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耐蚀镍合金一选择和应用指南
治金和制造技术的不断进步推动了镍合金的发展,使得它们在化学工业中的应用范围日渐
扩大
镍合金具有优良的耐蚀性、强度、切性、治金稳定性、可加工性及可焊接性的总合性能。
许多镍合金又具有卓越的耐热性能,而成为要求耐化学腐蚀和高温强度用途的理想选择。
这甲介绍的可锻轧镍基合金(定义为含镍45%以上的合金)包括了在化学工厂常川的可
锻轧耐蚀合金。
这些合金的化学成分和UNS牌号见表1。
表1耐蚀镍合金的名义化学成分
合金UNs牌号
N
Mo
Fe
Cu
其它
200N022009.6
400
N04400
66.5
1,0
31.5
1. OMR
600
N0660075.015.5
8.0
NO6625
62,0
3.8(N]+Ta
690
N06690
61.0
29,0
9,0
825NO8825
42,0
21.53.029.5
1,0T主
3「N0698544.022.07.0119.5
2.1Nb
G-30N0603043.029.85.015.02.8
0(N2+Ta)
C-276N1027657.015.516.0
C22
N06022
56,0
22.0113.03.0
C-2000N1020059.023.016.01.5
1,6
86
N06686
60.0
21.0116.0
NO605960.023.015.81,5
B-2N10665
69.0
28.012.0率
N10675
68.5
1.53.0来
B-4
N10629
660
1.028.03.5
本为最大值
合金的性能
镍合金比不锈更贵。但是,使用初始成本而不是根据使用寿命周期进行比较的话,会
出现错误的想法。例如,N主-Cェ-Mo合金成本大致是18cxー8N主不锈钢的5倍,是超级樊
氏体不锈钢成本的人约2倍
由于镍合金优越的耐蚀性能,初始成本的増加常常能够通过延长设备寿命,减少维修费
用和极少的停机带来的长期费用的节省而获得补偿。
镍合金的物理性能与300系列奥氏体不锈钢的物理性能十分相似。作为一类,镍基合金
的热膨胀系数与碳钢的热膨胀系数大致相等,但是,显著低于300系列不锈钢的热膨胀系
員然纯镍的导热性能超过了碳素钢,但是,大多数的导热性相当低,在某些情况下,棋
至低于奥氏体不锈侧。
除纯镍以外,用于化学加工过程的镍合金大大优于300系列不锈钢。镍合金还有非常好
的塑性和初性(室温力学性能列于表2)。用于化学工厂设各的大多数合金的最大许川应力
见ASME锅炉和压力容器标准的第Ⅷ部分
表2镍合金室温力学性能的最小值
金
极限抗拉强度ks主屈服强度0.2%ksi
延伸率
200
15
40
400
28
600
35
625
110
55
30
690
30
825
35
G-30
35
30
C-276
100
41
40
2
1
45
45
C-2000
100
41
62
100
45
45
B
110
51
40
B-3
110
51
40
B-4
110
51
40
镍合金具有全奥氏体显微组织。化学工业使用的儿乎所有的镍合金都是固溶强化状态。添加
有效使化元素,如Mo和,而不是碳化物形成元素,可以提高它们的强度。与氏体不锈
钢一样,固溶的镍合金不能通过热处理强化,而只能通过冷加工使其强化。
另外一大类镍基合金通过沉淀硬化热处理可以使其强化。这类合金大多数是专供超高强
度川途的合金,如在深层油气生产中和超高压工艺过程使用的合金。除了阀门和旋转机
械设各中部分零件外,沉淀硬化镍合金在化学工厂中的使用有限。这类合金中还包含有在燃
气涡轮、燃烧室以及宇航应用中使用的耐热超数合金
2.耐腐蚀性
锲合金的使用象征着传统不锈钢抗各种各样的酸、碱和盐腐蚀的能力的提高。镍合金的
突出优点足在含卤化物离子的水溶液中具有枚好的耐腐蚀性能。关于这一点,镍合金足大大
优于众所周知的易于遭受氯化物和氟化物水溶液腐蚀的?氏体不锈钢
镍合金的这种优良的耐腐蚀行为证明它本身不仅仅具有更低的金属损耗,而且能经受
部腐蚀,特别是耐孔蚀或缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。这些局部腐蚀的形成,更加
淡化了均匀腐蚀,是化学工厂中由腐蚀引起失效的主要原因。
镍合金的耐蚀性部分地归因于镍固有的活动性低与铁,正如测的的它的氧化电位在电动
势(EMF)序列中比铁高得多。与不锈钢类似,含铬镍合金具有钝化能力(即自发的形成
层超薄的但附着力很强的表面氧化物,这层氧化物起着有效阻止に腐似的作用)
镍的另一个优点就是能够与大量的合金元素结合而不形成脆性相。通常为提高耐腐蚀
性,合金化添加元素是Cr、Mo、Cu等。
在普通化学工厂环境下锞合金的耐级别比较见表3。这些一般性指南不代表特定用途
仪仪作为选择参考。
表3耐蚀性一般指南
合金」硫酸「磷酸「盐酸氢氟酸」硝酸有机酸」碱还原性氧化性
盐
盐
400
600
690
825
G 3
C-276
代表很好,好
▲代表好,满意
不推荐
3.焊接指南
大多数镍合金焊接都是采用手工.电弧焊(SMAW)、气体保护钨极电弧焊(GTAW)和
体保扩金属籹电弧焊(GMAW)。镍合金焊接件塑性非常好,它们较低的热膨胀特性减