一、 核心定义与概述
Nimofer 6928: 这是一种商业牌号,其化学成分和性能与广泛应用的镍铬铁基高温耐蚀合金 Inconel 690 (UNS N06690) 高度对应。它是一种通过精心设计的奥氏体型固溶强化合金。
热轧棒: 指合金钢锭或坯料在再结晶温度以上通过轧机多道次轧制变形,最终形成的具有圆形截面的棒状产品。热轧工艺赋予其特定的微观组织和力学性能。
核心定位: Nimofer 6928 热轧棒以其卓越的耐高温氧化、耐水介质腐蚀(尤其抗应力腐蚀开裂)及良好的高温强度而闻名,是解决严苛服役环境下材料失效问题的关键选择。
二、 核心化学成分解析 (典型重量百分比%)
镍 (Ni): 含量约为 58-63%。构成合金的基体,提供出色的高温稳定性、塑性韧性基础及抵抗还原性介质和碱性溶液腐蚀的根本保障。高镍含量是抗氯离子应力腐蚀开裂的关键。
铬 (Cr): 含量约为 27-31%。核心作用是形成致密、稳定的氧化铬 (Cr₂O₃) 保护膜,赋予合金卓越的抗高温氧化、硫化及多种强氧化性酸(如硝酸、热浓硝酸)腐蚀的能力。充足的铬含量是其耐蚀性的基石。
铁 (Fe): 含量约为 7-11%。作为主要合金元素之一,有助于降低成本并优化特定的物理和加工性能,同时保持良好的综合性能。
碳 (C): 含量通常控制在 ≤ 0.05%。较低的碳含量对于最大化耐晶间腐蚀能力至关重要,特别是在焊接或敏化温度区间服役时。
铝 (Al): 含量约为 ≤ 0.50%。主要作为脱氧剂存在,也有助于微调高温抗氧化性。
钛 (Ti): 含量约为 ≤ 0.50%。通常与碳结合形成稳定的碳化物,减少碳化铬在晶界的析出,进一步提升耐晶间腐蚀能力。
其他元素: 锰 (Mn)、硅 (Si)、铜 (Cu)、硫 (S)、磷 (P) 等含量被严格控制(通常均在 ≤ 0.50% 甚至更低水平),以保证纯净度,避免对耐蚀性和焊接性产生不利影响。钴 (Co) 含量也极低 (<0.10%),满足核应用的低放射性活化要求。
三、 核心性能特点详解
无与伦比的耐腐蚀性:
抗应力腐蚀开裂: 在高温高压含氯离子、含氧水中(如核电站一回路水、蒸汽发生器环境)表现极其优异,是其最核心的应用优势。
抗晶间腐蚀: 低碳含量和钛的添加使其在焊接状态或敏化态下仍能抵抗晶间腐蚀。
抗全面腐蚀: 对多种酸(如硝酸、磷酸、有机酸)、碱、盐溶液和高温水/蒸汽具有良好的抵抗力。尤其擅长应对强氧化性环境。
耐高温氧化/硫化: 高铬含量确保其在高温空气、燃烧气氛及含硫环境中保持优异的抗氧化和抗硫化能力。
可靠的高温性能:
高温强度: 在 600°C 至 1100°C 范围内,其高温强度和抗蠕变性能显著优于普通不锈钢和许多镍基合金。
热稳定性: 在高温长期服役过程中组织稳定性好,不易析出有害相,性能衰减小。
良好的机械性能(热轧态典型值):
具有较高的室温抗拉强度和屈服强度(例如:抗拉强度 Rm ≥ 550 MPa, 屈服强度 Rp0.2 ≥ 240 MPa)。
保持良好的塑性和韧性(例如:断后伸长率 A ≥ 30%),这对于承受冲击载荷和加工制造(如锻造、弯曲)非常重要。
硬度处于适中范围(例如:HB ≤ 200),兼顾耐磨性和加工性。
优异的制造与加工性能:
热加工性: 热轧、锻造性能良好,需在适宜温度范围(约 950-1200°C)内进行,并注意控制变形速率和终锻/轧温度。
冷加工性: 可进行冷轧、冷拔和弯曲等操作,但因其强度较高、加工硬化速率较快,需采用较大功率设备并可能需中间退火。
焊接性: 焊接性能优良,可采用多种常规焊接方法(如 TIG, MIG, SMAW, SAW)。推荐使用匹配的镍基焊材(如 ENiCrFe-3/ERNiCrFe-7)。需控制热输入和层间温度,焊后通常无需热处理。
四、 典型应用领域 (热轧棒常用于以下关键部件的原材料)
核电工业: 蒸汽发生器管板(核心应用)、堆内构件、控制棒驱动机构壳体、高温螺栓、核废料处理设备。
化工与石化: 强腐蚀性环境(尤其含氯离子、氟离子、苛性碱)下的反应器、换热器、管道、阀门、泵轴、搅拌器轴、紧固件。
环保与能源: 烟气脱硫 (FGD) 系统关键部件、垃圾焚烧炉部件、生物质能装置。
热处理与工业炉: 炉辊、辐射管、马弗罐、料筐、高温夹具。
其他: 纸浆造纸工业中的漂白设备、酸回收系统。
五、 采购员需特别关注的要点
牌号确认与标准: 明确供应商提供的“Nimofer 6928”完全等同于 Inconel 690 (UNS N06690)。要求供应商提供符合的国际/国家/行业标准(如 ASTM B166, ASME SB166, EN 10269, GB/T 15007 等)及具体的交货状态(热轧+固溶?)。
化学成分符合性: 要求供应商提供每批材料的熔炼分析报告(MTC),严格核对关键元素(Ni, Cr, Fe, C, Ti)是否在标准规定范围内,特别是 C 含量必须足够低。
力学性能保证: 确认供应商提供符合标准的力学性能测试报告(拉伸、硬度等)。对于关键应用,可要求增加高温拉伸或冲击韧性测试。
耐腐蚀性验证(按需): 对于特定腐蚀环境(如 SCC),可要求供应商提供相关腐蚀测试数据或引用权威数据库/文献佐证。
供应商资质与经验: 优先选择在高温合金领域有良好声誉、生产设备先进、质量控制体系完善(如通过 ISO, PED, NPT 认证)且具有核电或高端化工供货经验的供应商。可追溯性至关重要。
尺寸与公差: 明确所需热轧棒的直径范围、长度、允许的尺寸公差(圆度、直线度等)以及表面质量要求(如无深度裂纹、折叠、严重氧化皮)。
检测与认证: 明确是否需要第三方检验(如 SGS, BV)以及要求的证书类型(材质证书 3.1/3.2, 特殊过程证书等)。
成本与交期: 镍基合金成本高昂,需综合评估性价比。同时,其生产周期可能较长,需提前规划采购周期,考虑安全库存。
加工与焊接建议: 向供应商索取或要求其提供材料加工(热/冷加工参数)和焊接的推荐工艺指南。
总结:
Nimofer 6928 (Inconel 690) 热轧棒是一种为解决极端腐蚀(尤其应力腐蚀开裂)和高温氧化问题而生的高性能镍基合金材料。采购员在选型时,必须深入理解其高镍铬低碳的核心成分设计及其带来的卓越性能,特别是其在核电和苛刻化工环境中的不可替代性。严格把控供应商资质、材料标准符合性(化学成分、力学性能)、可追溯性和必要的检测认证,是确保采购材料满足最终严苛应用要求的关键。在成本与可靠性之间找到最佳平衡点,是采购成功的重要考量。
上海商虎有色金属有限公司 主要分类及代表性牌号
一、 镍基高温合金(应用最广泛)
常见国际牌号:
Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H
Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀,但也具高温性能)
Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)
Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)
Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720
Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263
Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230
Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214
Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002
CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)
其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)
中国牌号 (GH系列):
变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188,实为钴基), GH5605 (对应L605,实为钴基)
铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金,钴基)
粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102
单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407
铁镍基高温合金(以铁、镍为主要基体)
常见国际牌号:
Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)
Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)
A-286 (Fe-25Ni-15Cr,应用广泛)
N155 (Multimet)
19-9 DL
中国牌号 (GH系列):
变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基,常被归类讨论)
铸造合金: K213, K214
钴基高温合金
常见国际牌号:
Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)
Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31
Ultimet
FSX-414
MAR-M 509, MAR-M 302
E1, X-40, X-45, WI-52
中国牌号:
变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)
铸造合金: K640 (系列牌号,如K640M),DZ40M
司太立合金: STL6, STL12, STL21等。