Incoloy 800H

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)高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金，化學成分和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度有顯著的提高。在600℃以下的應用場合我們推薦使用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度，并且在700℃以下長時間工作時仍然具有較好的韌性。

810H合金的特點

1. 具有很好的耐還原、氧化、氮化介質腐蝕以及耐氧化還原交替變化介質腐蝕的性能。
2. 在高溫長期應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℃以上時具有高的抗蠕變斷裂強度。

810HP合金的特點

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

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

表1 牌號及標準

Incoloy 800H表2 800H化學成分

表3 物理性能

表4 室溫和高溫典型物理性能

機械性能

以下是相應規(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用場合。
表5 800H和800HP常溫下合金機械性能

表6 不同溫度下的機械性能

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

金相結構

800H和800HP合金為奧氏體固溶強化合金，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 長時間處于700℃以下時會形成γ’相，材料的韌性降低，而800HP沉淀析出γ’相后不會影響材料的韌性。

應力腐蝕開裂敏感性

若固溶處理后處于550-750℃工作溫度范圍內，800H和800HP合金會表現(xiàn)出應力馳豫開裂敏感性。較大的冷加工量和加工過程中的焊接都會在之后的使用過程中提高這種敏感性。在對新的材料機加工或焊接或對使用中的材料焊接修補之前進行一道穩(wěn)定化處理（980℃×3 小時）將能有效地降低應力馳豫開裂敏感性。若要*去除應力馳豫開裂敏感性，焊接母材除了要進行上述的980℃的穩(wěn)定化處理之外還需要增加一道焊后熱處理。當使用同種鐵基或鎳基82 焊接材料時需要875℃×3 小時的焊后熱處理，當使用鎳基合金617 焊接材料時則需要980℃×3 小時的焊后熱處理，熱處理的升溫和降溫速度無嚴格規(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行這種預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/烴重整工藝中的標準選材。

應用范圍

由于在長時間工作中具有高強度和抗碳化、氮化性，800H/800HP合金能應；
用在許多場合，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；
其它應用領域：

1. 乙烯分解管道爐的對流和輻射部分——抗碳化及良好的機械性能；
2. 二氯乙烯裂解管道——抗碳化及耐HCl 和Cl2 腐蝕；
3. 乙酸酐和乙烯酮生產(chǎn)中的裂解管道——高強度，抗碳化，不生成σ相；
4. 氦冷卻的蒸汽系統(tǒng)、高溫反應系統(tǒng)——高強度、抗氦和蒸汽侵蝕；
5. 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，但由于具有高強度，需要大功率的加工設備。
加熱：
1. 在熱處理之前及熱處理過程中應始終保持工件清潔；
2. 在熱處理過程中不能接觸硫、磷、鉛及其它低熔點金屬，否則會損害材料的性能，應注意清除諸如標記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤滑油、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少于0.1%，重油中硫含量應少于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爐中進行熱處理；
5. 也可以在箱式爐或燃氣爐中加熱，但爐氣必須潔凈并以中性至微氧化性為宜，應避免爐氣在氧化性和還原性之間波動，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、鉛及其它低熔點金屬，否則會損害材料的性能，應注意清除諸如標記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤滑油、燃料等污物。
3. 電爐以閉環(huán)溫度控制和無雜質氣氛為佳，也可以采用雜質含量很低的燃氣爐。
4. 爐氣以中性至微氧化性為宜，應避免爐氣在氧化性和還原性之間波動，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，保溫足夠的時間后迅速出爐，在規(guī)定的溫度范圍進行熱加工。當材料溫度降到低于熱加工溫度時，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，因此需要對加工設備進行挑選。冷加工材料應為固溶熱處理態(tài)，并且在冷加工量較大時應進行中間退火；
2. 若冷加工量大于10%，則需要對工件進行二次固溶處理；
3. 請留意前面的“應力馳豫開裂敏感性”內容。
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“應力馳豫開裂敏感性”內容；
4. 在熱處理過程中，材料都必須直接送入已預熱的爐中，并按照前述的加熱過程中必須保持清潔的事項操作。
去氧化皮及酸洗：
1. 高溫合金的表面有一層起保護作用的氧化膜，在空氣中的預氧化能提高材料的耐腐蝕性能，因此在使用時應確認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，推薦使用細晶砂帶或細晶砂輪進行打磨。
2. 在用HNO3/HF 混合酸進行酸洗前必須小心打磨或鹽浴預處理將氧化膜打碎。
機加工
800H/800HP須在熱處理之后進行機加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金標準奧氏體不銹鋼低的切削速度和重進刀進行加工，才能車入已冷作硬化的表層下面。

焊接方面的建議

在對鎳基材料進行焊接時，應遵循以下規(guī)程：
1. 工作場地：工作場地應單獨分開或與碳鋼的加工區(qū)域有足夠遠的距離，盡可能保持清潔，設有隔板并避免兩區(qū)域間通風；
2. 工作服和輔助用品：應佩戴干凈的細紋皮手套，穿著干凈的工作服。
3. 工具和機器設備：應該有鎳基合金和鎳鉻鋼的工具，鋼絲刷應采用不銹鋼材料制成，機器設備如剪切機、沖床、軋機等應該蓋上氈、紙板或塑料紙以防鐵碳金屬掉在機器表面而使加工材料粘上，導致腐蝕。
清理：
需用丙酮對母材焊接區(qū)域的基體金屬和填充合金（如焊條）進行清潔，注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
邊緣準備：
采用機加工，如車、銑、刨，也可以進行等離子切割，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主要是低的熱導率和高的膨
脹系數(shù)，這些特性都要在焊接坡口準備時予以考慮，包括加寬底部間隙（1-3mm），同時由于熔融金屬的粘滯性，在對接焊時應采用更大的坡口角度（60-70°）以抵消材料的收縮。
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不能在工件表面起弧，應在焊接面起弧，以防起弧點導致腐蝕。
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焊、等離子弧焊、手工亞弧焊、金屬極惰性氣體保護焊、熔化極惰性氣體保護焊，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）作為保護氣體。800H/800HP的焊接必須在固溶處理態(tài)進行，并使用不銹鋼絲刷清理干
凈污漬、粉塵和各種記號。