Inconel693合金(UNS N06693)

INConEL 693 ( UNS N06693 )/W.Nr.2.4642

INConEL 693合金(UNS N06693)是冶韓金屬出品的新型合金,它提供了以前的鎳基合金無法達(dá)到的抗高溫腐蝕性能。對設(shè)計者而言特別感興趣的是該合金抗金屬粉塵化的能力。INCONEL693合金提供了在現(xiàn)有生產(chǎn)的所有合金中Z佳的耐化工和石化環(huán)境中的金屬粉塵化的能力。典型的693合金含60.5%鎳、29%鉻和3.1%鋁。限定化學(xué)成分見表1。向它的前輩inconle690合金一樣，該合金的高鉻含量賦予它優(yōu)異的氧化和硫化抗力。然而，693合金中額外添加的3.1%鋁較大的改進(jìn)了粉塵化和其它形式的高溫腐蝕的抗力。693合金是被美國ZL4.882.125保護(hù)的。

物理和熱性能 INConEL 693合金的一些物理性能見表2。該合金從室溫到2100?F 和 1150?C的熱特性見表3。彈性模量（楊氏模量）的數(shù)值的確定是由動力學(xué)方法在室溫到1500?F and 800?C之間得到的。

機(jī)械性能

INConLE 693 有優(yōu)異的機(jī)械性能。

蠕變與斷裂性能 693

合金在較高溫度下表現(xiàn)了優(yōu)異的斷裂強(qiáng)度。INConEL 693合金與其它同類通常用在高溫服役條件合金的斷裂性能的比較見圖2的Larson-Miller圖。693合金在1200?F (649?C) to 1800?F(982?C)的蠕變斷裂強(qiáng)度見圖3。

熱穩(wěn)定性 INConEL 693合金通常被用在溫度在1000?到1400?F

(538?到760?C)之間的服役條件。從表6、7和8可以明顯看到該合金表現(xiàn)出了良好的熱穩(wěn)定性。用來測試這些數(shù)據(jù)的INConEL 693棒是熱軋并在1850?F (1010?C)退火30分鐘后水淬。然后實(shí)驗(yàn)樣品在爐中加熱到暴露的溫度并保溫到注明的時間然后空冷到室溫。需在較高溫度實(shí)驗(yàn)的樣品隨后被重加熱到實(shí)驗(yàn)溫度。

高溫腐蝕抗力 693合金表現(xiàn)了對金屬粉塵化（一種非常具有侵略性的滲碳形式，能夠引發(fā)材料在非常短的暴露時間就失效）的超級抗力。已知含還原性介質(zhì)（如一氧化碳和氫氣）會導(dǎo)致金屬在較高溫度粉塵化。圖4 和5表明693合金與其它廣泛用在此環(huán)境的合金相比具有巨大的抗此類侵蝕的優(yōu)越性。 693合金在含硫的氧化和還原性氣氛中均有良好的抗硫化能力。同樣，該合金在暴露在溫度直到1100?C（2012?F

）的富氧介質(zhì)如玻璃粉和熔融混合物中時表現(xiàn)的相當(dāng)好。

INConEL 693合金在高溫下的各種介質(zhì)中提供優(yōu)異的抗腐蝕侵蝕能力。該合金在空氣中溫度直到1200?C (2192?F)時提供優(yōu)異的舒緩反應(yīng)能力。該合金同樣抗潮濕中的空氣氧化

在暴露在1000?C (1832?F)含氫甲烷和二氧化碳的介質(zhì)里是該合金也表現(xiàn)了優(yōu)異的抗?jié)B碳能力。

加工制造 INConEL 693合金可以用現(xiàn)有的技術(shù)加工成型。其成型和機(jī)加工特性與INConEL 600 和 690類似。693合金的加工硬化反應(yīng)見圖9。 693合金在暴露在中等溫度(1000?to 1400?F, 538? to760?C)下時會析出第二相。這些相的存在會降低合金的延展性和沖擊性能。所以在加工制造和成型過程中必須特別小心避免在此溫度范圍較長時間的停留。已在中等溫度長時間暴露

的693合金的部件在進(jìn)行成型或使用前應(yīng)該進(jìn)行退火熱處理以再固溶這些有害相。

焊接

INConEL 693合金對匹配和異種接頭都表現(xiàn)出良好的焊接性。 693合金的部件Z好在退火狀態(tài)焊接。氬弧焊（GTAW或TIG）和氣體金屬弧焊接（GMAW或MIG）是Z常用的工藝。氬氣或氬氣/氦氣混合氣適合做保護(hù)氣體。通常不需要預(yù)熱。 INConEL 53MD焊絲，一種接近匹配成分的焊接產(chǎn)品，通常被用來焊接693合金產(chǎn)品。該產(chǎn)品適合對小或中等斷面（根據(jù)接頭設(shè)計和焊接應(yīng)力不同）通常厚度到1/2英寸。表10給出 了INConEL 53MD焊絲用GMAW工藝堆積的1/2英寸厚板材試樣的性能。焊接參數(shù)為170安培（DCEP）,29伏并使用高標(biāo)準(zhǔn)氬氣流量為35立方英寸/小時進(jìn)行保護(hù)。 對厚斷面或高應(yīng)力接頭或在焊接異種材料時，在焊接件部分使用INConEL 52焊絲或INConEL 617焊絲會更好。焊接工藝為在暴露在服役條件的部分使用INCNEL 53MD或INConEL 72焊絲進(jìn)行2層堆焊。 將要暴露在高溫（如溫度高于1400?F  or 760?C）的693合金部件通常不需要焊 后熱處理。焊接或成型過的部件在要暴露在中溫(1000? to 1400?F, 538 to760?C)時應(yīng)該在成型或焊接后在1742 到1922?F (950?到 1050?C)進(jìn)行2到3小時去應(yīng)力，然后空冷。如果693合金在服役前進(jìn)行預(yù)氧化處理來提高其高溫腐蝕抗力，該處理應(yīng)該在焊接后進(jìn)行以使焊接結(jié)構(gòu)與母材產(chǎn)生同樣的保護(hù)氧化膜。 INConEL 53MD焊絲也會被用做堆焊用途。如，碳 鋼或不銹鋼管板在一些應(yīng)用中可以使用INConEL 53MD焊絲堆焊來替代INConEL 693合金結(jié)構(gòu)。 必須考慮用途、接頭設(shè)計和材料厚度來實(shí)現(xiàn)Z佳的焊接程序。

熱處理

INConEL 693合金是一種固溶單相合金，同樣被按照退火狀態(tài)交貨。693合金的退火的完成是通過加熱到1850?到1950?F (1010?到 1066?C)并保持與其斷面厚度想關(guān)聯(lián)的時間然后通過在空氣或水中快速冷卻（推薦的水淬方法取決于斷面厚度-請冶韓金屬）。

應(yīng)用

石化：合成（煤）氣產(chǎn)品 693合金的應(yīng)用在石化工藝中。特別有意義的是在氨、甲醇和氫生產(chǎn)中的合成（煤）氣。典型的產(chǎn)品是轉(zhuǎn)化爐管、熱電偶套管、熱電偶外鎧、管箍、擋板和閥門部件。INConEL 693合金已經(jīng)被成功使用在合成氣生產(chǎn)的反應(yīng)器上。管箍和擋板也使用693合金制造。693線材被使用在一家氨工廠的難溶錨支撐上。

廢物發(fā)電和生物焚燒爐

INConEL 693合金是一個在700?C (1292?F)以上、燃料灰腐蝕、氯化和硫化能迅速使傳統(tǒng)材料失效的高溫廢物和生物焚燒爐中的侯選材料。693合金可以用來在NOx 工廠保護(hù)過熱壁。該材料可以在實(shí)體或堆 焊條件使用。

熱工過程

因?yàn)槠鋬?yōu)異的在高溫下抗腐蝕侵蝕和退化能力，693合金是高氯或硫存在的熱工設(shè)備和化工過程的侯選材料。催化劑制造工藝中由于存在大量的硫，有可能會使用693合金。

燃燒嘴

693合金可以作為601合金和602C合金在燃燒嘴應(yīng)用中的改進(jìn)合金，它可以經(jīng)受由于新的對低硫燃油的要求而帶來的金屬粉塵化。

高溫燃料電池轉(zhuǎn)化爐

693合金是高溫燃料電池開發(fā)中合成（煤）氣的生產(chǎn)（如電動汽車的燃料電池）的侯選材料。典型的產(chǎn)品形式為帶材和管材。某些燃料電池的設(shè)計中有會帶來潛在金屬粉塵化的氣體成分。在此條件下應(yīng)該會對693合金具有特殊的興趣。