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耐蚀镍合金—选择和应用指南(一)
2016-03-02 15:39:43

冶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、韧性、冶金稳定性、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。

  1.合金的性能

  镍合金比不锈钢更贵。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,Ni-Cr-Mo合金成本大致是18Cr-8Ni不锈钢的5倍,是超级奥氏体不锈钢成本的大约2倍。

  由于镍合金优越的耐蚀性能,初始成本的增加常常能够通过延长设备寿命,减少维修费用和极少的?;吹某て诜延玫慕谑《竦貌钩?。

  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数。

  虽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,甚至低于奥氏体不锈钢。

  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韧性(室温力学性能列于表2)。用于化学工厂设备的大多数合金的最大许用应力见ASME锅炉和压力容器标准的第Ⅷ部分。

 

 

合金

UNS牌号

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

 

 

3.8Nb+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

1.0Nb+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

 

 

 

  1.合金的性能

  镍合金比不锈钢更贵。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,Ni-Cr-Mo合金成本大致是18Cr-8Ni不锈钢的5倍,是超级奥氏体不锈钢成本的大约2倍。

  由于镍合金优越的耐蚀性能,初始成本的增加常常能够通过延长设备寿命,减少维修费用和极少的?;吹某て诜延玫慕谑《竦貌钩?。

  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数。

  虽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,甚至低于奥氏体不锈钢。

  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韧性(室温力学性能列于表2)。用于化学工厂设备的大多数合金的最大许用应力见ASME锅炉和压力容器标准的第Ⅷ部分。

 

2 镍合金室温力学性能的最小值

 

 

合金

极限抗拉强度ksi

屈服强度 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

 

  镍合金具有全奥氏体显微组织?;Чひ凳褂玫募负跛械哪辖鸲际枪倘芮炕刺?。添加有效硬化元素,如Mo和W,而不是碳化物形成元素,可以提高它们的强度。与奥氏体不锈钢一样,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用途的合金,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备中部分零件外,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级合金。


 


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