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因科洛伊合金种类及应用简介,全是高大上

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Incoloy® 合金是特殊金属公司集团(Special Metals Corporation group of companies)生产并商标注册的一系列超级合金产品。


Incoloy®因科洛伊合金大部分可归类为镍基系合金,具有超常的耐蚀性和高温强度,对于某种特定的化学物质的侵蚀可选用特定的Incoloy,例如,020 合金适用于耐硫酸腐蚀的场合,DS合金适用于炉内为反应性气氛,且热循环次数较多的热处理炉部件。

 

由于Incoloy®合金的Fe含量较高,成本相对较低,使它成为非临界高温应用场景下的理想材料。它的另外一个特点是相对较好可加工性。用户可直接使用原用于加工不锈钢材料的机器和加工工艺对其进行加工处理。

 

Incoloy®合金对海水、卤水、酸气和高氯离子环境的高耐受性,使其成为石油天然气工业最受欢迎的一种材料。Incoloy®合金是目前最严苛化学环境中使用得最多的材料,它的应用场景包含但不限于:各类酸的处理,湿法洗涤,核燃料和反应性气氛的工业炉。

 

由于Incoloy合金类型较多,此处挑选了几个比较典型的Incoloy合金做一简单介绍。

 

Incoloy合金类型简介


INCOLOY ®alloy 020 (UNS N08020):是一种添加Cu、Mo的Ni-Fe-Cr系合金,还添加了少量Nb,用于阻止合金敏化及由敏化带来的晶间腐蚀。020合金对于含盐酸、硫酸、磷酸和硝酸溶液介质的整体性腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀都具有较好的抑制作用。020合金可用于制造汽油、溶剂、易爆物、无机化学品、有机化学品、制药、食品、化学合成物等工业的相关混合罐、工艺管线、酸洗设备、热交换器、泵、阀以及其他工艺设备。

 

INCOLOY® alloy 800( UNS N08800):一种Ni-Cr合金,800合金在高温气氛下仍具有良好的强度、较高的抗氧化性能和抗碳化性能。800合金在液相环境下具有较好的耐蚀性。即使长期暴露在高温下,800合金也能保持稳定的奥氏体组织结构。800合金可用于制造工艺管道、热交换器、渗碳设备、加热元件的铠甲、核电站蒸汽发生器管道。

 

INCOLOY® alloys 800H(UNS N08810) & 800HT®(N08811):是一种Ni-Fe-Cr合金,其化学成分与800合金类似,但耐蠕变断裂强度较800合金有明显提升。800H合金的较高强度,源自对C,Al,Ti含量及匹配的高温退火工艺的精准控制。800H合金可用于化工行业和石化行业、电站的过热器及再加热器管路、工业锅炉、各种热处理设备。

 

INCOLOY® alloy 803 (UNS S35045):是一种Fe-Ni-Cr合金,可用于石化,化工和热加工行业。803合金的Ni和Cr含量高于800H合金和800HT®合金。合金的Ni,Fe,Cr合金比例保持恒定,以保证该合金在1550°F (840°C)到2100°F (1150°C)之间,获得最佳性能。803合金是一种高性价比材料,其高温环境下的抗氧化性能,抗硫化性能和抗碳化性能异常高。803合金具有卓越的高温抗应力断裂强度。除此以外,803合金高耐碳化和高耐周期性氧化特性,使其成为诸多苛刻工作环境下的首选材料,例如用于制造乙烯裂解炉中的热解管路系统。

 

INCOLOY® alloy 825 (UNS N08825/W.Nr. 2.4858):是一种Ni-Fe-Cr合金,添加了微量Mo,Cu和Ti元素。825合金适用于在各种类型的腐蚀性环境下使用,其高的Ni含量,足以阻止氯离子应力腐蚀开裂,Ni与Mo,Cu组合一起,使825合金在含硫酸和磷酸的还原性环境下仍具有足够的耐蚀性,Mo元素也有助于提高合金的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力。足够高的Cr元素含量,可使其耐受各种不同氧化性介质,例如硝酸,各种硝酸盐和氧化性盐。Ti元素的添加(通过适当的热处理)使825合金中的抗敏化合金元素稳定化,从而提高825合金的抗晶间腐蚀能力。


825合金的广谱抗整体腐蚀能力和抗局部腐蚀的能力,使其得到广泛应用。825合金可适用于化工、污染控制、油气回收、制酸、酸洗作业、核燃料再加工和放射性核废料处理相关设备元件的制造。825合金的应用类似于020合金。

 

INCOLOY® alloy 903(UNS N19903):是一种Ni-Fe-Co合金,添加微量Nb,Ti和Al用于析出硬化。在温度不高于800°F(430°C)的情况下,903合金强度高,热膨胀系数较低且稳定。同时,903合金的弹性模量稳定,可耐受较高的耐热疲劳和热冲击,可用于制造燃气涡轮机的环和外罩。

 

INCOLOY® alloy 907(UNS N19907):是一种Ni-Fe-Co合金,添加微量Nb,Ti用于析出硬化。907合金的低膨胀系数和高强度特性,与903合金相似,但它高温缺口冲击韧性性能优于903合金,可用于制造燃气涡轮机的密封、轴和外罩。

 

INCOLOY® alloy 909(UNS N19909):是一种Ni-Fe-Co合金,添加的微量Nb,Ti用于析出硬化,另外还添加了Si。它的低膨胀系数和高强度特性,与INCOLOY903合金和907合金类似。添加Si的目的,在于改善909合金的冲击断裂韧性和拉伸性能,并减少加工次数的限制,并大大缩短热处理时间。它可用于制造燃气涡轮机的叶片、侧支索、密封、各类轴。

 

INCOLOY® alloy 925(UNS N09925):是一种析出硬化型Ni-Fe-Cr合金,并添加了微量Mo和Cu。它兼具析出硬化合金的高强度和优异的耐腐蚀性能。925合金可耐受含有硫化物和氯化物介质的一般性腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂。925合金可用于制造用于酸性气井和石油开采的地表设备和井下设备。

 

INCOLOY® alloy 945 (UNS N09945):是一种耐腐蚀、高强度,时效硬化的Ni-Fe-Cr合金。其Ni含量足以避免应力腐蚀开裂。Ni与Mo,Cu一起,在还原性环境下具有足够的耐蚀性,而高的Cr含量,又使其可以耐受各种不同的氧化性介质,Mo和Nb有助于提高合金耐点蚀和耐缝隙腐蚀的能力。Nb,Ti,Al等元素,在合金的热处理过程中析出Ni3(TiNbAl)型γ’相和Ni3 (NbTiAl)型γ”相,可提高945合金的强度。以上这些性能的组合,可用于油气田中的很多应用场景。由于945合金可耐受硫化物诱导应力腐蚀开裂和硫化氢腐蚀,因此十分适合于制造油气田的井上和井下设备,例如管类产品,阀门,悬吊管,坐落接头,工具接头和封隔器。经冷作加工和时效后,合金的性能可满足扣件、泵轴和高强度管道的要求。

 

INCOLOY® alloy DS :是一种添加少量Si的Ni-Fe-Cr合金,具有优异的高温强度和抗氧化性能、抗碳化性能。Si元素使合金在高温环境下(氧化性或还原性气氛)的抗内氧化能力得到提高,可用于工业炉和热处理炉篮子和底盘及固定装置。

 

INCOLOY® alloy MA956 (UNS S67956):该合金最早是一种用于航天航空业的超级合金,现阶段其应用范围已拓展到其他工业领域。它兼具卓越的强度,可加工性,可在1300°C (2400°F)高温下长期暴露下的耐高温性。INCOLOY® alloy MA956卓越的性能源自独特的机械合金化工艺,通过这种工艺,它能把细小的氧化钇颗粒均匀分布到高耐蚀的Fe-Cr-Al 合金组织结构中。


在1300°C (2400°F)以下,该合金具有卓越的的抗高温氧化能力,和令人咋舌的接近熔点温度1482°C (2700°F)下的抗蠕变断裂强度。厚截面型钢可在1370°C (2500°F)下服役。典型的工业化应用包括炉辊,辐射管,炉子消声器,流化床干馏炉,热处理炉篮子,网状金属带,隔热罩,烧嘴,热电偶的传感器管,柴油发动机的燃烧膛部件。



INCOLOY合金应用示例



The excellent machinability of INCOLOY alloy 945 is a very important factor in the fabrication of complex gas well components (Photo courtesy of FMC Petroleum Equipment Group)

解释:INCOLOY  945合金优良的机械加工性能特点,对复杂气井组件的制造中是非常重要(图片来源:FMC石油设备集团)




INCOLOY alloy 945 machined bars and forgings intended for fabrication of high performance components for service in aggressive environments in the oil and gas industry。



INCOLOY MA956 ---Turbine Nozzle for WR24 7 Engine

INCOLOY MA 956 应用于WR247涡轮发动机喷嘴


Diagram of a twin spool jet engine. The high-pressure turbine is connected by a single spool to the high-pressure compressor (purple)- and the low-pressure turbine is connected to the low-pressure compressor by a second spool (green).


一片来自Turbo联合RB199引擎上的涡轮叶片组件(Turbine blade from a Turbo-Union RB199 jet engine)


注:涡轮叶片是燃气涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件。高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧器,以维持引擎的工作。


为了能保证在高温高压的极端环境下稳定长时间工作,涡轮叶片往往采用高温合金锻造,并采用不同方式来冷却,例如内部气流冷却、边界层冷却、抑或采用保护叶片的热障涂层等方式来保证运转时的可靠性。


在蒸汽涡轮发动机和燃气涡轮发动机中,叶片的金属疲劳是发动机故障最主要的原因。强烈的震动或者共振都有可能导致金属疲劳。工程师往往采用摩擦阻尼器来降低这些因素对叶片带来的损害。


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