耐蚀镍合金—选择和应用指南(一)
2008-07-03 16:46 来源： 我的钢铁
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
|
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
|
|
|
|
﹡ 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,%
|
|
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。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。
