[發明專利]耐腐蝕性制品和制備方法

有效

• 申請號: 201580039071.5
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN106660124B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 黃申妍;R.迪多米齊奧;R.B.雷巴克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;B22F3/15;B22F3/17;B22F3/20;B22F3/24;B22F9/04;C22C33/02;C22C38/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;周李軍

公開了一種制品和形成所述制品的方法。所述制品具有包含納米結構鐵素體合金的表面。所述表面包括多個納米特征，所述多個納米特征包括布置在載鐵合金基質中的釔和鈦的復合氧化物。在所述表面的載鐵合金基質包括約5重量%?約30重量%鉻，和約0.1重量%?約10重量%鉬。此外，在所述表面的納米結構鐵素體合金中的χ相或σ相的濃度為小于約5體積%。所述方法一般包括以下步驟：研磨，熱機械固結，退火，和隨后在阻礙χ和σ相在表面的納米結構鐵素體合金中形成的速率下冷卻。

背景

本發明總體上涉及納米結構鐵素體合金和由這種合金制得的制品。更具體而言，本發明涉及具有良好耐腐蝕性的納米結構鐵素體合金表面的制品，及形成所述制品的方法。

在通常與油氣提取裝置相關的酸性和酸環境中使用的設備部件中選擇材料尤其重要。酸氣井可以含有二氧化碳、氯化物、硫化氫和游離硫，且可以在高達400℃的溫度下操作。這種類型的腐蝕環境要求仔細設計合金使得部件能夠在其服務壽命中保持其結構完整性。

常規耐腐蝕性鋼包括鐵素體、奧氏體，和鐵素體/奧氏體雙相鋼。一般地，鐵素體鋼具有在含氯化物環境中的改進抗應力腐蝕開裂性，但強度相對低。奧氏體和雙相鋼具有良好耐腐蝕性、低至中的強度，但具有較差的抗應力腐蝕開裂性。

鎳基超合金具有高強度、耐腐蝕性和抗應力腐蝕開裂性。Ni基超合金一般包括鎳(Ni)，以及其它元素例如鐵(Fe)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)和銅(Cu)。鎳提供對水性氯化物應力腐蝕開裂的抵抗力且提供對堿的抵抗力，而一般加入鐵以降低鎳的使用(合適的話)。鉬和鎢有利于耐點蝕性且提供在還原酸中的總體耐腐蝕性。鉻改進氧化性酸性介質中的總體耐腐蝕性。發現銅有利于非氧化性腐蝕環境中的總體耐腐蝕性。Ni-Fe-Cr-Mo-Cu的相對濃度，以及合金加工和部件的工作歷史，部分確定油氣應用中的總耐腐蝕性。因為較高鎳含量提高原材料的成本，需要鎳含量比典型的超合金更低但具有在酸性和酸環境中優于常規鋼的機械強度和耐腐蝕性的合金。

概述

本發明的一個實施方案涉及制品。所述制品具有表面，且該表面包括納米結構鐵素體合金。所述合金包括布置在載鐵合金基質中的多個納米特征；該多個納米特征包括復合氧化物顆粒，所述復合氧化物顆粒包括釔、鈦，和任選其它元素。布置在表面的載鐵合金基質包括約5重量%-約30重量%鉻，和約0.1重量%-約10重量%鉬。此外，布置在表面的納米結構鐵素體合金中的χ相或σ相的濃度為小于約5體積%。

本發明的另一個實施方案涉及一種方法。所述方法一般包括研磨、熱機械固結、退火和冷卻的步驟。在研磨步驟中，載鐵合金粉末在氧化釔的存在下研磨直到氧化物基本上溶解在合金中。研磨粉末常常在惰性環境下固結，以形成固結部件，其隨后在高于χ和σ相的固溶線溫度退火且在避免形成χ和σ相的速率下冷卻，以形成具有先前所注意到的制品特征的經加工的部件。

附圖簡述：

圖1為根據本發明的一個實施方案的制品的例示性橫截面；

圖2為根據本發明的一個實施方案，鍛造的NFA與兩種基線鋼和Ni基合金718的室溫拉伸性能的比較；和

圖3為根據本發明的一個實施方案，鍛造的和經熱處理的NFA與兩種基線鋼和Ni基合金718在NACE TM0177溶液A (5% NaCl和0.5% CH₃COOH，脫氣)中的腐蝕性能的比較。

詳述

文中所述的本發明的實施方案解決現有技術狀態的所注意到的缺點。本發明的一個或多個具體實施方案在下文描述。為了提供這些實施方案的簡明描述，可以不在說明書中描述實際執行的所有特點。應當了解在任何這種實際實施的開發中，如在任何加工或設計項目中，必須作出許多實施特定的決定以實現開發者的特定目標，例如順從系統相關和商業相關的限制，其可以在各個實施中變化。此外，應當了解開發努力可能是復雜和耗時的，然而是具有本公開的益處的本領域技術人員設計、制備和制造的常規工作。