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耐蝕鎳合金—選擇和利用指南(一)

更新时间:2019-11-06 19:00人气:8903

冶金和製造技術的不斷進步推動了鎳合金的發展,使得它們在化學產業中的利用範圍日漸擴大。

鎳合金具有良好的耐蝕性、強度、韌性、冶金穩定性、可加工性及可焊接性的總合性能。很多鎳合金又具有出色的耐熱性能,而成為要求耐化學腐蝕和高溫強度用處的理想選擇。

這裏先容的可鍛軋鎳基合金(定義為含鎳以上的合金)包括了在化學工廠常用的可鍛軋耐蝕合金。

這些合金的化學成分和牌號見表

表1 耐蝕鎳合金的名義化學成分,%

合金

UNS牌號

Ni

Cr

Mo

Fe

W

Cu

其它

200

N02200

99.6

400

N04400

66.5

1.0

31.5

1.0Mn

600

N06600

75.0

15.5

8.0

625

N06625

62.0

21.5

9.0

2.5

3.8(Nb+Ta)

690

N06690

61.0

29.0

9.0

825

N08825

42.0

21.5

3.0

29.5

2.3

1.0Ti

G-3

N06985

44.0

22.0

7.0

19.5

1.5﹡

2.0﹡

2.1Nb

G-30

N06030

43.0

29.8

5.0

15.0

2.8

1.7

1.0(Nb+Ta)

C-276

N10276

57.0

15.5

16.0

5.5

3.8

C22

N06022

56.0

22.0

13.0

3.0

3.0

C-2000

N10200

59.0

23.0

16.0

1.5

1.6

686

N06686

60.0

21.0

16.0

5.0﹡

3.7

59

N06059

60.0

23.0

15.8

1.5﹡

B-2

N10665

69.0

1.0﹡

28.0

2.0﹡

B-3

N10675

68.5

1.5

28.5

1.5

3.0﹡

B-4

N10629

66.0

1.0

28.0

3.5

﹡ 為最大值

1.合金的性能

鎳合金比不鏽鋼更貴。但是,使用初始本錢而不是根據使用壽命周期進行比較的話,會出現錯誤的想法。例如 ,Ni-Cr-Mo合金本錢大致是18Cr-8Ni不鏽鋼的5倍,是超級奧氏體不鏽鋼本錢的大約2倍。

由於鎳合金優越的耐蝕性能,初始本錢的增加經常能夠通過延長設備壽命,減少維修用度和極少的停機帶來的長期用度的節省而獲得補償。

鎳合金的物理性能與300係列奧氏體不鏽鋼的物理性能十分相似。作為一類,鎳基合金的熱膨脹係數與碳鋼的熱膨脹係數大致相等,但是,明顯低於300係列不鏽鋼的熱膨脹係數。

固然純鎳的導熱性能超過了碳素鋼,但是 ,大多數的導熱性相當低,在某些情況下,甚至低於奧氏體不鏽鋼。

除純鎳以外 ,用於化學加工過程的鎳合金大大優於300係列不鏽鋼。鎳合金還有非常好的塑性和韌性(室溫力學性能列於表2)。用於化學工廠設備的大多數合金的最大許用應力見ASME鍋爐和壓力容器標準的第Ⅷ部分。

表2 鎳合金室溫力學性能的最小值

合金

極限抗拉強度ksi

屈服強度 0.2% ksi

延伸率 %

200

55

15

40

400

70

28

35

600

80

35

30

625

110

55

30

690

85

35

30

825

85

35

30

G-3

90

35

45

G-30

85

35

30

C-276

100

41

40

C-22

100

45

45

C-2000

100

41

45

622

100

45

45

59

100

45

45

B-2

110

51

40

B-3

110

51

40

B-4

110

51

40

鎳合金具有全奧氏體顯微組織。化學產業使用的幾乎所有的鎳合金都是固溶強化狀況。添加有效硬化元素,如Mo和W,而不是碳化物形成元素,可以進步它們的強度 。與奧氏體不鏽鋼一樣,固溶的鎳合金不能通過熱處理強化 ,而隻能通過冷加工使其強化。

另外一大類鎳基合金通過沉澱硬化熱處理可以使其強化。這類合金大多數是專供超高強度用處的合金 ,如在深層油氣生產中和超高壓工藝過程使用的合金。

除了閥門和旋起色械設備中部分零件外,沉澱硬化鎳合金在化學工廠中的使用有限。這類合金中還包含有在燃氣渦輪、燃燒室和宇航利用中使用的耐熱超級合金。

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