Incoloy 800h是一种铁镍基合金,其化学成分如下表1显示。因为铬的质量分数大于12%。也可以叫不生锈的钢铁。由于其优异的性能,在石油化工行业得到了广泛的应用申请。在实践中,Incoloy 800 h氢工况是很常见的,其中抗氢损伤对设备的安全性非常重要。现在对inoloy 800h的抗氢脆性能,尤其是高温性能的研究很少。在高压氢气条件下长期运行时的抗氢损伤能力是的。因此,通过实验对高温高压氢气环境下的服役进行了研究100千赫左右保温800小时后合金的力学性能和显微组织变化并对其抗氢损伤性能进行了分析。

试验材料取自某石化企业约100千赫的氢气。燃气加热炉炉管出口段(最差工况),工作温度50℃,工作压力18。3 MPa,管道中的介质是氢气,加热燃烧液化石油气的炉气以传递热量。检查过程试验材料取自某石化企业约100千赫的氢气燃气加热炉炉管出口段(最差工况),工作温度50℃,工作压力18。3 MPa,管道中的介质是氢气,加热燃烧液化石油气的炉气以传递热量。

拉伸试验在imtron 5869试验机上完成,试验温度为常温和680℃。选择常温矩形进行短比例拉伸样品,高温短时拉伸样品为圆柱形比例样品。冲击试验在JBG-300高温冲击试验机上进行。为保证试验温度,进给速度为51.58,温度波动。在4-2℃移动。试验温度为常温和680℃,试样尺寸为标准样品尺寸56mnlx10 millx 10mill。

沿炉管壁厚方向取一个长方体试样,用砂纸打磨、抛光、丙酮清洗、及时干燥、草酸电解腐蚀。在500倍光学显微镜下观察拍摄。

拉伸试验和冲击性能试验的结果分别见表2和表3。拉伸试验结果与ASTM B 408 409标准进行了比较发现高温短时拉伸的力学性能指标低于提供的数据。据报道,室温下的拉伸力学性能高于标准数据。桌子该材料在室温下具有良好的力学性能,但在高温下具有短期拉伸力学性能能量降低,并出现一定程度的脆化。关于冲击韧性,冲击韧性在常温和高温下都保持较高的值。

在高温下,氢会对钢产生不同程度的氢损伤主要包括氢脆、氢腐蚀和氢致开裂。氢脆氢在该阶段不与钢成分发生化学反应,钢的抗拉强度变化不大,但塑性降低,室温下变脆氢腐蚀是氢在高温高压下扩散到钢中。与钢中的碳结合形成甲烷,积聚在晶界和附近的空隙中。空隙、夹杂物和其他不连续点,形成甲烷空隙,压力不断上升高,形成小裂缝甚至气泡,然后变成更大的裂缝和差距。氢腐蚀也能使钢脱碳。氢腐蚀一般分为潜伏期、快速腐蚀期和饱和期。氢腐蚀前钢的机械性能变化不大。后期用钢会严重减少的机械性能。对机械性能的影响按严重程度排列蠕变(持久强度)、冲击韧性、延展性和拉伸强度。

一般来说,对于长时间在高温下运行的钢材,只考虑蠕变。高温短时的力学性能会随着时间的推移而提高。但显著下降。室温下的机械性能不随时间增加但如果有氢损伤,材料会明显减少。它的机械性能。在该试验中,材料暴露于高温高压下的氢气中,在近100千赫的条件下服役,其间经历了启停压力和温度波动和其他复杂条件。根据力学性能的测试结果可见室温下拉伸性能和冲击性能不明显。

改变;高温下短期拉伸性能下降,表现出一定的脆性。长期高温服役的奥氏体不锈钢,化学转变可能导致晶间碳析出后,高温冲击韧性仍保持较高水平。钢的氢损伤引起的机械性能和力学试验结果与降解特性相比,Incoloy 800h几乎不出现氢损伤,如氢脆和氢腐蚀。

微观取样前,进行内部和外部宏观检查超声波和渗透检验。炉管表面光滑、致密、不明显变形和机械损伤;并且通过渗透超声波检查没有发现裂纹线条、毛孔等缺陷。沿壁厚方向的微观结构如图2所示。金色的该相是完整的块状奥氏体结构,并且存在明显的析出物,数量沿管壁厚度方向依次增加,包括壁呈点状,中壁呈链状,外壁呈条状。在水晶里面或者晶界上有颗粒较大的棱形块体,同时有孪晶有更多的晶体。Incoloy 800h是奥氏体不锈钢,其在室温下的结构如下奥氏体结构。尽管奥氏体结构被认为是双马氏体铁氧体具有更好的抗氢损伤性,但是因为氢原子和金属的作用特性,奥氏体不锈钢在氢的作用下也会发微结构损伤有多种形式。

Incoloy 800h金相组织图中大量的晶界和晶内金属的作用特性,奥氏体不锈钢在氢的作用下也会发微结构损伤有多种形式。析出物主要是C% C6和其他碳化物,它们在奥氏体不锈钢中很长高温作用下产生的。这些碳化物沉淀到一定程度。

晶间结合力降低,易发生晶间腐蚀和应力腐蚀。降低材料的机械性能。碳化物的析出与温度密切相关切,由于炉管采用外部加热方式,所以金相中等尺寸碳化物的析出沿壁厚方向依次增加。在傲世晶粒内部和晶粒间也分布有棱形块体,主要是长期的高温作用也会产生碳化钛等析出物。

此外,发现incoloy 800h的显微组织含有大量的孪,可能是炉管在长期服役过程中由于启动和停止造成的,导致炉管变形,一定程度的塑性变形会奥氏体结构是孪生的。氢是否会增加孪晶有促进作用,据报道氢的存在可以诱发铁素体不锈钢产生多通道孪晶,微裂纹的增长率为1,但奥氏体不锈。目前钢还没有报道,只有一些研究表明氢会缠绕。并且大量的氢聚集在碳化物和析出物之间的界面上,因此在这里引起氢脆成核。在Incoloy 800h的金相组织中没有发现氢。奥氏体不锈钢开裂引起的裂纹、小孔和晶界氢腐蚀产生的甲烷气泡等于马氏体。试验材料incoloy 800h在高温高压下较长,它与氢发生反应。如果发生氢损伤,应该是在金相组织。可以观察到氢致损伤的典型特征,例如气泡和微裂纹。和宏检验和显微金相观察结果表明导致高温下Incoloy 800h显微组织中有大量碳化物析出;氢诱发奥氏体不锈钢的各种组织损伤没有找到典型特征。所以incoloy认为800小时对氢损伤不敏感。

研究了Incoloy 800h材料在高温高压下的性能在氢环境中服役约100千赫后的变化,研究结论这对石化企业制氢装置的长周期安全运行至关重要的参考和指导作用。

(1)力学性能测试结果表明,Incoloy 800h常在温暖的温度下具有良好的机械性能,但是在高温和短时间下具有低拉伸性能,主要是由于高温下碳化物沿晶界析出;

(2)宏观和金相检验结果表明,Incoloy800 h为正常奥氏体组织,高温导致晶界和晶内碳化物有不同程度的析出,未发现氢致显微组织损伤现象;

(3) INEOLOY 800 h具有优异的抗氢脆性能,长期高在高压氢环境中服役,不会发生氢腐蚀和氢致开裂等氢损伤;

(4)高温短时拉伸性能的恶化对材料的使用性能有影响,还需要进一步的研究。返回搜狐,查看更多