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Ultra Alloy 825在苛刻腐蚀性环境中的应用

Ultra系列产品提供了优良的耐湿腐蚀能力,包括我们的主要产品Ultra 904L和Ultra 254SMO,以及针对特定应用的多种替代产品。当设计工程师知道Core 304L/4307或Supra 316L/4404这样的等级不足以应对其应用环境中的湿腐蚀挑战时,Ultra系列成为了最佳选择。该系列的最新产品是镍基合金Ultra Alloy 825,它在含硫的酸性环境中具有良好的耐腐蚀性,在这种环境中,对于氢和硫化氢(H2S)引起的开裂具有优异的抵抗力。

Ultra Alloy 825适用于多种苛刻的工况环境,尤其适用于海上油气管道,炼油厂,加热盘管,热交换器,储罐和洗涤塔中的组件。它还在食品,化工和核工业中具有潜在用途。


钛稳定化的镍基合金

Ultra Alloy 825是钛稳定化的镍基合金,并添加了铜。它包含约40%的镍(见下表1),并具有奥氏体微观结构。当在不锈钢可能对此现象敏感的温度下使用时,钛稳定化及其低碳含量可降低形成碳化铬析出的风险。因此,这使得Ultra Alloy 825对晶间腐蚀较不敏感。


选用Ultra Alloy 825应对酸性气体挑战

在石油和天然气工业中,根据存在的硫化氢(H2S)含量,通常被分类为“甜性”或“酸性”环境。甜性环境是指不含或可忽略不计的硫化氢。酸性环境是指含有大量的硫化氢。


由于天然气在全球能源结构中的占比逐年增加,且全球天然气储量中很大一部分是含有大量硫化氢的酸性气体,因此越来越需要考虑酸性气体环境对选材的要求。硫化氢的存在是一个特别的挑战,因为它容易引起钢材的腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂(SSC),特别是在油气管道中常见。


酸性气田除在腐蚀性的环境工况外,可能还需要在高达260°C的温度和高达1,700 bar的高压下开采。因此材料选择成为整个开采成功的关键因素。至关重要的是要实现成本效益,并满足对耐腐蚀性和强度的需求,以确保在30年使用寿命内的可靠运行。这是Ultra Alloy 825能提供的独特优势。


石油和天然气行业长期以来一直在酸性环境中使用Ultra Alloy 825作为零部件和设备。原因是该合金具有优异的抗硫化物应力腐蚀开裂性能。根据ISO 15156-3(NACE MR0175),固溶退火和冷加工的Ultra Alloy 825适用于酸性环境中最高232°C的任何组件或设备,对氯化物浓度和pH值没有限制,硫化氢的分压不超过2 bar(30 psi)。如果温度不超过132℃,则可以不受分压限制地使用。


耐局部腐蚀性能

考虑到其在不同环境中的耐腐蚀性,Ultra Alloy 825具有非常好的耐酸性,例如硫酸,磷酸,硝酸和有机酸。在含有还原酸的溶液中,钼(Mo)和铜(Cu)的添加还增强了其耐腐蚀性。该合金还对含钠(Na)和氢氧化钾(KOH)的碱性溶液具有良好的耐腐蚀性能。


Ultra Alloy 825的另一个好处是具有更高的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力-见右表2。尽管如此,在这些条件下要获得较高的耐腐蚀性能,我们建议使用Ultra 254 SMO。这是一种特殊合金,广泛用于长期暴露于海水,烟道气和漂白剂的环境中,例如船用脱硫,纸浆和造纸行业等。


抗应力腐蚀开裂(SCC)

由于镍含量高,Ultra Alloy 825在氯化物侵蚀和碱性的环境中具有很高的抗应力腐蚀开裂(SCC)的能力。通过在非常苛刻环境的ASTM G36测试,暴露在含45%的氯化镁(MgCl2)沸腾溶液中24小时以上不会发生应力腐蚀开裂(见右表3)。


良好的机械和物理性能

如下表4所示,Ultra Alloy 825具有良好的机械性能,包括良好的屈服强度和抗拉强度。它可以在中高温度(+540°C)到低温的温度范围内使用。


加工性能

与其他类型的镍基合金一样,Ultra Alloy 825具有良好的延展性,可以使用常规方法加工。

对于热处理,加工后在950°C下进行退火,然后进行快速空冷或水冷。Ultra Alloy 825可以使用常规的加工设备,会发生加工硬化。


焊接

Ultra Alloy 825易于焊接,常规焊接方法,例如:

•SMAW,MMA

•GTAW,TIG

•GMAW,MIG / MAG

•SAW

焊接前无需预热,可以使用匹配的填料焊接材料。 


产品类型包括卷材,板材和线材

奥托昆普在位于瑞典Avesta的炼钢车间连续铸造高质量的Ultra Alloy 825板坯。这意味着我们可以为大型项目提供具有竞争力的交货时间的大量产品。


热轧和冷轧卷材的最大宽度为1,500mm,重量可达12吨以上。这种比普通四尺卷材更宽的优点,能够提高管材制造商的生产效率。同时,用卷材生产的产品公差也有所提高。我们也了解到某些客户需要更厚的板材。因此,我们还提供了中厚板的Ultra Alloy 825,厚度最大为40mm,可以满足客户从一个供应商处对卷材和板材的需求。


在瑞典的Fagersta和英国的Sheffield工厂生产线材,线材的尺寸为5mm~27 mm。


酸性环境应用的最佳选择

Ultra Alloy 825在腐蚀性极强的苛刻应用中作为不锈钢的重要替代品,已经有很多成功的案例。非常适用于帮助石油和天然气行业的OEM和运营商应对开采酸性气田的挑战。但是在最终选择材料之前,至关重要的是要对特定工况环境进行仔细分析,并进行适当的测试,以确保有成本效益且持久的解决方案。


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