[發明專利]鎳?鉻?鐵?鉬耐蝕合金和制造的制品及其制造方法

在審

• 申請號: 201580044546.X
• 申請日: 2015-06-22
• 公開（公告）號: CN106661676A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 布萊恩·A·貝克;德貝永蒂·梅特爾
• 申請（專利權）人: 亨廷頓冶金公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C30/02;C22F1/10
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司11111
• 代理人: 吳曉輝,段曉玲

與本申請相關的交叉引用

本申請要求于2015年6月19日提交的美國專利申請號為14/744,515和于2014年6月20日提交的美國臨時申請序列號為62/014,803的優先權，在此以整體引用并入本文。

技術領域

本發明領域涉及適用于酸性天然氣和石油環境中的固溶體強化的鎳-鉻-鐵-鉬耐蝕合金。

背景技術

鎳合金通常能夠經受很多種嚴峻的操作條件，包括腐蝕性環境、高溫和高應力。從工業純鎳到包含多達12或更多合金元素的復合合金，鎳合金用于很多種用途，包括，例如，化學和石油化學工業；紙漿和造紙廠；飛機燃氣渦輪機；蒸汽機輪發電廠；往復式發動機；金屬加工；醫藥應用；太空交通工具；熱處理設備；核能系統；污染控制設備；金屬加工廠；煤氣化和液化系統；汽車工業；和石油和天然氣工業。

深井對于石油和天然氣勘探的未來很重要。深井通常可分為甜的或酸性的，甜井是輕度腐蝕的，酸性的井是高度腐蝕的，包含腐蝕性試劑的混合物，如氫化硫、二氧化碳、氯化物和單體硫。酸性井的腐蝕條件混合有高溫和高壓。因而，對于酸性的石油和天然氣環境，選擇材料以滿足嚴格的耐蝕標準，同時具有優異的機械性能。

鎳-鉻-鐵-鉬合金與石油和天然氣工業中所用的其他材料相比具有優勢，包括高強度、高韌性和優異的耐蝕性。鎳-鉻-鐵-鉬合金包括固溶體合金和沉淀可硬化合金。固溶體合金通常通過固溶體強化和冷加工獲得強度。沉淀可硬化合金通常用于較大的橫截面，通過冷加工不能容易地將其強化，或在較高的溫度下使用，在這種溫度下冷加工的影響不能持續。沉淀可硬化合金主要由于合金基質中第二相的沉淀獲得其強度。沉淀硬化通常是γ'或γ”相通過熱處理沉淀的結果。碳化物和氮化物的形成也可強化沉淀可硬化合金。但是與固溶體合金相比，沉淀可硬化合金有劣勢。因而，沉淀可硬化合金的使用通常局限于固溶體合金不理想的應用。

合金028(UNS N08028/W.Nr.1.4563)，添加鉬和銅的鎳-鐵-鉻合金尤其耐硫酸和磷酸，常用于化學加工、污染控制設備、石油和天然氣井管道、核燃料再處理、酸生產和酸洗設備。合金028的化學組成是，以重量百分比計：Ni:30-32；Fe:最少22；Cr:26-28；Mo:3-4；Cu:0.60-1.40；C:最多0.02；Mn:最多2；S:最多0.03；和Si最多0.70。

設計合金C-276(UNS N10276/W.Nr.2.4819)，添加鎢的鎳-鉬-鉻合金，以在大范圍的嚴峻環境中具有優異的耐蝕性。高鎳和高鉬含量使得合金在還原環境中尤其耐點狀腐蝕和縫隙腐蝕，同時鉻表現出對氧化介質的耐受性。低碳含量減少了焊接過程中的碳化物沉淀以保持焊態結構的耐蝕性。這種合金耐焊接熱影響區中晶界沉淀物的形成，因而使其適合于焊接狀態的大部分化學工藝應用。合金C-276(UNS N10276/W.Nr.2.4819)廣泛用于最嚴峻的環境，如化學加工、污染控制、紙漿和紙生產、工業和城市垃圾處理和酸性天然氣的回收。合金C-276(UNS N10276/W.Nr.2.4819)的化學組成是，以重量百分比計：Mo:15.0-17.0；Cr:14.5-16.5；Fe:4.0-7.0；W:3.0-4.5；Co:最多2.5；Mn:最多1.0；C:最多0.01；V:最多0.35；P:最多0.04；S:最多0.03；Si:最多0.08；和余量為鎳。

合金G-3(UNS N06985/W.Nr.2.4619)，固溶體強化鎳-鉻-鐵-鉬合金，提供了機械性能和耐蝕性的優異組合，被廣泛用于天然氣和石油工業的熱、酸性環境中使用的管材中。合金G-3(UNS N06985/W.Nr.2.4619)的組成限定通常表示為21.0-23.5wt％的鉻，18.0-21.0wt％的鐵，6.0-8.0wt％的鉬，1.5-2.5wt％的銅，最多0.50wt％的鈮+鉭，最多0.015wt％的碳，最多1.5wt％的鎢，最多1.0wt％的硅，最多1.0wt％錳，最多0.04wt％的磷，最多0.03wt％的硫，最多5.0wt％的鈷，和余量為鎳。合金G-3(UNS N06985/W.Nr.2.4619)對氧化的化學品和氣氛具有優異的耐蝕性，并且由于它的鎳和銅含量，還耐受還原性化學品。它還在含氯化物的環境中具有異常的耐應力-腐蝕-開裂性能，具有非常好的點狀腐蝕和縫隙腐蝕耐受性，和良好的焊接性和焊接狀態下的耐晶間腐蝕性。