什么是Inconel 625？

Inconel 625 是一种密度为 8.4 g/cm 的镍基高温合金3，熔点1290-1350°C，良好的耐无机酸腐蚀性能，在氧化和还原环境中对各种腐蚀性介质具有良好的耐腐蚀性。
625 合金在许多介质中表现出优异的耐腐蚀性。 它在氯化物介质中表现出优异的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀能力。

指定为 UNS N06625 或 W.Nr。 Inconel 2，也称为 4856.625，合金 625，是一种镍铬钼合金，添加了铌，它与钼一起强化合金的基体，无需强化热处理即可提供高强度。 该合金能承受广泛的恶劣腐蚀环境，特别耐点蚀和缝隙腐蚀，具有优异的疲劳强度和对氯离子的耐应力腐蚀开裂性。 Inconel 625 可用于化学加工、航空航天和海洋管道、污染控制设备和核反应堆。 它通常可用于温度高达 980 °C [1800 °F] 的氧化服务。

Inconel 625 无缝管，ASTM B444 UNS N06625,19mmx3.5mmx5620mm。

化学成分

Inconel 625焊接颈法兰（RTJ & RF）和Inconel 625管件

物理特性

Inconel 625 产品几何形状和相关标准

用于热交换设备的 Inconel 合金 625 蛇形线圈。

功能C

• 1、对氧化还原环境中的各种腐蚀性介质具有优异的耐腐蚀性。

• 2、优异的耐点蚀性、耐缝隙腐蚀性，无氯化物引起的应力腐蚀开裂。

• 3、对硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等无机酸以及硫酸和盐酸的混合酸表现出优异的耐腐蚀性。

• 4. 对各种无机酸混合溶液具有优良的耐腐蚀性。

• 5、当温度高达40°C时，对各种浓度的盐酸溶液表现出良好的耐腐蚀性。

• 6、具有良好的加工性和焊接性，焊后不易开裂。

• 7. 壁温为 –196°C~450°C 的压力容器的制造认证。

• 8. 通过美国腐蚀工程师协会的 NACE 标准 （mr-01-75） 认证，符合酸性气体服务的最高标准 VII 级。

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Inconel 625 的金相结构

附图标记 625 具有面心立方晶格结构。 当在 625°C 下长时间保持时，碳颗粒和不稳定的四元相析出，转变为稳定的 Ni650 （Nb， Ti） 斜方晶格相。 固溶强化后，Ni Cr 基体中的 Mo 和 Nb 改善了机械性能，但降低了塑性。

Inconel 625 的耐腐蚀性

625 合金在许多介质中表现出优异的耐腐蚀性。 它在氯化物介质中表现出优异的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀能力。 它对硝酸、磷酸、硫酸和盐酸等无机酸具有优异的耐腐蚀性。 它还对氧化还原环境中的碱和有机酸具有耐腐蚀性。 有效抵抗氯化物还原应力腐蚀开裂。 它对海水、盐水和高温具有很高的耐腐蚀性。 焊接时没有灵敏度。 它在静态或重复环境中具有抗碳化和抗氧化性，并且还耐气体腐蚀，包括氯。

硫酸介质：（温度为 80°C）

盐酸介质：（温度为 66°C）

Inconel 625 适用范围：

低碳合金 625 经软化和退火后广泛用于化学加工工业。 优异的耐腐蚀性和高强度使其成为薄的结构件。 625合金可用于与海水接触或机械应力高的情况。

典型应用：

• 1. 涉及氯化物的有机化学过程的组成部分，特别是使用酰氯催化剂时。

• 2、纸浆和造纸工业的蒸煮设备和漂白设备。

• 3、烟气脱硫系统中的吸收器、再热器、烟气入口挡板、风机（湿）、搅拌器、导板和烟道。

• 4. 用于制造酸性气体环境中使用的设备和零件。

• 5.乙酸与乙酐的反应生成。

• 6. 硫酸冷凝器。

精炼 Inconel 625

Inconel 625 不含或较少的铝和钛 通常用电弧炉或非真空感应炉冶炼。 铝和钛含量高的 Inconel 625 在大气中精制时，难以控制元素燃烧的损失，并且存在大量的气体和夹杂物污染，因此应采用真空精制。 为了进一步降低夹杂物的含量，改善夹杂物的分布和铸锭的晶体结构，可以采用溶解和二次重熔的双重工艺。 冶炼的主要手段是电弧炉、真空感应炉和非真空感应炉。 重熔的主要手段是真空自耗炉和电渣炉。
固溶增强合金和铝钛含量低（铝和钛的总量小于 4.5%）的合金锭可以通过锻造打开。 铝和钛含量高的合金通常需要挤压或轧制，然后进行热轧，有些产品需要进一步冷轧或冷拔。 较大直径的合金锭或饼由液压机或高速锻造液压机锻造而成。
精密铸造广泛用于合金化程度高、变形度低的合金，如涡轮叶片和导向叶片。 近年来，定向结晶技术已经发展起来，以减少或去除垂直于应力轴的晶界，并减少或消除铸造合金中的孔隙。 在这个过程中，颗粒沿 XNUMX 个晶体方向生长，产生没有横向晶界的平行柱状颗粒。 定向结晶的主要技术条件是在液相线和实线之间建立并保持较大的轴向温度梯度和良好的轴向散热条件。 此外，为了消除所有晶界，有必要考虑单晶叶片的制造过程。
粉末冶金工艺主要用于生产沉淀强化和氧化物分散增强的 Inconel 625。 这个过程使不可变的 Inconel 625 被赋予可塑性甚至超塑性。
Inconel 625 的性能与合金的微观结构密切相关，而合金的微观结构则由金属的热处理控制。 Inconel 625 通常需要热处理。 沉淀强化合金通常进行固溶处理和时效处理。 固溶强化合金仅通过固溶处理进行处理。 根据合金的不同，在时效处理之前可能需要 XNUMX 或 XNUMX 次中间处理。 固溶处理的目的是将 XNUMX 相溶解到合金基体相中，以便在时效过程中均匀沉淀γ和碳化物（Co 基合金）等增强相，另外 XNUMX 是获得合适的晶粒尺寸，可用于实现高温蠕变和蠕变断裂性能。
固溶处理温度通常为 1040~1220°C。 广泛使用的合金通常在 1050~1100°C 下进行时效处理。 中间处理的主要作用是在晶界处沉淀碳化物和γ膜，改善晶界条件。 同时，根据合金的不同，还会析出较大的 γ 相，以与时效过程中析出的细γ相形成合适的组合。 时效处理的目的是在过饱和固溶体中均匀沉淀γ相和碳化物（钴基合金），以提高高温强度。 老化温度一般为 700~1000°C。

合金 625 在高温下的热膨胀系数。

Inconel 合金 625 （UNS N06625） 的热膨胀系数如下：

• 系数 A – 瞬时热膨胀系数 x 10-6（英寸/英寸/°F）;

• 系数 B – 平均热膨胀系数 x 10-6（英寸/英寸/°F） 70°F 至指定温度。 因子 C – 从 100°F 到规定温度（英寸/70 英尺）的线性热膨胀。 它们在高温下的值显示在下面的 XNUMX 表中。

• 
  

合金 625 的热膨胀系数 （70°F – 500°F）

* 温度：显示温度，°F。

合金 625 的热膨胀系数 （550°F – 1000°F）

* 温度：显示温度，°F。

合金 625 的热膨胀系数 （1050°F – 1500°F）

* 温度：显示温度，°F。

合金 625 的导热系数和热扩散率

TC 是以 Btu/hr-ft-°F 为单位的热导率，TD 是以英尺为单位的热扩散率。2镍合金 625 （UNS N06625） 在高温/小时下的 TC 和 TD 的标称系数如下 10 个表所示。 需要注意的是，由于成分的变化和分析数据的偏差，可能存在 ±XNUMX% 的不确定性。

Inconel 625 焊接工艺和分析

镍合金的焊接性分析

镍合金具有单向结构，焊接过程中会出现宏观和微观裂纹。 因此，Inconel 625 焊接中最常见的缺陷是热裂纹。 它主要是由硫、铅、磷或低熔点金属混合引起的，在高温下引起严重脆化。 特别是，与镍铁相比，硫和磷共晶的熔点非常低，当焊缝结晶时，低熔点的共晶液膜保留在晶界区域。 此外，由于热量输入大，焊接接头会过热，晶粒会很粗。 一些熔点低的共晶晶体集中在粗柱状颗粒的边界处，强度低，脆性强，在焊接应力作用下容易发生高温开裂。
焊接中必须避免的另一个 XNUMX 缺陷是气孔。 镍合金的熔池很厚，流动性差。 当焊缝快速冷却时，更容易出现气孔。 氧、氢、氮、二氧化碳和一氧化碳在熔融液态镍基合金中的溶解度非常高，但在固态下溶解度显著降低。 当镍基合金的焊接过程由高变为冷时，焊接金属中的气体发生变化，在溶液中的溶解度也降低。 流动性差的液态镍中的游离气体在焊缝凝固之前不能完全溢出并形成气孔。 此外，由于流动性差，很容易出现炉渣介导的缺陷。
结晶开裂是焊接热裂纹的一种，之所以得名，是因为它一般发生在焊缝结晶后期的固液线温度范围内。 Inconel625 焊接对晶体裂纹的敏感性很高，主要是因为微量元素硫、磷和碳在结晶过程中积累在晶界处。 碳促进硫和磷的分离。 但是，焊缝中含有大量的镍，在晶界位置很容易形成硫化镍。 镍和硫化镍混合物的熔点仅为 630°C 左右，属于低熔点共晶，使晶粒变弱。 由于它们的相互作用，在拉应力的作用下，沿着焊缝中的晶界产生裂纹。
采取了各种措施来消除 Inconel 625 焊接中的晶体开裂。 首先，焊接前的清洁非常重要。 用砂轮研磨或用丙酮擦拭，去除表面的氧化膜、油污和其他污染物，避免硫磺。 磷和其他杂质污染到熔池中。 二、制定合理的焊接工艺参数，采用小焊接电流和焊接热输入。 最终，抗裂性可能会得到改善。 优良的焊接材料。

冷裂纹

与晶体裂纹相比，Inconel 625 几乎不易产生焊接冷裂纹。 这是因为它在焊接过程中或焊接后不会引起冷裂纹。 Inconel 625 中所含的氢含量非常稀有，通过加强气体保护，可以有效减少焊接过程中氢气的扩散。 沉积金属。 Inconel 625 含碳量低，固化倾向低，可抑制焊后马氏体变形，避免脆性。 此外，Inconel 625 具有一定的可塑性，当焊接后冷却至室温或更低时，其可塑性可以抵抗产生的收缩应力。 温度的降低可以防止冷裂纹的形成。

气孔

镍基合金 Inconel 625 对氢和氧形成的孔非常敏感。 氧在镍中的溶解度随着温度的降低而降低。 当温度从 1720 °C 下降到 1470 °C 时，氧的溶解度从 1.18% 降低到 0.06%。 析出的氧迅速与镍结合，形成氧化镍。 然而，在熔化区附近，液态镍中的氢会还原氧化镍中的镍并形成气孔。
焊接前必须通过严格的清洁和气体保护来实现孔隙率的减少。

焊接方法

考虑到现场施工的特点，采用TIG背衬+焊条电弧焊填充盖法。 氩弧焊时，背面应充满氩气，以防止合金元素氧化。
3. 焊接材料的选择
焊接材料的选择是根据化学成分、机械性能、使用条件和焊接条件。 对于镍合金焊接，应选择与母材合金系统相同的焊接材料。
考虑到国内一些厂家的焊接材料质量不稳定，建议使用进口焊接材料或上海电力、四川大西洋品牌的焊接材料。

焊接材料的干燥

使用前，必须按照产品说明书将焊条干燥。 干焊电极储存在约 100~150°C 的恒温箱中。 焊工收到焊条时，必须使用经过认证的保温筒来接收焊条。 如果接收时间超过 4 小时，则会重新发射，但重新发射的次数不应超过 2 次。 焊条的烘烤温度。

施工环境

在高温管道施工过程中，如果焊接环境处于以下条件下，焊接前应采取有效的保护措施（如篷布、加热等），否则禁止焊接。

• （1） 当环境温度低于 0°C 时。

• （2）对于手工焊接，风速大于8m/s。 对于钨极氩弧焊，风速大于 2m/s。

• （3）空气的相对湿度不低于90%。

• （4） 雨雪天气。

Inconel 625 碳/合金钢法兰上的堆焊层

在现代石油和天然气工业中，原油和天然气通常从地下深处开采。 这将需要大量各种管道材料。 阀门、泵、法兰、管道、管件。 该液体富含硫化氢 （H）。 2S）、二氧化碳 （CO）2）、氯离子 （Cl–它具有很强的腐蚀性，很容易腐蚀接触的金属表面。 在这种情况下，点蚀和缝隙腐蚀很常见。

原油管道表面缝隙腐蚀的宏观结构。

天然气管道表面点蚀的宏观结构。

管道法兰通常配备碳钢或合金钢材料，在与流体接触的表面上涂有耐腐蚀合金 （CRA） 焊接覆盖层，作为原油或天然气管道系统的主要连接部件。 Inconel 合金 625 是一种常见的耐腐蚀合金，可用于堆焊工艺。 Inconel 625 （UNS N06625） 通过在碳或合金钢基材上沉积一层厚厚的合金，同时保持相对较低的成本，赋予了优异的抗缝隙和点蚀、应力腐蚀开裂和抗氧化能力，尤其是在恶劣的应用中。 堆焊区域可以覆盖法兰孔的内表面、凸起表面以及与流体接触的 RTJ 表面。

Inconel 625 GTAW/TIG 设备，用于碳 钢法兰的堆焊。

CRA Inconel 625 碳/合金钢法兰的堆焊可以通过埋弧焊 （SAW）、保护金属电弧焊 （SMAW）、钨极气体保护焊 （GTAW/TIG）、等离子弧焊、激光焊接和摩擦来完成。 焊接。 由于 SAW 中的稀释率相对较高，沉积物的耐腐蚀性可能会降低。 等离子弧焊、激光焊和摩擦焊需要更复杂、更昂贵的焊接设备。 GTAW/TIG 是 Inconel 625 超焊最广泛和最优的技术。 它以相对较低的成本，在焊接过程中提供稳定的电弧、低稀释和优质的焊缝焊接。 GTAW 的填充金属应为 ERNiCrMo-3.5，符合 AWS A14 或 ASME II SFA-5.14。 它们以产品形式出现，带有裸焊条或直长、盘绕或卷绕式焊丝。

带颈焊接法兰、RTJ 600LB SCH80、ASME B16.5、Inconel 625 堆焊密封在 RTJ 和内径面上。

Inconel 625 （ERNiCrMo-3） 焊丝的常见尺寸包括 Φ0.8mm、Φ0.9mm、Φ1.0mm、Φ1.14mm、Φ1.2mm、Φ1.6mm、Φ2.4mm 和 Φ3.2mm。 最小起订量 （MOQ）：1 公斤。

Yaang Inconel 625 产品：

Inconel 合金 625 板材、板材和带材

一般来说，Inconel 合金 625 板材、片材和带材是根据 ASTM B443/ASME SB-443 制造的。 该材料被指定为 UNS N06625，标称化学成分为 60Ni-22Cr-9Mo-3.5Cb，表明它是一种镍-铬-钼-铌合金。 Inconel 625 合金板、片和带可以供应具有不同热处理条件的一个等级。 1 级（退火）– 该材料通常在高达 1100°F （593°C） 的工作温度下使用。 2 级（固溶处理） – 当需要抗蠕变性和抗破裂性时，材料通常在高于 1100°F （XNUMX °C） 的工作温度下使用。

传统上，铬镍铁合金 625 板、片和带可以根据其厚度进行松散定义或澄清。 板材 – 厚度≥ 0.188 英寸（4.8 毫米），热轧或冷轧，尤其是冷轧板为 0.188 英寸（4.8 毫米）~ 3/8 英寸（9.5 毫米）。 板材 – 提供热轧和冷轧条件，厚度为 0.018 英寸（0.46 毫米）~ 0.188 英寸（4.8 毫米）。 带材 – 厚度为 0.005 英寸（0.13 毫米）~ 0.018 英寸（0.46 毫米），仅在冷轧条件下提供。 合金 625 板通常具有剪切或切割边缘，而片材和带材通常具有剪切或狭缝边缘。 切割方法包括机械加工、磨料切割、粉末切割、惰性电弧切割、等离子火炬切割等。

Inconel 合金 625 法兰

根据 ASME B625.16 制造的 Inconel 合金 5 法兰在标准规范中被归类为 3.8 组材料。 它可以分为两个等级：7、150、300、400、600、900、1500 和 2500。 带轮毂的法兰，如焊颈法兰、滑入法兰、螺纹法兰、承插焊法兰和 LWN，均按照 ASTM B564 Gr 制造。 编号 N06625; 没有轮毂的法兰，如百叶窗或平面，可以由 ASTM B564 Gr.N06625 锻件或 ASTM B443 Gr.N06625 板制成。

铬镍铁合金 625 法兰应始终以退火状态供应。 退火状态的合金 625 不应在 538°C 以上的温度下使用，因为暴露于 760°C ~ 645°C 的范围内后，室温下的冲击强度会显着降低。 Inconel 合金 625 管法兰的典型压力和温度额定值如下表所示。

合金 625 法兰压力温度额定值 150 级和 300 级

* 温度：°C; 工作压力：bar。

除非另有说明，否则通常提供 1 级。

冷拔合金 625 管可以根据客户的要求配备抛光光亮表面或酸洗哑光表面。 特别是 UNS N06625 小口径和轻质管广泛用于热交换器和热交换器。 仪表管。 “小直径”是指外径为 1-1/4 英寸（31.8 毫米）或更小。 另一方面，“轻质壁”是指指定壁厚为 3% 或小于指定外径的管材。

测试和检查

• 静水压试验：外径为 625 毫米或更大、壁厚为 3.0 毫米或更大的合金 38 管（无缝和冷加工）应根据 ASTM B829 进行测试。 UNS N06625 1 级和 2 级的允许纤维应力分别为 30 ksi [207 MPa] 和 25 ksi [172 MPa]。

• 尺寸检查和外观检查：外径、壁厚、内径、长度、直线度、平头、光洁度和表面外观。

• 拉伸试验 （ASTM E8） 和硬度试验 （ASTM E18）。

• 可以指定超过 213 种无损检测 （NDT）：PMI、超声波检测 （ASTM E426）、涡流检测 （ASTM E571/EXNUMX）。

合金 625 管重量

合金 625 管的重量可以使用以下公式计算：W = （D – t） * t * 0.0246615 * F * L。 W：管子重量，kg。 D： 管外径， mm. t： 管壁厚度，mm。 F：修正因子，1.075。 L：管长，米。

不同温度下的最大许用应力、拉伸强度和屈服强度

退火状态下的合金 N06625 管材在 1000°F ~ 1400°F 的范围内暴露后，在室温下的冲击强度会显着降低。 当用于根据 ASME 锅炉和压力容器规范设计的应用时，根据 ASTM B625 UNS N444 制造的合金 06625 管必须在固溶退火状态下提供。 它可以应用于高达 1600°F 的温度。 各种高温下的最大许用应力、拉伸强度和屈服强度的值如下表所示。

• 温度： 金属温度，不超过 °F （°F）。

• MAS：最大允许应力 ASTM B444 UNS N06625 用于 2 级管材，ksi。

• 温度： 金属温度，不超过 °F （°F）。

• TS：拉伸强度 ASTM B444 UNS N06625，用于 2 级管材，ksi。

• 温度： 金属温度，不超过 °F （°F）。

• YS：屈服强度 ASTM B444 UNS N06625 用于 2 级管材，ksi。

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• Inconel 625 合金的热处理工艺

Inconel 625 合金是一种固溶增强耐腐蚀变形高温合金，广泛用于石化、造船和核工业。 由于其 Cr、Mo 和 Nb 含量高，固溶体强化作用强，是一种难以热加工的合金。 初始微观结构对于热处理很重要，主要由热处理控制。 因此，研究合金的热处理工艺以研究其热加工性能非常重要。

1. 测试材料和测试方法

实验合金是通过真空感应熔炼 （VIM） 制备的，化学成分如表 1 所示。
表 1 Inconel 625 合金的化学成分（质量分数）（%）

锭通过均质化、钢坯锻造、轧制等加工成型材。 从这种型材材料中取样，并进行了一系列热处理测试。 具体过程如表 2 所示。
表 2 Inconel 625 合金的热处理工艺

3. 分析结果

在这些热处理样品组中，从再结晶区到非重结晶区的面积比，再结晶的驱动力随着温度的升高而增加，使得非重结晶区的面积随着温度的升高而逐渐减小，再结晶过程变得越来越充分。 低于 975 °C 时，再结晶是不够的。 当温度达到 990°C 或更高时，重结晶完成，重结晶后的颗粒更加均匀，处理时间每延长 0.5 分钟，粒度增加 30 级。 随着温度的升高，颗粒逐渐增加。 在不同加工温度下，用水淬火的样品比风冷的颗粒略小。 在 1000 °C 时，形成大量退火孪晶。
再结晶是通过形成新的微观等轴晶粒来消除变形和内应力的过程。 再结晶的驱动力是回收后的残余应变能。 由于样品本身的变形不均匀，应变能因地而异，再结晶进程的程度也不同。 再结晶越彻底，释放的应变能就越多，从而减少了基体中的残余应力，有利于未来的加工。 在同一样品中，大变形区的再结晶是第一个。 如果大变形区的再结晶充分，则小变形区的再结晶尚未完全进行。 假设不必要地提高温度或延长时间不是一个好主意。 在这种情况下，必须小心，因为微变形区域的再结晶会进一步进行。 同时，大变形区中的再结晶晶粒将继续生长，这可能对后续加工没有用。 因此，由于热处理，合金组织的平衡应变得更加均匀和均匀。
就这种合金而言，金相观察表明，990 °C × 120 分钟和 1000 °C × 60 分钟是更好的前处理热处理工艺。 粒径相对较小，粒径分布更均匀，没有大颗粒。

4. 结论

经过以上测试和分析，得出以下结论：

• （1）由于625合金在轧制过程中的变形和热处理温度的共同影响，晶粒尺寸会随着温度从950°C上升到1030°C而缓慢增加，晶粒尺寸会从8级和9级减小到级。 在相同温度下，水冷中的颗粒比空气冷却中的颗粒略细。

• （2）975°C以下重结晶不足，990°C以上重结晶完成。 990 °C × 120 分钟和 1000 °C × 60 分钟是加工前较好的热处理工艺。