一、 材料基础与牌号
核心成分: 镍-铁-铬基高温合金(镍含量约30-35%),通过钛、铝强化。
牌号对应:
JIS (日本标准): NCF800 (通用型)、NCF800H (高碳,优化蠕变强度)、NCF800HT (优化钛铝含量,提升高温强度)
ASTM/ASME (美标): UNS N08800 (通用)、UNS N08810 (NCF800H)、UNS N08811 (NCF800HT)
EN (欧标): NiCr32Fe (与N08800类似), NiFe30Cr30Nb (接近NCF800H/HT)
二、 核心性能特点
卓越高温性能:
抗氧化/渗碳: 在高达约1100°C的高温环境中,仍能有效抵抗氧化、渗碳及硫化腐蚀,是加热炉管、热交换器的理想选择。
高温强度: 在540°C至870°C温度区间,展现出优异的高温强度与抗蠕变断裂能力(尤其NCF800H/HT更优)。
优秀耐腐蚀性:
通用耐蚀: 对水腐蚀、蒸汽、多种有机酸、碱溶液(除强氧化性酸)及盐类环境具有良好抵抗力。
应力腐蚀开裂: 在含氯离子水溶液及苛性碱环境中,抗应力腐蚀开裂性能显著优于标准奥氏体不锈钢。
良好加工与焊接性:
冷热加工: 可进行锻造、轧制、拉拔等加工(方棒常用热轧/锻造,管子常用热挤压/冷拔)。
焊接性: 焊接性能良好,常用TIG、MIG、手工电弧焊等方法,推荐使用匹配焊材(如ERNiCrFe-8)。
三、 关键生产标准 (核心依据)
方棒 (棒材):
JIS G4902: 日本高温合金棒标准,明确涵盖NCF800、NCF800H、NCF800HT的化学成分、力学性能(室温/高温)、尺寸公差等技术要求。
ASTM B408: 美国标准,规范镍铁铬合金棒材(UNS N08800, N08810, N08811)的生产与检验。
EN 10095: 欧洲耐热钢及合金标准。
管子 (管材):
JIS G4901: 日本高温合金管标准,适用于NCF800系列无缝管。
ASTM B407: 美国镍铁铬合金无缝管标准(对应UNS N08800, N08810, N08811)。
ASTM B163: 镍合金无缝冷凝管标准,有时也适用。
ASTM B515 / B516: 焊接管标准(若适用)。
EN 10216-5: 欧洲承压用无缝钢管技术条件,包含镍基合金管。
四、 核心性能参数范围 (典型值)
密度: 约 7.95 g/cm³
熔点范围: 约 1350°C - 1400°C
室温力学性能 (退火态):
抗拉强度:≥ 520 MPa (约75 ksi)
屈服强度:≥ 205 MPa (约30 ksi)
延伸率:≥ 30%
高温持久强度: 在700°C下,100,000小时断裂强度显著优于普通不锈钢(具体值需查阅标准曲线,NCF800H/HT更优)。
热膨胀系数: (20-1000°C) 约 14.0 - 16.0 μm/m·°C
热导率: (100°C) 约 11 W/m·K
五、 典型应用领域
石化/炼油: 乙烯裂解炉管、转化炉管、辐射管、热交换器管。
化学加工: 高温反应容器、管道、热交换器(涉及酸、碱环境)。
热处理工业: 渗碳炉罐、马弗罐、料筐、辐射管。
能源: 核电蒸汽发生器传热管(特定牌号)、燃气轮机部件、余热锅炉。
其他: 高温紧固件、弹簧(方棒应用)。
六、 采购关键考量点
明确牌号与形态: 清晰区分NCF800、NCF800H、NCF800HT,并确认采购的是方棒还是管子。
指定标准: 严格要求按JIS、ASTM、EN等特定标准生产和检验(如JIS G4902 for 方棒, JIS G4901/ASTM B407 for 管)。
形态与尺寸: 方棒需明确边长、长度、直度等;管子需明确外径、壁厚、长度、公差(无缝/焊接)。
状态: 如热轧、冷拔、固溶退火态等,直接影响性能。
特殊要求: 如高温力学性能保证、晶间腐蚀试验(ASTM A262等)、无损检测(UT, PT)、清洁度要求。
质量证明: 必须索取符合标准的材质证明书(MTC),包含炉号、化学成分、力学性能、热处理、检测结果等。
认证: 特定行业(如压力容器)可能需要材料符合ASME Section II等规范,并持有相应认证。
总结: NCF800系列合金方棒与管子以其卓越的高温强度、抗氧化/渗碳性及良好的耐蚀性,成为苛刻高温工业环境(尤其是石化裂解炉)的关键材料。采购时必须精确锁定牌号、形态、执行标准、规格参数与质量要求,并严格审核材质证明文件,确保材料符合设计规范与应用工况,保障设备的安全性和长寿命运行。理解其性能边界与标准要求是成功采购的关键。
高温合金(又称热强合金、超合金)是一类在高温(通常指600°C以上)环境下仍能保持高强度、抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变等优异性能的金属材料,广泛应用于航空航天发动机、燃气轮机、核工业、石油化工等领域。其牌号体系繁多,主要按基体元素(镍基、铁基、钴基)和强化方式(固溶强化、沉淀强化、弥散强化)分类。以下是一些常见且重要的高温合金牌号:
一、镍基高温合金 (应用最广泛)
固溶强化型:
Hastelloy X (哈氏合金X, UNS N06002):优异的高温强度和抗氧化性,常用于燃烧室部件。
Inconel 600 (UNS N06600):良好的耐热、耐腐蚀性,用于热交换器、炉用部件。
Inconel 601 (UNS N06601):比600具有更好的抗氧化性和高温强度。
Inconel 625 (UNS N06625):出色的抗疲劳、抗氧化和耐腐蚀性(尤其耐氯离子应力腐蚀),应用广泛。
Haynes 230 (UNS N06230):优异的长期热稳定性、强度和抗氧化性。
GH3030 (中国牌号):相当于苏联ЭИ435,固溶强化板材合金。
沉淀强化型:
Inconel 718 (UNS N07718):应用最广泛的高温合金之一,综合性能好,工艺性能优异,用于涡轮盘、叶片、紧固件等。
Inconel 713C:铸造合金,良好的铸造性能和中高温强度,用于涡轮叶片。
Inconel 738LC:高性能铸造合金,用于燃气轮机涡轮叶片。
Waspaloy (UNS N07001):高强度、抗蠕变,用于涡轮盘、叶片。
Rene 41 (UNS N07041):高温强度极高,用于高应力部件。
Rene 80:高性能铸造合金。
Rene 88DT:粉末冶金盘件合金。
Udimet 500 / 700 / 720:高强度铸造/变形合金系列。
Mar-M247:高性能铸造合金,用于叶片。
CMSX-4 / -6 / -10:单晶合金系列,性能顶尖,用于先进发动机涡轮叶片。
PWA 1483 / 1484:普惠公司单晶合金。
RR3000 (Rolls-Royce):罗罗公司单晶合金系列。
GH4169 (中国牌号):相当于Inconel 718。
GH4099 (中国牌号):相当于Inconel 718的改进型。
GH4738 (中国牌号):相当于Waspaloy。
GH4141 (中国牌号):相当于Rene 41。
DD4 / DD6 / DD9 / DD10 / DD32 / DD33 (中国牌号):国产单晶合金系列。
ЭП742 (俄罗斯牌号):镍基铸造合金。
ЖС6К (俄罗斯牌号):镍基铸造合金。
ВЖЛ12У (俄罗斯牌号):镍基粉末冶金合金。
氧化物弥散强化型 (ODS):
Inconel MA754 / MA758 / MA6000:通过机械合金化引入氧化物颗粒(如Y2O3)强化,具有极高的高温蠕变强度。
二、铁基高温合金 (铁镍基)
固溶强化型:
Incoloy 800 / 800H / 800HT (UNS N08800 / N08810 / N08811):良好的高温强度和抗氧化、抗渗碳性,用于热交换管、炉用部件。
Incoloy 825 (UNS N08825):优异的耐腐蚀性,特别是耐酸腐蚀。
RA330 (UNS N08330):高温抗氧化、抗渗碳性优异。
沉淀强化型:
Incoloy 901 (UNS N09901):高强度合金,用于涡轮盘、紧固件。
A-286 (UNS K66286):最常用的铁基沉淀强化合金之一,用于涡轮盘、紧固件、叶片(较低温部分)。
Pyromet 860 (UNS K58600):类似A-286。
GH2132 (中国牌号):相当于A-286。
GH2901 (中国牌号):相当于Incoloy 901。
GH2984 (中国牌号):国产高性能铁镍基合金。
ЭП202 / ЭИ702 (俄罗斯牌号):沉淀强化铁基合金。
ЭК79 (俄罗斯牌号):沉淀强化铁基合金。
三、钴基高温合金
特点:耐热腐蚀(特别是含硫环境)性能优异,高温蠕变强度高,焊接性好。多用于导向叶片、燃烧室衬套等高温静止部件。
典型牌号:
Haynes 188 (UNS R30188):固溶强化合金,综合性能好,抗氧化、耐热腐蚀。
Haynes 25 (L-605, UNS R30605):经典钴基合金,强度高。
Stellite 6 / 21 / 31:司太立合金系列,以耐磨性著称,常用于耐磨涂层和耐磨部件,也具有良好的高温性能。Stellite 21/31耐热腐蚀性好。
FSX-414:铸造合金,用于导向叶片。
MAR-M 509 / 302 / 918:铸造钴基合金系列。
ЭП617 / ЭК88 (俄罗斯牌号):沉淀强化钴基合金。
K40S / K44 (中国牌号):铸造钴基合金。
选择高温合金牌号的关键因素
使用温度: 不同合金的最高使用温度差异很大。
承受应力: 是静态负载、动态负载还是循环负载?
环境: 氧化气氛?还原气氛?含硫、钒等腐蚀性介质?热腐蚀风险?
部件类型与工艺: 铸造件?锻造件?板材?是否需要焊接?粉末冶金?
成本: 钴基、单晶镍基等成本很高。