耐蚀镍合金—选择和应用指南

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1、耐蚀镍合金—选择和应用指南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。这里介绍的可锻轧镍基合金（定义为含镍以上的合金）包括了在化学工厂常用的可锻轧耐蚀合金。这些合金的化学成分和牌号见表表1耐蚀镍合金的名义化学成分，%合金UNS牌号NiCrMoFeWCu其它200N0220099.6400N0440066.51.031.51.0Mn600N0660075.015.58

2、.0625N0662562.021.59.02.53.8（Nb+Ta）690N0669061.029.09.0825N0882542.021.53.029.52.31.0TiG-3N0698544.022.07.019.51.5﹡2.0﹡2.1NbG-30N0603043.029.85.015.02.81.71.0（Nb+Ta）C-276N1027657.015.516.05.53.8C22N0602256.022.013.03.03.0C-2000N1020059.023.016.01.51.6686N0668660.021.016.05.0﹡3.759N

3、0605960.023.015.81.5﹡B-2N1066569.01.0﹡28.02.0﹡B-3N1067568.51.528.51.53.0﹡B-4N1062966.01.028.03.5﹡为最大值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

4、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。表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%200551540400702835600803530625

5、1105530690853530825853530G-3903545G-30853530C-2761004140C-221004545C-200010041456221004545591004545B-21105140B-31105140B-41105140镍合金具有全奥氏体显微组织。化学工业使用的几乎所有的镍合金都是固溶强化状态。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

6、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。2.耐腐蚀性镍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。镍合金的突出优点是在含卤化物离子的水溶液中具有极好的耐腐蚀性能。关于这一点，镍合金是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奥氏体不锈钢。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，而且能经受局部腐蚀，特别是耐孔蚀或缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。这

7、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（即自发的形成一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腐蚀的作用）。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镍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，仅仅作为选择参考。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强

8、碱还原性盐氧化性盐200▲▲▲●■●●●■400●▲