劉建彬，錢(qián)進(jìn)森，王 揚(yáng)，楊專(zhuān)釗，張智勇

（1.中國(guó)石油技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，北京 100028；2.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，西安710077）

國(guó)內(nèi)外UNS N08825鎳基合金薄板性能對(duì)比試驗(yàn)研究

劉建彬1，錢(qián)進(jìn)森1，王 揚(yáng)1，楊專(zhuān)釗2，張智勇1

（1.中國(guó)石油技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，北京 100028；2.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，西安710077）

為了檢驗(yàn)國(guó)內(nèi)外鎳基耐蝕合金板材的總體性能水平以及國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外較成熟企業(yè)產(chǎn)品的差異，針對(duì)國(guó)內(nèi)外4個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的UNS N08825鎳基合金板材進(jìn)行了理化、金相、耐腐蝕性能等共9方面的對(duì)比試驗(yàn)，并分析總結(jié)了國(guó)內(nèi)外N08825鎳基合金板材的整體性能狀況及差異。結(jié)果表明，國(guó)內(nèi)外4個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的N08825鎳基合金板材的性能及質(zhì)量水平基本相當(dāng)，均能滿(mǎn)足相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。

UNS N08825；鎳基合金板材；耐蝕性能；理化性能

隨著油氣、石化、電力、海洋工程等行業(yè)腐蝕性作業(yè)環(huán)境的逐漸增多，耐蝕合金材料的使用量日益增大，其中鎳基耐蝕合金尤為顯著。國(guó)外對(duì)耐蝕合金材料的研究起步較早，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、完善，產(chǎn)品質(zhì)量可靠性相對(duì)較高；國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)、裝備水平持續(xù)改進(jìn)、完善，所生產(chǎn)的鎳基耐蝕合金板材的質(zhì)量與性能得到大幅提升，產(chǎn)品質(zhì)量可靠性也能有效控制[1-2]。

為了檢驗(yàn)國(guó)內(nèi)外鎳基耐蝕合金板材的總體性能水平以及國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外較成熟企業(yè)產(chǎn)品的差異，筆者選取實(shí)際應(yīng)用較多的具有代表性的UNS N08825鎳基合金板材進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)。

1 試樣準(zhǔn)備及試驗(yàn)方案

從國(guó)內(nèi)外主要4家N08825鎳基合金板材生產(chǎn)廠(chǎng)家現(xiàn)場(chǎng)各截取了一塊樣板，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試樣制備，并對(duì)試樣進(jìn)行了理化、腐蝕、金相等共9類(lèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)類(lèi)型及試樣編號(hào)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)類(lèi)型及試樣編號(hào)

2 試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.1 化學(xué)成分分析

樣品狀態(tài)為碎屑，化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出，A、B、C、D四組試樣化學(xué)成分大體相近，均滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，其中A和B試樣的合金元素含量波動(dòng)相對(duì)較小。

表2 化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果 %

2.2 金相分析

金相分析依據(jù)ASTM E45-13和ASTM E112-12標(biāo)準(zhǔn)[3]，檢測(cè)設(shè)備采用MEF4M金相顯微鏡及圖像分析系統(tǒng)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3及圖1。

表3 試樣金相檢測(cè)結(jié)果

圖1 MEF4M金相顯微鏡圖像分析照片

試樣金相組織觀(guān)察表明，A、B、C、D四組試樣的金相組織均為單一奧氏體組織，滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；晶粒度也均滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，其中試樣C和D的晶粒度（均為9.5級(jí)）明顯高于試樣A和B（5.5級(jí)和6級(jí)），原因是C和D試樣采用了不同于試樣A和B的熱處理工藝；非金屬夾雜物水平基本相當(dāng)，也均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，相對(duì)來(lái)說(shuō)試樣A和B較試樣C和D控制更好一些。

2.3 力學(xué)性能試驗(yàn)

2.3.1 拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A370—2012a[4]，試驗(yàn)設(shè)備采用CMT5105，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 硬度試驗(yàn)

試驗(yàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E384—2011，試驗(yàn)設(shè)備采用KB 30BVZ-FA，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 硬度試驗(yàn)結(jié)果

拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)結(jié)果表明，A、B、C、D四組試樣的強(qiáng)度、硬度、塑韌性指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于熱處理工藝的不同，導(dǎo)致C和D試樣的強(qiáng)度與硬度明顯高于試樣A和B，同時(shí)塑性降低。

2.4 腐蝕試驗(yàn)

2.4.1 晶間腐蝕一

試驗(yàn)根據(jù)ASTM A262—2013 C法標(biāo)準(zhǔn)[5]，樣品狀態(tài)經(jīng)加熱至650℃、保溫1 h的敏化處理，試驗(yàn)設(shè)備采用晶間腐蝕裝置，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 晶間腐蝕一試驗(yàn)結(jié)果

2.4.2 晶間腐蝕二

試驗(yàn)根據(jù) ASTM G28—2002（2008）A 法標(biāo)準(zhǔn)[6]，試驗(yàn)設(shè)備采用晶間腐蝕裝置，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 晶間腐蝕二試驗(yàn)結(jié)果

2.4.3 點(diǎn)蝕試驗(yàn)

試驗(yàn)根據(jù)ASTM G48—2011 A法標(biāo)準(zhǔn)[7]，試驗(yàn)設(shè)備采用點(diǎn)腐蝕裝置，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 點(diǎn)蝕試驗(yàn)結(jié)果

2.4.4 SCC模擬試驗(yàn)

試驗(yàn)根據(jù) NACE TM 0177—2005[8]和 ISO 7539-2標(biāo)準(zhǔn)[9]，試驗(yàn)設(shè)備采用高溫高壓釜，試驗(yàn)溶液及試驗(yàn)環(huán)境分別見(jiàn)表9和表10。

表9 SCC試驗(yàn)溶液

表10 SCC試驗(yàn)環(huán)境

2.4.5 SCC試驗(yàn)

試驗(yàn)根據(jù)NACE TM 0177—2005和ISO 7539-2標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)設(shè)備采用高溫高壓釜，試驗(yàn)條件根據(jù)ISO 15156-3—2009附錄E表E.1第七條，詳見(jiàn)表11。

從上述腐蝕試驗(yàn)結(jié)果可以看出，A、B、C、D四組試樣的耐腐蝕性能（晶間腐蝕、點(diǎn)蝕、SCC）指標(biāo)均滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，所有試樣均未斷裂且拉伸面未見(jiàn)破壞裂紋。但同時(shí)彼此間存在一定的差異，總的來(lái)說(shuō)，試樣A和B的性能指標(biāo)穩(wěn)定性相對(duì)試樣C和D較好一些。

表11 SCC試驗(yàn)條件

3 結(jié) 論

（1）國(guó)內(nèi)外N08825鎳基合金板材的化學(xué)成分、力學(xué)性能均滿(mǎn)足ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求[10]，但國(guó)外N08825鎳基合金的冶煉水平相對(duì)國(guó)內(nèi)較好一些。

（2）國(guó)內(nèi)外N08825鎳基合金薄板的晶間腐蝕（ASTM A262 C法和ASTM G28 A法）試驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足ASTM與NACE標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）國(guó)外與國(guó)內(nèi)N08825鎳基合金薄板點(diǎn)蝕試驗(yàn)試樣平均腐蝕速率分別為0.003 9mm/a、0.013 1mm/a、0.004 9mm/a、0.022 9mm/a，均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，但國(guó)外試樣的耐腐蝕性能穩(wěn)定性相對(duì)較好。

（4）國(guó)內(nèi)外N08825鎳基合金薄板試樣在120℃、140℃、160℃和205℃時(shí)SCC試驗(yàn)結(jié)果為所有試樣未斷且拉伸面未見(jiàn)破壞裂紋，均滿(mǎn)足ASTM G39和ISO 7539-2標(biāo)準(zhǔn)要求。

綜上所述，國(guó)內(nèi)N08825鎳基合金板材的理化性能及耐腐蝕性能與國(guó)外的基本相當(dāng)，但國(guó)外產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性相對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品較好。

[1]吳勇軍，方軼，郎宇平.國(guó)產(chǎn) NS1402（UNS N08825）合金管材的研制[C]∥第十二屆中國(guó)高溫合金年會(huì).成都：中國(guó)金屬學(xué)會(huì)，2011.

[2]王新鵬，羅利陽(yáng)，陳帥超，等.耐蝕合金板材生產(chǎn)流程優(yōu)化研究[J].特鋼技術(shù)，2015（1）：12-16.

[3]ASTM E112，平均晶粒度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法[S].

[4]ASTM A370，鋼制品力學(xué)性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和定義[S].

[5]ASTM A262 Practice C，奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性檢測(cè)規(guī)程[S].

[6]ASTM G28 Practice A，煅制高鎳鉻合金晶間腐蝕敏感性檢測(cè)用試驗(yàn)方法[S].

[7]ASTM G48 Practice A，使用三氯化鐵溶液做不銹鋼及相關(guān)合金的耐點(diǎn)腐蝕和抗縫隙腐蝕試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法[S].

[8]NACE TM 0177，金屬在硫化氫環(huán)境中抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法[S].

[9]ISO 7539-2，金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗(yàn) 第2部分：彎梁試樣的制備和應(yīng)用[S].

[10]ASTM B424，鎳-鐵-鉻-鉬-銅合金（UNS N08825 和UNS N08221）板材、薄板和帶[S].

Comparative Experimental Study on Properties of UNS N08825 Nickel Based Alloy Sheets at Home and Abroad

LIU Jianbin1，QIAN Jinsen1，WANG Yang1，YANG Zhuanzhao2，ZHANG Zhiyong1
（1.China Petroleum Technology and Development Corporation，Beijing 100028，China；2.CNPC Tubular Goods Research Institute，Xi’an 710077，China）

In order to inspect the overall performance level of nickel base corrosion resistant alloy plate at home and abroad and the differences compared with foreign mature enterprise products，some comparative tests were conducted for UNS N08825 nickel base alloy sheets produced by four main manufacturers domestic and abroad from 9 aspects，including mechanical performance test，metallographic microstructure test，corrosion resistance performance test，etc.，it also analyzed and summarized the overall properties and differences of N08825 sheets.The results indicated that the properties and quality of N08825 nickel base alloy sheets of four factories are on same level and can both meet the requirement of related international standards.

UNS N08825；nickel based alloy sheet；corrosion resistance performance；physical and chemical properties

TG113.25 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.04.003

劉建彬（1977—），男，博士，高級(jí)工程師，2009年博士畢業(yè)于北京科技大學(xué)材料加工工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事雙金屬?gòu)?fù)合材料產(chǎn)品與技術(shù)開(kāi)發(fā)以及高端不銹鋼與鎳基合金的研究。

2015-10-22

修改稿收稿日期：2016-02-03

羅 剛