耐蚀镍合金—选择和应用指南(一)

耐蚀镍合金—选择和应用指南(一)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45%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NiCrMoFeWCu其它200N0220099.6400N0440066.51.031.51.0Mn600N0660075.015.58.0625N0662562.021.59.02.53.8（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﹡3.759N0605960.023.015.81.5﹡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,%2005515404007028356008035306251105530690853530825853530G-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。