高温合金焊管1Cr13Al4圆棒百科解析

高温合金焊管1Cr13Al4圆棒百科解析

1. 材料定义与分类
1Cr13Al4 是一种铁素体不锈钢，属于节镍型高温抗氧化合金。其名称中：

"1" 表示碳含量≤0.15%（实际约0.08-0.12%）

"Cr13" 代表铬含量12-14%

"Al4" 指铝含量3.7-4.3%
铝元素的加入显著提升高温抗氧化性，适用于800℃以下耐热场景。

二、核心生产标准

(1) 基础材料标准

中国国标：GB/T 1221《耐热钢棒》

美国标准：ASTM A276/A276M（对应牌号405）

成分要求（关键元素范围）：

C≤0.15%, Si≤0.60%, Mn≤0.60%

Cr: 12.0-14.0%, Al: 3.7-4.3%

P≤0.035%, S≤0.030%

(2) 焊管加工标准

焊接工艺：
采用TIG（钨极惰性气体保护焊）或激光焊，确保焊缝无氧化。

热处理规范：
焊后需进行 780-850℃退火处理，消除应力并稳定铁素体组织。

尺寸公差：
参照GB/T 14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》或ASTM A269，外径公差通常控制在±0.1mm。

三、关键性能特点

(1) 高温性能

抗氧化性：
在800℃持续使用时，表面形成致密Al₂O₃/Cr₂O₃复合氧化膜，抗氧化等级达ASTM A级。

抗蠕变能力：
600℃下抗拉强度保持率＞70%，适用于低压热交换部件。

(2) 机械性能

室温强度：
抗拉强度≥500 MPa，屈服强度≥275 MPa，延伸率≥20%。

硬度：
退火态硬度≤HB 200，易于切削加工。

(3) 耐蚀性

耐大气腐蚀性优异，但耐酸碱腐蚀性弱于奥氏体不锈钢（如304），不推荐用于酸性环境。

焊接区域需注意 475℃脆化倾向，避免长期在400-550℃服役。

四、典型应用场景

高温热交换系统：
锅炉换热管、过热器支撑件（工作温度≤800℃）。

汽车排放系统：
排气管法兰、EGR冷却器壳体（耐废气高温腐蚀）。

工业炉具：
热处理炉内支架、燃烧器喷嘴等非承重耐热部件。

五、采购评估要点

认证文件：

质保书需包含材质报告（光谱分析）、力学性能测试、水压/气密性检测。

表面质量：

圆棒表面应无裂纹、折叠；焊管内外壁需抛光至Ra≤0.8μm。

特殊要求：

若用于承压环境，需提供第三方探伤报告（按GB/T 5777标准）。

六、局限性说明

不适用领域：
强腐蚀介质环境、低温冲击工况（铁素体钢低温韧性差）。

焊接注意事项：
需采用同材质焊丝（如ER409），避免异种钢焊接导致的裂纹风险。

本解析依据现行国标及国际规范整理，具体采购需以实际工况技术协议为准。

镍铬合金是一个大家族，根据其具体的成分（尤其是镍、铬的比例，以及添加的其他关键元素如钼、铁、铝、钛、铌、钨等）和应用（耐高温、耐腐蚀、电阻加热、特殊性能），可以分为不同的类别和牌号。

以下是上海商虎一些主要的镍铬合金类别及其常见牌号：

一、耐腐蚀合金/镍基耐蚀合金

这类合金以优异的耐各种腐蚀介质（酸、碱、盐、氧化、还原）而闻名，也常兼具良好的高温性能。

Inconel 系列 (通常含镍量 > 50%，铬 14-23%，添加 Mo, Nb, Cu 等)：

Inconel 600： 基本型，耐高温氧化、耐腐蚀（特别是碱），抗氯离子应力腐蚀开裂。常用。

Inconel 601： 高铬高铝，抗氧化性极佳，尤其适用于高温氧化和渗碳环境。

Inconel 625： 含钼和铌，耐点蚀、缝隙腐蚀、氯化物应力腐蚀开裂，高强度，焊接性好。应用极其广泛。

Inconel 617： 含钴，高温强度高，抗氧化性好，用于燃气轮机等极端高温环境。

Inconel 718： 含铌和钛，可通过时效硬化获得超高强度，同时具有良好耐腐蚀性和焊接性。应用最广泛的高强高温合金之一。

Inconel X-750： 时效硬化合金，高温强度高，抗氧化性好。

Inconel 690： 高铬（~30%），特别耐高温水腐蚀和应力腐蚀开裂，广泛用于核工业。

Incoloy 系列 (通常含铁量较高 > 10%，镍 30-45%，铬 19-23%，添加 Mo, Cu 等)：

Incoloy 800/800H/800HT： 耐高温氧化和渗碳，耐硝酸、苛性碱腐蚀，应用广泛（炉管、换热器）。H/HT 为高碳型，高温蠕变强度更好。

Incoloy 825： 含钼和铜，耐硫酸、磷酸及应力腐蚀开裂，特别适用于含硫环境。

Incoloy 925： 时效硬化合金，高强度，耐腐蚀（类似 825），用于油气工业。

Hastelloy 系列 (以耐强还原性酸和苛刻环境闻名，通常含高钼)：

Hastelloy C-276： 全能型耐蚀合金，耐强氧化和还原性酸、混合酸、卤化物、局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）。极其常用。

Hastelloy C-22： 比 C-276 更高的铬含量，耐氧化性介质和局部腐蚀更好，焊接性更优。

Hastelloy C-2000： 含铜，耐氧化性酸和还原性酸性能均衡。

Hastelloy B-2/B-3： 高钼，专为耐强还原性酸（如盐酸、硫酸）设计，但耐氧化性介质差。

Hastelloy X： 耐高温氧化和燃气腐蚀，高温强度好，用于燃烧室部件。

Monel 系列 (以镍铜合金为主，部分牌号含铬)：

Monel K-500： 镍铜合金添加铝钛时效硬化，高强度，耐海水腐蚀。本身不含铬，但常与镍铬合金并列讨论。

二、电热合金/电阻合金

专门设计用于制造电加热元件，要求在高温下具有高电阻率、稳定的电阻值、良好的抗氧化性和足够的高温强度。镍铬比是关键（如 80Ni-20Cr）。

Cr20Ni80： 中国牌号，最常用的镍铬电热合金之一（80% Ni, 20% Cr）。对应国际上的 Nichrome 80。

Cr15Ni60： 中国牌号（60% Ni, 15% Cr），含铁量较高，成本较低，使用温度稍低。

Cr30Ni70： 中国牌号（70% Ni, 30% Cr），使用温度更高

Nichrome： 国际通用名称，常见牌号：

Nichrome 80： 对应 Cr20Ni80。

Nichrome 60： 对应 Cr15Ni60。

Nichrome 70： 含铁量低，性能更优。

Nichrome C： 更高铬含量，抗氧化性更好。

Inconel 600/601： 虽然主要归类为耐蚀/高温合金，但其电阻特性也使其常用于制造高品质或特殊要求的加热元件。

三、高温合金/超合金

专为极端高温环境（如涡轮发动机）设计，要求极高的高温强度、抗蠕变、抗氧化和抗热腐蚀性能。

变形高温合金：

Inconel 718： 如前所述，应用最广泛。

Inconel 625： 如前所述。

Inconel 617： 如前所述。

Inconel 713C： 铸造合金，但也常用于变形制品。

Haynes 230： 高铬高钨，抗氧化性极佳，高温强度好。

Waspaloy： 高强度时效硬化合金。

Udimet 720： 高强度涡轮盘材料。

Rene 41： 高强度，但焊接性差。

Nimonic 系列 (如 75, 80A, 90, 105, 115)： 英国发展的重要高温合金系列。

铸造高温合金：

IN-738： 耐热腐蚀性能优异。

IN-713： 常用涡轮叶片材料。

IN-718： 铸造版本。

IN-625： 铸造版本。

Rene 80：

Mar-M247： 高强度铸造合金。

K418/K419： 中国常用牌号。

四、其他特殊镍铬合金

NiCr 70/30, NiCr 80/20： 更通用的名称，指镍铬比例，常用于热电偶正极（如 K 型热电偶正极用 NiCr 90/10 或 NiCr 80/20）。

重要提示

牌号标准： 同一合金在不同国家或标准体系下可能有不同牌号（如美国 UNS 编号、中国 GB/T 牌号、德国 DIN/W.Nr.、日本 JIS 等）。例如：

Inconel 600 ≈ UNS N06600 ≈ NS312 (GB) ≈ 2.4816 (DIN/W.Nr.)

Incoloy 800 ≈ UNS N08800 ≈ NS111 (GB) ≈ 1.4876 (DIN/W.Nr.)

Hastelloy C-276 ≈ UNS N10276 ≈ NS334 (GB) ≈ 2.4819 (DIN/W.Nr.)

具体成分与性能： 以上列出的是一些代表性和最常用的牌号，每个系列下还有很多其他细分牌号，以满足特定需求（如更高的强度、更好的焊接性、特定的耐腐蚀性）。选择合金时，必须根据具体的应用环境（温度、介质、应力状态等）查阅详细的材料数据手册。

应用导向： 在选择牌号时，首先要明确主要需求是耐高温腐蚀、耐化学腐蚀、作为电热元件、还是承受高温高应力？这决定了应优先考虑哪一类合金。

总而言之，镍铬合金牌号众多，以上列举覆盖了主要的商业化和常用牌号。在实际应用中，务必结合具体需求并参考相关标准规范进行选择。