800H 的碳 0.05%~0.10% 与 ASTM 5 级粗晶：炉管蠕变强度从哪来

Incoloy 800H 是镍铁铬系固溶合金，镍 30%~35%、铬 19%~23%、碳 0.05%~0.10%、铝与钛各 0.15%~0.60%，密度 7.94 g/cm³，熔点 1357~1385℃。固溶态常温抗拉不低于 450 MPa、屈服 180 MPa、延伸率 35%，高温下的许用应力由蠕变与持久决定，不由这组常温数决定。

碳 0.05%~0.10% 与 800 的 0.02%~0.05%

800 与 800H 的差别就在碳：800 的碳压到 0.05% 以下，抗敏化好、焊接后不必固溶；800H 把碳提到 0.05%~0.10%，高温下析出的碳化物更多，蠕变断裂强度高一档。代价是焊接热影响区的敏化倾向上升，焊后要做固溶或稳定化处理。选 800 还是 800H，看的是服役温度：600℃ 以下用 800 就够，650℃ 以上、要求长时蠕变的炉管用 800H。

ASTM 5 级或更粗的晶粒为什么是要求

晶界是高温蠕变的薄弱环节，晶粒越粗，单位体积内的晶界面积越少，晶界滑动对总变形的贡献越小，蠕变断裂寿命越长。手册对 800H 的出厂状态写明：最终固溶退火后晶粒度按 ASTM E112 评级，5 级或更粗。反过来说，要求抗敏化与抗晶间腐蚀的场合才要细晶，细晶的蠕变强度反而低，两个要求互相拉扯，订料时必须写清用哪一个。

1150~1200℃ 固溶与快冷

固溶退火的温度区间在 1150~1200℃，保温时间按壁厚给，目的是把碳化物全部溶回基体，再快速冷却把碳留在固溶态。冷速不够，碳化物沿晶界析出，晶粒长不粗，蠕变强度上不去；温度过高，晶粒过度长大，塑性与抗热疲劳下降。炉管的固溶多在离线炉完成，现场焊接后的局部固溶难以达到同样效果，所以焊后热处理的方式要在工艺评定时定。

450/180/35 只是常温门槛

常温 450 MPa 抗拉、180 MPa 屈服、35% 延伸率是验收的下限，不能拿来算高温壁厚。炉管的设计应力按 GB/T 150 一类压力容器规范取，蠕变温度区间按 100000 小时的持久强度除以安全系数，再叠加氧化减薄与渗碳层的余量。800H 在 700℃ 的持久强度比常温屈服低一个数量级，用常温数据做设计会严重高估承载能力。

铝钛 0.15%~0.60% 不是为了沉淀强化

这支合金的铝与钛含量被限制在 0.15%~0.60%，作用偏抗氧化与组织稳定，不是靠 γ′ 沉淀强化。铝钛偏高会在高温长时服役中析出 γ′，强度上去但塑性下降，焊接热影响区的裂纹敏感性也上升；偏低则氧化膜不够致密，渗碳与氧化减薄加快。成分复验时铝与钛要单列，不能只看镍铬是否在区间内。

950℃ 退火与粗晶要求怎么共存

渗碳与氧化减薄

炉管在含碳气氛里服役，表面会渗碳：碳原子沿晶界扩散，形成一层硬度高、塑性低的渗碳层，层与基体的界面在热循环下开裂。镍 30%~35% 的基体对碳的溶解度有限，渗碳层厚度超过 0.5 mm 后，管壁的有效承载截面明显减小。乙烯裂解炉与转化炉的炉管要按介质碳势选材，高碳势工况改用高镍牌号或加内壁涂层，不能靠加厚壁厚硬扛。

焊后热处理的选择

800H 的焊接热影响区在 650~870℃ 停留会析出碳化物并敏化，含氯或含酸介质下出现晶间腐蚀。焊后处理有两条路：整体固溶（1150~1200℃ 快冷）能彻底恢复耐蚀，但现场炉管做不了；局部稳定化退火（870~900℃ 保温后缓冷）能缓解应力、把铬重新分配，但不能完全消除敏化。选用哪一条按介质腐蚀性与结构拘束度定，并在工艺评定里覆盖。

资料另给一条 950℃ 左右的低温退火，用于要求抗敏化、抗晶间腐蚀的场合，目的是保住细晶。同一张订单里既写 ASTM 5 级粗晶又写 950℃ 退火，两个要求是冲突的，供方只能满足一个。技术条件里要按用途二选一：炉管、转化管按粗晶走；换热器、管道按细晶走。写不清的时候，供方通常按容易做的细晶交，蠕变寿命就差一截。