锻扎和铸造耐热镍合金

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1、石油和石化厂中的压力容器、管道、接头、阀门及其它设备使用了许多种类的铁基和镍基材料。其中最常用的是普通碳钢。虽然这种材料经常用于高达900~950℉（482~516℃）的温度条件下，但是大多数的使用温度限制在600~650℉（316~343℃）范围内，因为温度再高就会降低强度，容易产生氧化和其它形式的腐蚀。铁基合金加铬（0.5%~9%）和钼（0.5%~1%）后，最高使用温度可达1200℉（650℃）。由于它们的成本相对低，强度较高，具有耐氧化和阻止硫化的作用，以及在有些情况下它们能适用于耐某些非腐蚀

2、但却削弱其性能的环境（如：氢），从而成为人们选用的材料。不过这些低合金相对于许多Ni-Cr-Fe高合金适用的高温环境而言，耐蚀性还不够强。氢-硫化氢和氨都是最常见的这种同温环境。对于碳钢或低合金钢不适用的领域，最常选用的是18Cr-8Ni奥氏体不锈钢系列。这些合金和18Cr-12Ni钢的优点是能耐许多环境下的腐蚀，以及它们在温度高达1500℉（816℃）时的耐氧化性。温度高于1200℉（650℃）时,它们的强度开始下降，在必须考虑高温强度的场合时，经常使用耐热性更好的合金。在炼油和石化工业所涉及的温

3、度范围内要使用各种不锈钢和耐热合金。本文将讨论温度在1200℉（650℃）以下的各种应用中比较重要的部分，因为它们对于所涉及的行业和这些材料的使用很重要。但是重点将讨论1200℉（650℃）以上各种耐热合金的作用。由于在600℉（316℃）以上几乎不使用铬不锈钢或双相不锈钢，所以本文不论及这些合金。1200℉（650℃）以上所使用的不锈钢和耐热合金主要都与燃烧加热器有关。不过管件、集管、阀门和旋流器等也都是用这些材料制作的，文中将进行探讨。本文还将介绍锻（轧）和铸造耐热合金的应用。除个别情况外，铸造

4、耐热合金通常用于1500℉（816℃）以上，而且几乎是专用于1850℉（1010℃）至2100℉（1150℃）的高温环境。1选择的准则表1为炼油和石化设备中最常用的锻（轧）不锈钢和耐热合金。表2为部分新型锻（轧）合金。表3为最常用的铸造合金。各表中还列出了合金的名义成分。这些表并未给出这类用途的全部合金，但是代表了其中绝大部分。材料工程师从一组材料中进行选择的依据包括一份希望得到的或必须的质量清单。遗憾的是一个选择准则所要求的最佳性能很难全部包括在一份质量清单上，特别是当操作条件有侵蚀性的时候。因此

5、，为了实现所选材料的最佳性能，必须经常做出让步。适用于炼油和石化设备的材料主要选择准则包括以下几个方面，但并非仅限于这些。·机械性能·可加工性·耐蚀性·可获得性·性能的稳定性·成本表1炼油/石化行业中常用的耐热合金及其名义成分质量%合金CrNiFeCoCSiMnAl其它304H199其余0.070.75316H1712其余0.070.752Mo2.5321H1810.5其余0.070.752Ti×C＋N347H1810.5其余0.070.752Nb8×C309H2313.5其余0.070.75231

6、0H2520.5其余0.070.75285H1915其余0.203.50.81253MA2111其余0.081.70.6Ce0.04，N0.173301935其余0.051.21.5800H2031480.080.30.80.3Ti0.3600167670.040.20.26012361140.040.20.261722522120.060.50.51.2Mo9,Ti0.5625226120.050.2Mo9,Nb3.6表2炼油/石化行业中使用的新型耐热锻（轧）合金及其成分质量%合金CrNiFeCo

7、CSiTlAi其它8032734其余0.080.30.40.4HK4M2525其余0.250.750.40.4B0.004HPM2538其余0.151.70.4Mo2,Zr0.05,B0.01,HR1202537其余10.050.60.10.1W2,Mo2,B0.004,Nb7,N0.2HR16028372290.052.70.45AC662733410.05Nb0.08Ce0.6617LCF22521.512.50.080.20.31.2Mo945TM2747230.082.7N0.08Re0.1

8、0602CA25639.50.180.152Y0.8,Zr0.07表3炼油和石化行业中最常用的耐热铸造合金的名义成分和10万小时平均断裂应力名义成分，%断裂应力，磅/英寸2钢种CCrNi其它1600℉(870℃)1800℉982℃2000℉1093℃HK400.4252027001200450HP-45Nb0.452535Nb1.543001750460HP-45NbMA0.452535Nb1.5,Ti,Zr47001850460HP-45NbW0.452535Nb1