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鎳基合金的焊接知識(shí)-無(wú)錫求和不銹鋼

信息來(lái)源:求和不銹鋼 時(shí)間:2020-05-25 16:07:09 瀏覽次數(shù):-

1. 概述

鎳及鎳基合金是隨著航空、宇航、核能和石油化工工業(yè)的興起而迅速發(fā)起來(lái)的。現(xiàn)已成為上述工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的重要材料。鎳基合金具有獨(dú)特的物理、力學(xué)和耐腐蝕性能,同時(shí)具有良好的高溫、低溫特性,更有優(yōu)越的加工性能。


鐵鎳基合金含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%以上的鎳,而FeNi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)于50%,其組織和性能與鎳基合金相似,一般也使用鎳基合金作為填充材料。故將這兩類合金一并討論。


2. 常見母材分類、牌號(hào)及性能

2.1 分類


鎳可以與一些耐蝕性優(yōu)良的元素形成固溶體,而且固溶度較大。因此,可根據(jù)實(shí)際需要,加入不同的合金元素,得到具有不同耐腐蝕性能的一系列鎳基合金。


  • 按成分分類 ,分為Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ni-Mo合金等等。
  • 按用途分類 ,分為耐腐蝕鎳基合金和耐熱鎳基合金,其中耐腐蝕鎳基合金又可分為耐氧化性介質(zhì)鎳基合金及耐還原性介質(zhì)鎳基合金,等等。

  • 美國(guó)高鎳合金主圖

2.2 常用鎳基合金的牌號(hào)及性能


中、美、俄羅斯各國(guó)都有自己的編號(hào)方法,可以查閱有關(guān)手冊(cè)。其中美國(guó)鎳基合金的種類較多,較全面。本文試圖選擇有代表性的材料進(jìn)行介紹。

  • 純鎳

200合金201合金都是工業(yè)純的鍛造Ni,力學(xué)性能良好,尤其塑、韌性優(yōu)良。兩種合金的區(qū)別在于,201合金具有極低的含碳量,因此不易出現(xiàn)高溫脆性。

200合金201合金主要用于鹵族氣體、非氧化性鹽類、有機(jī)酸等設(shè)備和部件。


  • Ni-Cu合金
Ni-Cu合金也稱蒙乃爾合金(即美國(guó)Monel型合金)。是最著名的鎳基合金。包括400和500兩個(gè)系列,最常用的是Monel400,其成分范圍為:Ni〉63%,Cu=28~34%。
Ni-Cu合金在氫氟酸和氟氣中具有優(yōu)異的耐蝕性,在所有的強(qiáng)堿中也是高度耐蝕的;在非氧化性的無(wú)機(jī)酸和大多數(shù)有機(jī)酸中有相當(dāng)?shù)哪臀g能力;在工業(yè)大氣、流動(dòng)的海水、氯化物溶液、玻璃腐蝕介質(zhì)中也有良好的耐蝕性。

Ni-Cu合金具有良好的冷、熱加工性能。Monel400的熱加工溫度為650~1180℃,其退火溫度為760~930℃。


  • Ni-Cr、Ni-Cr-Fe合金
這兩類合金中由于含有較高的Cr(一般在15%以上),在高溫下具有較高的強(qiáng)度和抗氧化能力。有一部分還同時(shí)加入Al、Ti、Nb等合金元素,可以時(shí)效強(qiáng)化。這兩類合金對(duì)工業(yè)大氣、海水有良好的耐蝕性,對(duì)氧化性酸如硝酸、鉻酸含氧化性鹽的酸性溶液都耐蝕,還耐強(qiáng)堿溶液的腐蝕。但在氯化物溶液中易發(fā)生點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕。

Ni-Cr-Fe合金的典型牌號(hào)有Inconel 600NS 312合金,耐高溫氧化性介質(zhì)腐蝕。Inconel690(NS315)是在Inconel 600的基礎(chǔ)上降C、增Cr而發(fā)展起來(lái)的。它耐氯化物及高溫高壓水的腐蝕。耐氧化性介質(zhì)及HNO3-HF混酸腐蝕。X-750屬于時(shí)效強(qiáng)化型Ni-Cr-Fe合金,可抗氧化性介質(zhì)腐蝕,又耐沖蝕。


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  • Ni-Mo 

    見哈氏合金。


  • Ni-Cr-Mo 

因?yàn)楹休^高的Cr和Mo,既耐還原性介質(zhì)腐蝕又耐氧化性介質(zhì)腐蝕。典型牌號(hào)有國(guó)產(chǎn)NS336,對(duì)應(yīng)的國(guó)外牌號(hào)是Inconel 625。耐氯離子氧化-還原復(fù)合腐蝕,耐海水腐蝕,且熱強(qiáng)度高。


  • 鐵鎳基耐高溫耐蝕合金
鐵鎳基耐高溫耐蝕合金是介于高Ni奧氏體不銹鋼和鎳基耐蝕合金的中間牌號(hào)。以鐵為基,主要元素為Ni和Cr,其中Ni含量高于一般奧氏體不銹鋼,同時(shí)含有Al、Ti、Nb等沉淀強(qiáng)化元素。

這類合金的國(guó)內(nèi)牌號(hào)有NS111、NS112,國(guó)外牌號(hào)為Incoloy800,Incoloy800H,Incoloy800HT。具有良好的耐高溫氣體(H2+H2S)腐蝕性能,特別是具有較高的高溫蠕變強(qiáng)度。


2.3 Hastelloy (哈氏)合金系列


美國(guó)哈氏合金是世界領(lǐng)先的高合金開發(fā)及生產(chǎn)商。它的主要產(chǎn)品是鎳基耐腐蝕合金,共有三大系列,即B系列、C系列和G系列。
  • C系列哈氏合金
對(duì)照下表,可以看出C系列合金既含合金元素Cr、又含有Mo元素,因此C系列合金無(wú)論是在氧化性的環(huán)境中還是在還原性的環(huán)境中都有優(yōu)異的表現(xiàn)。同時(shí),C系列合金對(duì)于鹵素離子(氯、溴等)引起的局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕有極好的抵抗能力。

C系列中,最經(jīng)典的產(chǎn)品有C-276,使用量最廣。

C-22合金是C-276的升級(jí)產(chǎn)品,C-22在絕大多數(shù)環(huán)境中,其耐腐蝕性能都優(yōu)于C-276,國(guó)外偏向于用C-22替代C-276。

Hastelloy C-2000 是C系列中最優(yōu)的合金,高的合金元素成分(23 Cr 16 Mo)使其無(wú)論是在氧化還是在還原環(huán)境中都有無(wú)與倫比的抵抗能力。


  • B系列哈氏合金

代表性的產(chǎn)品是HastelloyB-3合金。HastelloyB-3合金是鎳鉬合金家族中的一個(gè)新成員,對(duì)于任何溫度和濃度的鹽酸都有極好的耐腐蝕性。同時(shí)它對(duì)于硫酸、醋酸、食品級(jí)磷酸及其它不具有氧化性的介質(zhì)也具有良好的抗腐蝕性。但無(wú)法使用在含有氧化(Fe3+、Cu2+)介質(zhì)的環(huán)境當(dāng)中。    
  • G系列哈氏合金

由于高的Cr含量,使其對(duì)于磷酸以及許多的強(qiáng)氧化性混合酸介質(zhì)環(huán)境,如硝酸+鹽酸、硝酸+氫氟酸、硫酸等,比其它多數(shù)鎳基合金和鐵基合金更具卓越的抗腐蝕性。

如G-30合金在強(qiáng)氧化性的環(huán)境中表現(xiàn)非常出色。一定的Mo含量對(duì)于氯離子引起的局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕有極好的抵抗能力。G-35含有更多的合金元素,因此,在抗腐蝕和熱穩(wěn)定性方面都比G-30合金更優(yōu)越。 



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