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耐蝕鎳合金—選擇和應用指南(一)
2016-03-02 15:39:43

冶金和制造技術的不斷進步推動了鎳合金的發展,使得它們在化學工業中的應用范圍日漸擴大。

     鎳合金具有優良的耐蝕性、強度、韌性、冶金穩定性、可加工性及可焊接性的總合性能。許多鎳合金又具有卓越的耐熱性能,而成為要求耐化學腐蝕和高溫強度用途的理想選擇。

  1.合金的性能

  鎳合金比不銹鋼更貴。但是,使用初始成本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合金成本大致是18Cr-8Ni不銹鋼的5倍,是超級奧氏體不銹鋼成本的大約2倍。

  由于鎳合金優越的耐蝕性能,初始成本的增加常常能夠通過延長設備壽命,減少維修費用和極少的停機帶來的長期費用的節省而獲得補償。

  鎳合金的物理性能與300系列奧氏體不銹鋼的物理性能十分相似。作為一類,鎳基合金的熱膨脹系數與碳鋼的熱膨脹系數大致相等,但是,顯著低于300系列不銹鋼的熱膨脹系數。

  雖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,甚至低于奧氏體不銹鋼。

  除純鎳以外,用于化學加工過程的鎳合金大大優于300系列不銹鋼。鎳合金還有非常好的塑性和韌性(室溫力學性能列于表2)。用于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。

 

 

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

 

 

3.8Nb+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

  鎳合金比不銹鋼更貴。但是,使用初始成本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合金成本大致是18Cr-8Ni不銹鋼的5倍,是超級奧氏體不銹鋼成本的大約2倍。

  由于鎳合金優越的耐蝕性能,初始成本的增加常常能夠通過延長設備壽命,減少維修費用和極少的停機帶來的長期費用的節省而獲得補償。

  鎳合金的物理性能與300系列奧氏體不銹鋼的物理性能十分相似。作為一類,鎳基合金的熱膨脹系數與碳鋼的熱膨脹系數大致相等,但是,顯著低于300系列不銹鋼的熱膨脹系數。

  雖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,甚至低于奧氏體不銹鋼。

  除純鎳以外,用于化學加工過程的鎳合金大大優于300系列不銹鋼。鎳合金還有非常好的塑性和韌性(室溫力學性能列于表2)。用于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。

 

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?;瘜W工業使用的幾乎所有的鎳合金都是固溶強化狀態。添加有效硬化元素,如Mo和W,而不是碳化物形成元素,可以提高它們的強度。與奧氏體不銹鋼一樣,固溶的鎳合金不能通過熱處理強化,而只能通過冷加工使其強化。

  另外一大類鎳基合金通過沉淀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途的合金,如在深層油氣生產中和超高壓工藝過程使用的合金。   除了閥門和旋轉機械設備中部分零件外,沉淀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、燃燒室以及宇航應用中使用的耐熱超級合金。


 


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