镍基合金提高耐腐蚀性能

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1、镍基合金提高耐腐蚀性能镍基合金提高耐腐蚀性能GD.Smith，SDKiser，JRCrum，CSTassen国际超合金集团，美国多年以来，现代的石油精炼行业仍然依靠经验来为各种设备选择制造材料。这种选择关键的一点就是要在最低的成本和最简单的生产条件限制的前提下，保证满足设备最基本的耐腐蚀性能的要求。石油精炼工厂的工程师们在设备优化设计、生产条件、材料选择等方面动足了脑筋，达到了一个很高的水准，但工厂特定的腐蚀问题仍然存在。这些腐蚀问题存在于整个行业中，通常某个工厂针对某件设备探寻其解决措施很难取得成功，也不会了解到其它工厂为此所做出的努力。有时在一些独一无二的设计中，应用镍基合金来解决腐蚀问

2、题，但总是基于应用一些特殊的合金成分在解决某一类特定的腐蚀问题方面的特长表现。利用镍基焊接材料以保证现场制造、维护、检修的质量和可靠性的好处是显而易见的。近期以来，随着硫含量超标的原油应用逐渐增多，以及产能往往都超出设计指标，导致应用传统材料和方法解决腐蚀问题感到越来越力不从心。美国西海岸一家炼油厂经过观察发现，超量的高硫酸性原油进入到脱盐设备，导致更多浓缩的氯化物进入到常压塔中，而在常压塔中氯化物水解生成盐酸从而导致常压塔、塔顶冷凝器以及它们之间连接管线的腐蚀。过去那些含硫气氛造成的腐蚀破坏，使炼油厂的工程师们非常谨慎，唯恐应用了一些没有经过实验室充分试验和生产现场检验的合金材料。本文记述

3、了最近几家炼油厂选用镍基合金解决腐蚀问题，并通过实验室试验证明对他们的选择是正确的。先前人们都低估了某些特定的镍基合金和焊接材料在高达593℃（1100oF）环境下的抗硫化性能，现在它们的这种特性被证实了。对镍基合金这种耐蚀特性了解的越多，就越能推动其在石油精炼行业得到更广泛的应用，使用镍基合金可以为炼油行业制造更持久耐用的设备。图1炼油厂加氢处理设备，Ni-Fe-Cr合金应用场合之一，体现了其抵抗PTASCC的出色性能表1列出了本文涉及的几种合金和焊接材料的成分。在加热管、传输管道、热交换器以及气冷设备等应用实例中，材料的选择通常都经历了一个从碳钢到不锈钢再到镍基合金的过程。这主要是因为很

4、多镍基合金材料在一定的温度范围内既可以耐受常规腐蚀、点蚀、聚合硫酸（PTA）应力腐蚀开裂（SCC）又可以耐受氯化物应力腐蚀开裂。遗憾的是大多数常规材料在260℃-480℃（500oF-900oF）温度范围内，不能耐受所有这些形式的腐蚀。根据这些腐蚀的产生机制，表2总结了一些常用镍基合金的耐蚀性能和局限性。在480℃（900oF）温度条件下，INCONEL825合金是抵抗所有这些腐蚀最有效的合金，其合金成分决定了其具有超强的耐蚀性能：钼和铬使其具有耐常规腐蚀和点蚀的能力，镍使其具有耐氯化物应力腐蚀开裂的能力，而钛的稳定化作用保证了其耐PTA应力腐蚀开裂的能力。图2室温下18-18-2钢接触聚合

5、硫酸一小时后产生的晶间裂纹图3一个炼油厂FCC系统的膨胀接头组件镍基合金在下列情况下具有重要的防腐蚀作用：·抑制环烷酸腐蚀·降低PTASCC和氯化物SCC程度表1合金和焊接材料的组分合金CFeNiCoMoCrNbTiMnSi其它C0.5Mo钢0.3基体－－0.5－－－0.70.3－2.25Cr1Mo钢0.15基体－－1.02.25－－0.40.3－5Cr0.5Mo钢0.1基体－－0.65－－0.50.3－9Cr1Mo钢0.1基体－－1.09－－0.5－－410不锈钢0.15M基体—－－13－－1M1M－410S不锈钢0.08M基体—－－13－－1M1M－304不锈钢0.08M基体9－－19－

6、－2M1M－309不锈钢0.2M基体14－－23－－2M1M－316不锈钢0.08M基体12－2.517－－2M－－316L不锈钢0.03M基体12－2.517－－2M1M－317不锈钢0.08M基体13－3.519－－2M1M－321不锈钢0.08M基体11－－18－－2M1MTi=5×C347不锈钢0.08M基体11－－18－－2M1MCb=10×CMONEL4000.3M1.665－－－－－1.10.5M32CuINCOLOY25-6Mo—4525－6.520－－－－0.9CuINCOLOY8000.034632－－20－0.41.5M1M0.2AlINCOLOY800H0.07453

7、2－－21－Al+Ti=0.30-1.20INCOLOY800HT0.084532－－21－Al+Ti=0.85-1.20INCOLOY8030.074035－－27－0.40.80.50.3AlINCOLOY3300.074335－－19－－－1.25－INCOLOYDS0.104038－－18－0.21.22.3－INCOLOY8250.05M2842－3.022－1.0－－－INCOLOY8640.03