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镍合金
除纯镍外,化学加工业所用的镍合金强度大大高于300系不锈钢。镍合金还具有非常好的延展性和韧性(见表2所列的室温力学性能)。用于化工设备的大多数合金的许用应力见ASME锅炉和压力容器规范第Ⅷ卷。
镍合金是全奥氏体显微组织。化学工业使用的所有镍合金几乎都是固溶强化的。它们强度的提高来自于有效硬化元素如钼和钨的添加,而不是碳化物的形成。与奥氏体不锈钢一样,固溶镍合金不能通过热处理强化,而只能通过冷加工使其强化。
另一大类镍基合金可通过沉淀硬化热处理来强化。这类合金大多数专门用于超高强度用途,如深层油气生产和超高压工艺过程所使用的合金。
沉淀硬化镍基合金除了用于阀门和旋转机械部件外,在化工设备的应用有限。这类合金中包括燃气轮机、燃烧室以及航天用途所使用的耐热超级合金。
镍合金
耐腐蚀性
镍合金比传统的不锈钢和超级奥氏体铁基合金耐各类酸、碱和盐腐蚀的能力提高了一个档次。镍合金一个突出的优点是在含卤化物离子的水溶液中具有的耐腐蚀性能。在这方面,镍合金远远优于奥氏体不锈钢,奥氏体不锈钢容易受到氯离子和氟离子溶液的腐蚀。
镍合金这种优异的耐腐蚀行为不仅表现为较低的金属损耗,而且表现为更好的耐局部腐蚀能力,特别是耐点蚀/缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀断裂的能力。与均匀腐蚀相比,这些形式的局部腐蚀是化学行业腐蚀失效的主要原因。
镍合金的种类
镍-铬-铁-钼“G”合金合金G-3的耐腐蚀能力在许多应用中都超过合金400、合金600和合金825。这种合金特别耐硫酸和不纯净磷酸的腐蚀,N6纯镍带哪里有,能够经受还原性和氧化性两种介质条件。后来开发的合金G-30焊接性能更好,耐腐蚀能力提高,特别是焊缝热影响区的耐蚀能力
镍-铬-钼“C”合金合金C-276是化学工业用于应对腐蚀性极强的介质条件(超出不锈钢的能力范畴)的合金材料,它在各种酸、酸性盐和其它各类腐蚀性化学物质中具有杰出的耐蚀能力。合金C-276在湿和次氯酸盐这样的恶劣环境中表现优异。由于合金C-276钼含量较高,高新技术N6纯镍带,因此它对氯离子引起的点蚀和缝隙腐蚀有很好的耐蚀能力。寻求比合金C-276冶金性能和耐腐蚀性能更好的材料的过程,工业级N6纯镍带,促进了几种“C”系列合金的开发与商业化,嘉兴N6纯镍带,它们是合金C-22、622、59、686和C-2000。这些合金的钼含量大致相当,而铬含量都大大高于合金C-276。某些牌号还含有钨或铜。这些次要合金元素对冶金性能和耐腐蚀性的影响是复杂的,本文不作论述。
镍-钼“B”合金合金B-2对具有还原性的硫酸、磷酸和盐酸有突出的耐腐蚀能力。它特别适用于全部浓度范围和温度高达沸点的盐酸设备。氧化性化学物质对这种合金的耐腐蚀性有不利的影响,尤其是溶液中作为杂质的铁离子和铜离子等强氧化剂。后来开发的合金B-3和合金B-4的性能比合金B-2更好,这些新牌号的一个好处是降低了加工中不良显微组织(可能造成脆化)的形成。