英科洛伊(Incoloy) 925

英科洛伊(Incoloy) 925(UNS N09925)是一种可沉淀硬化的铁镍铬合金,并添加了钼、铜、钛和铝。它的研发目的是将英科洛伊(Incoloy) 825 的水相耐腐蚀性与时效硬化带来的高强度结合起来。这使其成为既需要耐腐蚀性又需要结构承载能力的高温高压(HPHT)油气部件的首选材料。

1. 化学成分

下表列出了英科洛伊(Incoloy) 925 的元素规格。钛和铝是其沉淀硬化元素,这使它区别于不可硬化的英科洛伊(Incoloy) 825。

材质 标准 C Mn Si S Cr Mo Nb Ti AI Ni Fe Cu
N09925 B983 ≤0.03 ≤1.0 ≤0.50 ≤0.03 19.5-23.5 2.50-3.50 ≤0.50 1.90-2.40 0.10-0.50 38.0-46.0 ≥22 1.5-3.0

2. 机械性能

下列数值适用于沉淀硬化(时效)状态下的英科洛伊(Incoloy) 925。这是 NACE MR0175 标准下所有油气结构应用的强制交货状态。

材质 条件和尺寸 标准 抗拉强度,
MPa (ksi)
屈服强度,
MPa (ksi)
延伸率,
%
硬度
N09925 固溶退火+沉淀硬化 B983 ≥965(140) ≥758(110) ≥18 HBW ≤ 250
HRC ≤ 25

3. 近似牌号

下表列出了英科洛伊(Incoloy) 925(UNS N09925)与采购和材料认证中使用的国际标准牌号的对照。

材质 UNS GB JIS ISO DIN/EN GOST
ISC NEW
Incoloy 925 N09925 GH169 - NCF925 9825 1.4883 ЭП760

4. 主要技术优势

  • 沉淀硬化以获得高结构强度:钛(1.9-2.4%)和铝(0.1-0.5%)在时效热处理过程中与镍结合,形成 gamma prime 析出相。这使屈服强度提高到至少 827 MPa,同时保持 825 合金成分的耐腐蚀性。固溶退火状态的 825 合金无法达到这样的强度水平。
  • 符合 NACE MR0175 / ISO 15156 标准:英科洛伊(Incoloy) 925 作为耐腐蚀合金(CRA),在硬度高达 40 HRC 时通过了 NACE MR0175/ISO 15156 第 3 部分的认证,适用于含 H2S 的油气生产环境。它可在高 H2S 分压下工作,而高强度低合金钢在此条件下易发生硫化物应力开裂。
  • 抗氯化物应力腐蚀开裂:高镍含量(42-46%)使英科洛伊(Incoloy) 925 在井下压力密封所需的强度水平下仍能抵抗氯化物引起的应力腐蚀开裂(SCC)。镍含量较低的沉淀硬化不锈钢(如 17-4PH 和 15-5PH)无法达到这种性能。

技术说明:时效状态下英科洛伊(Incoloy) 925 的最高使用温度约为 450摄氏度。超过此温度后,gamma prime 会逐渐过时效,从而降低屈服强度。对于超过该阈值的高温高压应用,应评估选用 Inconel 718 或 725 等更合适的牌号。

5. 通用制造标准

ASTM B983:沉淀硬化或冷加工无缝镍合金管道和管材的标准规范

NACE / ISO 标准(无链接):

  • NACE MR0175 / ISO 15156-3:用于油气生产中含 H2S 环境的材料 — 包括 N09925 在内的耐腐蚀合金(CRA)的认证要求
  • ISO 13680:石油和天然气工业 — 用作套管、油管和接箍坯料的耐腐蚀合金(CRA)无缝管材

JIS 标准:

  • JIS H 4552:镍及镍合金无缝管道和管材

汇总表 — 标准等效值:

ASTM ISO EN/DIN JIS NACE
ASTM B983 ISO 13680 - JIS H 4552 MR0175/ISO 15156

6. 主要应用

  • 高温高压(HPHT)井下油管和套管:用于高压高温酸性气井的完井油管和生产套管。这些环境要求同时抵抗 H2S、CO2、氯化物和单质硫,并具备用于压力密封的高屈服强度。
  • 井下安全阀(SSSV):井下安全系统中的阀体、阀杆和芯轴。这些部件需要符合 NACE 标准的高强度 CRA 材料,能够同时应对井液化学性质和机械循环。
  • 地面井口和采油树设备:用于腐蚀性采出液工况的阀体、法兰和流动三通,其材料和尺寸标准需要同时满足 API 6A 和 NACE MR0175 认证。
  • 高压脐带管和控制管线:用于深水水下采油树和管汇的液压控制管材。需要薄壁、高强度、耐腐蚀的管材,以在海水暴露环境下长距离传输液压控制压力。
  • 气体压缩站管道:用于在高压下处理酸性气流的集气和处理系统中的高强度工艺管道及管件。在这些应用中,抗应力腐蚀开裂(SCC)性能和机械强度共同决定了材料选择。
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