镍合金

　　镍合金的种类

　　市场上可以买到的镍合金产品形式多种多样，包括中板、薄板、带材、管材、接头和锻件。部分产品的ASTM规范列。某些镍合金还有铸造产品，它们通常具有与其锻轧产品不同的特性。

　　镍合金一般按照其主要合金成分进行分类，下面简要介绍广泛用于化工设备的镍合金：

　　纯镍纯镍(合金200)对各类还原性酸和盐有非常好的耐蚀性，但不适用于强氧化性的介质如。纯镍的特性是其的耐苛性碱甚至是熔融态苛性碱腐蚀的能力。虽然纯镍在干燥卤素介质中耐蚀性很突出，纯镍冷轧带材发货快不快，但在水以下其耐蚀性不足。对于温度超过600℉的应用，选用合金200的衍生牌号--低碳含量的镍201(UNSUO2201)。

　　镍合金

　　这里介绍的锻轧镍基合金(定义为含镍45%以上的合金)包括了化工厂常用的各类锻轧耐蚀合金。

　　合金的性能

　　镍合金比不锈钢昂贵。但是，根据初始成本而不是根据寿命周期成本进行经济性的比较可能会误导人们。例如，Ni-Cr-Mo合金价格大约是18Cr-8Ni不锈钢的5倍，是超级奥氏体不锈钢的2倍。但由于镍合金的耐腐蚀性能，高水平纯镍冷轧带材，初始成本的增加常常能够通过设备寿命的延长，维修费用的降低和的停机所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系奥氏体不锈钢的物理性能十分相似。镍基合金与碳钢的热膨胀率大致相等，上海纯镍冷轧带材，而明显低于300系不锈钢的热膨胀率。

　　虽然纯镍的导热率高于碳钢，但是，大多数镍合金的导热率明显比较低，在某些情况下甚至低于奥氏体不锈钢的导热率。

　　钢与镍及镍合金焊接，常见问题解答

　　制造化工和石油设备时，为了节省昂贵的镍，经常需要将钢与镍及合金焊接在一起。

　　焊接的主要问题

　　焊接时，焊缝中的主要成分是铁和镍，铁和镍能够互溶，不形成金属间化合物。在一般情况下，焊缝中的含镍量相对高，所以在焊接接头的熔合区，不会形成扩散层。焊接的主要问题是在焊缝中容易产生气孔和热裂纹。

　　气孔

　　钢与镍及其合金焊接时，影响焊缝中形成气孔的主要因素是氧、镍及其他合金元素的含量。

　　①氧的影响。焊接时，液态金属中可能会溶解较多的氧，而氧在高温时与镍氧化，形成NiO，NiO能与液体金属中的氢和碳发生反应生成水蒸气和，在熔池凝固时如来不及逸出，残留在焊缝中就形成气孔。在纯镍与Q235-A埋弧焊的铁镍焊缝中，在氮和氢含量变化不大的情况下，焊缝中含氧量越高，焊缝中气孔数量越多。

　　②镍的影响。在铁镍焊缝中，氧在铁镍中的溶解度不同，氧在液态镍中的溶解度大于液态铁中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度却比在固态铁中的小，因此，氧的溶解度在镍结晶时的突变，比在铁结晶时的突变更加明显。所以，焊缝中Ni为15%~30%时的气孔倾向小，而Ni含量大时，气孔倾向进一步提高到60%~90%，钢的溶入量必然下降，因此引起形成气孔的倾向变大。

　　③其他合金元素的影响。当铁镍焊缝中含有锰、铬、钼、铝、钛等合金元素或符合合金化时，高规格纯镍冷轧带材，能提高焊缝抗气孔能力，这是由于锰、钛和铝等都具有脱氧作用，而铬和钼则提高焊缝固态金属中的溶解度。所以镍与1Cr18Ni9Ti不锈钢焊缝的抗气孔能力比镍与Q235-A钢焊缝高。铝和钛还能把氮固定在稳定的化合物中，也能提高焊缝抗气孔能力。

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