Udimet 90高温合金热轧板：抗硫化腐蚀性深度解析

Udimet 90高温合金热轧板：抗硫化腐蚀性深度解析

在高温、高应力且面临恶劣腐蚀环境的严苛工况下，材料的选择关乎设备寿命与安全。镍基高温合金Udimet 90以其卓越的综合性能脱颖而出，尤其在热轧板形态下，其优异的抗硫化腐蚀能力成为其在关键领域应用的基石。

一、 Udimet 90：高温环境下的多面手

Udimet 90是一种通过γ'相强化的镍-铬-钴基沉淀硬化型高温合金。其核心优势在于：

高强度与韧性兼备： 在高达约815°C的温度下仍能保持出色的抗蠕变和抗疲劳强度。

卓越的高温稳定性： 组织稳定，不易发生有害相变。

关键防护：优异的抗氧化与抗硫化腐蚀性能。

二、 硫化腐蚀：高温环境中的“毒气”侵蚀

硫化腐蚀是工业领域（如石化、能源、航空发动机）普遍存在的严重问题，尤其在含硫燃料燃烧或含硫化合物加工环境中。其本质是金属与含硫气体（如H₂S, SO₂, S蒸气）在高温下发生反应：

硫原子渗透： 硫化物气体吸附在金属表面并分解出活性硫原子。

硫化物形成： 硫原子向内扩散，与合金中的金属元素（尤其是镍、钴、铁，也包括铬）反应生成金属硫化物（如Ni₃S₂, CrS）。

保护膜破坏： 形成的硫化物通常疏松多孔、易剥落、内聚力差，无法形成有效的保护屏障。这导致：

金属基体持续暴露在腐蚀介质中。

腐蚀产物体积膨胀导致应力开裂。

腐蚀速率远高于单纯的氧化腐蚀。

三、 Udimet 90热轧板的抗硫化腐蚀“铠甲”

Udimet 90热轧板之所以能有效抵御硫化腐蚀的侵袭，源于其精妙的合金设计：

高铬(Cr)含量 (~19%)： 这是其最核心的防护盾牌。

形成保护性氧化铬(Cr₂O₃)膜： 在高温氧化/硫化环境中，铬优先氧化，形成一层致密、稳定、附着力强的Cr₂O₃氧化膜。这层膜能有效阻隔硫原子向合金内部的扩散，显著减缓硫化反应的发生速率。

提高硫化物的稳定性： 即使局部发生硫化，富铬区域倾向于形成更稳定、保护性稍好的铬硫化物（如CrS），而非快速生长、破坏性强的低熔点镍硫化物（如Ni₃S₂，其熔点仅约645°C，易导致灾难性的“热腐蚀”）。

镍(Ni)基体 (~55-60%)：

镍本身具有一定的耐还原性硫腐蚀能力。

作为基体，为合金提供了良好的高温强度和塑性，支撑保护性氧化铬膜的形成与维持。

钴(Co) (~15-20%)：

增强固溶强化效果，提高高温强度。

改善抗氧化和抗硫化性能，对保护性氧化膜的稳定性有积极作用。

铝(Al) (~1.5%) & 钛(Ti) (~2.5%)：

主要形成强化相γ'，提升高温强度。

铝也参与形成保护性的Al₂O₃膜（尤其在局部区域），与Cr₂O₃膜协同作用，增强防护能力。

热轧工艺的影响：

致密化结构： 热轧过程通过高温大变形量加工，显著消除铸造缺陷（如疏松、气孔），获得致密均匀的板材结构，减少了硫化物优先侵蚀的薄弱点。

晶粒细化与取向控制： 热轧及后续热处理可优化晶粒尺寸和取向，有助于形成更完整、粘附性更好的保护性氧化膜，提升整体耐蚀性。

四、 关键应用领域

Udimet 90热轧板的卓越抗硫化腐蚀性，使其成为以下极端环境的理想选择：

航空发动机： 燃烧室部件、涡轮外环、高温紧固件等，承受高温燃气（含硫杂质）冲刷。

燃气轮机： 燃烧室衬套、过渡段、喷嘴导叶等，面临含硫燃料燃烧产物的侵蚀。

石化与能源： 高温高压阀门、反应器部件、裂解炉管、烟气处理系统关键部件等，接触含硫油气或工艺气体。

工业炉具： 高温夹具、炉辊、传送带等，在含硫气氛中长期服役。

五、 使用注意事项

尽管性能优越，仍需注意：

温度窗口： 其最佳抗硫化腐蚀性能在约650°C至900°C范围内表现突出。温度过低，保护膜形成缓慢；温度过高（尤其超过约950°C），保护膜可能失效，硫化腐蚀急剧加速。

环境成分： 极高浓度的硫分压、还原性气氛（低氧分压）或存在熔融盐（如硫酸盐引发的热腐蚀）会极大挑战其耐蚀极限。

应力状态： 高工作应力可能加速硫化腐蚀进程。

总结：

Udimet 90高温合金热轧板凭借其富含铬的合金设计（形成关键的保护性Cr₂O₃膜）以及铝、钴等元素的协同作用，结合热轧工艺带来的致密均匀组织，在650°C至900°C的高温范围内展现出卓越的抗硫化腐蚀性能。这使得它成为航空发动机、燃气轮机以及石化能源等领域中，应对含硫高温腐蚀环境挑战的可靠材料解决方案，确保了关键设备在极端条件下的长寿命与安全运行。其价值在于为工程师提供了在“硫害”肆虐的高温前线构筑坚实防线的利器。

上海商虎有色金属有限公司主要生产以下几类产品：

镍基合金

英科耐尔合金：Inconel600、Inconel601、Inconel617、Inconel625、Inconel686、Inconel690、Inconel713C、Inconel718、Inconel X-750 等。

因科洛伊合金：Incoloy20、Incoloy330、Incoloy800（H、HT）、Incoloy825、Incoloy925、Incoloy901、Incoloy903、Incoloy840、IncoloyA-286 等。

其他镍基合金：如 GH2302、GH706、GH1016、GH1035、GH1040、GH1131、GH1139、GH1140、GH203、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132 等镍基合金板材、棒材、管材等。

哈氏合金：Hastelloy B、Hastelloy B-2、Hastelloy B-3、Hastelloy C-4、Hastelloy C-22、Hastelloy C-276、Hastelloy C-2000、Hastelloy G-30、Hastelloy G-35 等。

蒙乃尔合金：Monel400、Monel R405、Monel K500。

特种合金：Tellite6B、W-21、Co-50、K403、K418 等。

精密合金：1J21、1J22、1J27、1J31、1J50、1J79、1J85、2J85、3J01、3J09、3J21、3J53、4J28、4J29、4J32、4J33、4J36、4J42、4J50 等。

高温合金

铁镍基高温合金：除了上述提到的部分合金外，还有 Nimonic PK25 等。

其他高温合金：GH90、GH159、GH605、GH738、GH2747、GH3030、GH3039、GH3044、GH3128、GH4099、GH5188、MP35N 等。

特殊不锈钢及超级合金

超级双相不锈钢：2507/S32750 等。

双相不锈钢：2205/S32205 等。

其他特种合金：包括软磁材料、永磁材料、钴基合金（如 Haynes 230）、钛合金等，具体如 1J117 耐蚀软磁合金。