吴春春
上海速威特种合金有限公司 james.wu@soonv.com
上个月初我写了SOONV®-ALLOY 718在普光油气中井下以及井口的一些应用方案，这一期我主要围绕ALLOY-718在阀门行业中应用以及选择依据。那么我就得回过头来重新介绍一些ALLOY-718这个材料的生事以备大家对该材料有一定的了解。
ALLOY-718是上个世纪五十年代末期美国为了开发飞机发动机中的焊接结构件、压气机盘、涡轮盘、轴和叶片等高温材料部件在很多场合代替了A-286合金，是目前世界上生产使用量最大的高温合金，也是研究开发出化学成分工艺性能最多的合金，现在不仅仅在高温领域即使在低温和超低温结构件领域也有广泛的应用。用目前通俗的说法就是高温合金领域神一样的存在。
其材料的出现形式有我们常见的锻件、板、管、丝、甚至还有一些复杂结构用于特殊用途的该材料的精密铸件（又称CAST 718）。纵然该材料有如此多的产品表现形式却还是不能满足科研人员对其极致的追求，所以现在国外的一些科研机构为了让该材料能够胜任更加恶劣的工况在现有成分的基础上向其中添加10%左右的Co元素，使得其高温状态下的强度以及抗蠕变性能得到显著的提升，称之为ALLOY -718Plus,我想在如今“Plus”这个单词横行的今天大家不用我解释都能秒懂是什么含义了吧？其典型成分如下：
表1 ALLOY-718Plus 典型化学成分
扯回正题，既然讲其在阀门行业的应用，那么就好好结合一下这些年我们在阀门行业碰到的一些特殊工况以及案列给大家阐述一下这里面的差别以及要求的着眼点在何处。SOONV ®ALLOY-718目前在阀门行业的材料选型中涉及的工况主要是火电厂的高温热腐蚀工况、采油的井口阀门、炼油厂管线用阀门、核电用阀门等。但是该材料在阀门行业的不同工况所选用的材料标准也是不一样的，在火电行业一般选用常见的ASME B637标准中的成分以及热处理工艺、在油气行业一般选用API-6A标准中的成分以及热处理工艺、在核电行业没有具体的标准一般参考法国的相关文件在ASEME B637的基础上需要严格控制合金中的B元素其他元素的化学成分含量不变，在我们国内一般称之为GH4169A（GH4169为ALLOY-718在我们中国的国标中的牌号）
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元素 |
Ni |
Cr |
Fe |
Nb+Ta |
Mo |
Ti |
Al |
C |
Co |
Mn |
|
范围 |
50~55 |
17~21 |
Bal. |
4.75~5.5 |
2.8~3.3 |
0.65~1.15 |
0.2~0.6 |
<0.08 |
<1 |
<0.35 |
|
|
||||||||||
|
元素 |
Si |
P |
S |
B |
Cu |
Pb |
Se |
Bi |
Ca |
Mg |
|
范围 |
<0.35 |
<0.015 |
<0.015 |
<0.006 |
<0.3 |
在ASME标准中这5个元素不做检测分析要求 |
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表2. ASME B637中 SOONV®ALLOY 718化学成分范围
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元素 |
Ni |
Cr |
Fe |
Nb+Ta |
Mo |
Ti |
Al |
C |
Co |
Mn |
|
范围 |
50~55 |
17~21 |
Bal. |
4.87~5.2 |
2.8~3.3 |
0.8~1.15 |
0.4~0.6 |
<0.045 |
<1 |
<0.35 |
|
|
||||||||||
|
元素 |
Si |
P |
S |
B |
Cu |
Pb |
Se |
Bi |
Ca |
Mg |
|
范围 |
<0.35 |
<0.01 |
<0.01 |
<0.006 |
<0.23 |
<0.001 |
<0.0005 |
<0.00005 |
<0.003 |
0.006 |
表3. API-6A中 SOONV®ALLOY 718化学成分范围
从以上两个表格中大家可以清晰地看出这两个标准对于SOONV®ALLOY -718这个材料在某些元素含量方面的一些侧重的差别。也体现了不同工况对材料的不同性能取向的要求。
而至于这两个标准对于材料的热处理工艺上的差别在这里不做赘述，简单给大家说一下ALLOY-718这个材料在阀门行业中主要的体现形式一般是用于阀门的内件，比如阀杆、闸板、球体、阀座、弹簧等部件。由于ALLOY-718材料的浇注工艺难度较大一般很少见用于阀体铸件，即使有用也是一些小口径的阀体，总体上还是以浇注一些形状特殊的结构件为主。
这一期主要是给大家讲一下SOONV®ALLOY -718这个材料在阀门行业的不同要求下的选用标准，方便大家以后在设计选型时参考。也欢迎大家留言评论交流一些心得！
