：縱向 ≥150 J/cm2
橫向 ≥100 J/cm2

金相結(jié)構(gòu)

800H和800HP合金為奧氏體固溶強(qiáng)化合金，含有少量沉淀析出的鈦氮化物、碳化物、碳氮化物和鉻碳化物。Nicrofer 3220H 長(zhǎng)時(shí)間處于700℃以下時(shí)會(huì)形成γ’相，材料的韌性降低，而800HP沉淀析出γ’相后不會(huì)影響材料的韌性。

應(yīng)力腐蝕開裂敏感性

若固溶處理后處于550-750℃工作溫度范圍內(nèi)，800H和800HP合金會(huì)表現(xiàn)出應(yīng)力馳豫開裂敏感性。較大的冷加工量和加工過程中的焊接都會(huì)在之后的使用過程中提高這種敏感性。在對(duì)新的材料機(jī)加工或焊接或?qū)κ褂弥械牟牧虾附有扪a(bǔ)之前進(jìn)行一道穩(wěn)定化處理（980℃×3 小時(shí)）將能有效地降低應(yīng)力馳豫開裂敏感性。若要*去除應(yīng)力馳豫開裂敏感性，焊接母材除了要進(jìn)行上述的980℃的穩(wěn)定化處理之外還需要增加一道焊后熱處理。當(dāng)使用同種鐵基或鎳基82 焊接材料時(shí)需要875℃×3 小時(shí)的焊后熱處理，當(dāng)使用鎳基合金617 焊接材料時(shí)則需要980℃×3 小時(shí)的焊后熱處理，熱處理的升溫和降溫速度無嚴(yán)格規(guī)定。

耐腐蝕性

較高的鎳、鉻含量800H/800HP合金具有的抗氧化性，同時(shí)也具有出色的抗碳化、氮化性以及抗硫化氣體腐蝕的能力。在熱處理的升、降溫和保溫過程中將在金屬表面形成一層氧化膜，在材料投入使用前進(jìn)行這種預(yù)氧化能提高抗碳化性能。800H /800HP合金還具有的耐氫腐蝕的能力，800H/800HP合金是氫氣氛/烴重整工藝中的標(biāo)準(zhǔn)選材。

應(yīng)用范圍

由于在長(zhǎng)時(shí)間工作中具有高強(qiáng)度和抗碳化、氮化性，800H/800HP合金能應(yīng)；
用在許多場(chǎng)合，如蒸汽/烴重整工藝中的螺旋管、直管、集汽管、歧管、傳輸管道、催化劑管(低壓) 和冷凝系統(tǒng)管道等；
其它應(yīng)用領(lǐng)域：

乙烯分解管道爐的對(duì)流和輻射部分——抗碳化及良好的機(jī)械性能；
二氯乙烯裂解管道——抗碳化及耐HCl 和Cl2 腐蝕；
乙酸酐和乙烯酮生產(chǎn)中的裂解管道——高強(qiáng)度，抗碳化，不生成σ相；
氦冷卻的蒸汽系統(tǒng)、高溫反應(yīng)系統(tǒng)——高強(qiáng)度、抗氦和蒸汽侵蝕；
熱交換器，換熱管，加熱管等各種管道系統(tǒng)。

加工和熱處理

800H/800HP合金適合于熱加工和冷加工，但由于具有高強(qiáng)度，需要大功率的加工設(shè)備。
加熱：
1. 在熱處理之前及熱處理過程中應(yīng)始終保持工件清潔；
2. 在熱處理過程中不能接觸硫、磷、鉛及其它低熔點(diǎn)金屬，否則會(huì)損害材料的性能，應(yīng)注意清除諸如標(biāo)記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤(rùn)滑油、燃料等污物；
3. 燃料中的含硫量越低越好，天然氣中的硫含量應(yīng)少于0.1%，重油中硫含量應(yīng)少于0.5%；
4. 考慮到溫度控制和保持清潔的需要，在真空爐或氣體保護(hù)爐中進(jìn)行熱處理；
5. 也可以在箱式爐或燃?xì)鉅t中加熱，但爐氣必須潔凈并以中性至微氧化性為宜，應(yīng)避免爐氣在氧化性和還原性之間波動(dòng)，加熱火焰不能直接燒向工件。

加熱：
1. 在熱處理之前及熱處理過程中應(yīng)始終保持工件清潔；
2. 在熱處理過程中不能接觸硫、磷、鉛及其它低熔點(diǎn)金屬，否則會(huì)損害材料的性能，應(yīng)注意清除諸如標(biāo)記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤(rùn)滑油、燃料等污物。
3. 電爐以閉環(huán)溫度控制和無雜質(zhì)氣氛為佳，也可以采用雜質(zhì)含量很低的燃?xì)鉅t。
4. 爐氣以中性至微氧化性為宜，應(yīng)避免爐氣在氧化性和還原性之間波動(dòng)，加熱火焰不能直接燒向工件。
熱加工：
1. 800H/800HP合金的熱加工溫度范圍1200℃～950℃（熱加工量5%或以上），或1050℃-850℃（熱加工量小于5%），冷卻方式為水淬或快速空冷；
2. 為得到性能和抗蠕變性，熱加工后要進(jìn)行固溶處理；
3. 材料可以直接送入已升溫至1200℃的爐中，保溫足夠的時(shí)間后迅速出爐，在規(guī)定的溫度范圍進(jìn)行熱加工。當(dāng)材料溫度降到低于熱加工溫度時(shí)，需重新加熱。
冷加工：
1. 800H/800HP合金的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此需要對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行挑選。冷加工材料應(yīng)為固溶熱處理態(tài)，并且在冷加工量較大時(shí)應(yīng)進(jìn)行中間退火；
2. 若冷加工量大于10%，則需要對(duì)工件進(jìn)行二次固溶處理；
3. 請(qǐng)留意前面的“應(yīng)力馳豫開裂敏感性”內(nèi)容。
熱處理：
1. 800H/800HP合金的固溶處理溫度范圍都是1150℃-1200℃；
2. 為得到大的抗蠕變性，冷卻方式采用水淬，厚度小于1.5mm 的材料也可采用快速空冷；
3. 冷加工或焊接后的穩(wěn)定化處理，參考前面的“應(yīng)力馳豫開裂敏感性”內(nèi)容；
4. 在熱處理過程中，材料都必須直接送入已預(yù)熱的爐中，并按照前述的加熱過程中必須保持清潔的事項(xiàng)操作。
去氧化皮及酸洗：
1. 高溫合金的表面有一層起保護(hù)作用的氧化膜，在空氣中的預(yù)氧化能提高材料的耐腐蝕性能，因此在使用時(shí)應(yīng)確認(rèn)是否需要去除氧化皮。800H/800HP合金的表面氧化物和焊縫周圍的焊渣的附著性比不銹鋼更強(qiáng)，推薦使用細(xì)晶砂帶或細(xì)晶砂輪進(jìn)行打磨。
2. 在用HNO3/HF 混合酸進(jìn)行酸洗前必須小心打磨或鹽浴預(yù)處理將氧化膜打碎。
機(jī)加工
800H/800HP須在熱處理之后進(jìn)行機(jī)加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼低的切削速度和重進(jìn)刀進(jìn)行加工，才能車入已冷作硬化的表層下面。

焊接方面的建議

在對(duì)鎳基材料進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)遵循以下規(guī)程：
1. 工作場(chǎng)地：工作場(chǎng)地應(yīng)單獨(dú)分開或與碳鋼的加工區(qū)域有足夠遠(yuǎn)的距離，盡可能保持清潔，設(shè)有隔板并避免兩區(qū)域間通風(fēng)；
2. 工作服和輔助用品：應(yīng)佩戴干凈的細(xì)紋皮手套，穿著干凈的工作服。
3. 工具和機(jī)器設(shè)備：應(yīng)該有鎳基合金和鎳鉻鋼的工具，鋼絲刷應(yīng)采用不銹鋼材料制成，機(jī)器設(shè)備如剪切機(jī)、沖床、軋機(jī)等應(yīng)該蓋上氈、紙板或塑料紙以防鐵碳金屬掉在機(jī)器表面而使加工材料粘上，導(dǎo)致腐蝕。
清理：
需用丙酮對(duì)母材焊接區(qū)域的基體金屬和填充合金（如焊條）進(jìn)行清潔，注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
邊緣準(zhǔn)備：
采用機(jī)加工，如車、銑、刨，也可以進(jìn)行等離子切割，若采用后者，切割邊
緣（焊接面）一定要研磨干凈平整，允許不過熱的精磨。母材的焊接邊緣大約25mm 寬的區(qū)域必須打磨至光亮金屬變面。
坡口角度：
與碳鋼相比，鎳基合金和特種不銹鋼的物理性能特點(diǎn)主要是低的熱導(dǎo)率和高的膨
脹系數(shù)，這些特性都要在焊接坡口準(zhǔn)備時(shí)予以考慮，包括加寬底部間隙（1-3mm），同時(shí)由于熔融金屬的粘滯性，在對(duì)接焊時(shí)應(yīng)采用更大的坡口角度（60-70°）以抵消材料的收縮。
起弧：
不能在工件表面起弧，應(yīng)在焊接面起弧，以防起弧點(diǎn)導(dǎo)致腐蝕。
焊接工藝：
800H/800HP適合采用傳統(tǒng)焊接工藝與同種材料或其他金屬焊接，如鎢電極惰性氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、手工亞弧焊、金屬極惰性氣體保護(hù)焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊，其中脈沖電弧焊是方案。若采用手工電弧焊，推薦使用（Ar+He+H2+CO2）作為保護(hù)氣體。800H/800HP的焊接必須在固溶處理態(tài)進(jìn)行，并使用不銹鋼絲刷清理干
凈污漬、粉塵和各種記號(hào)。