国内外镍基耐蚀合金的发展和现状
国内外镍基耐蚀合金的发展和现状
国外最早生产与应用的高镍耐蚀合金是以镍为基(含镍约70%)并含铜约28%的镍铜合金 Monel 400,它于1905年问世。美国于1914年开始生产镍铬钼铜型耐蚀合金Illium.德国于1920年开始生产含铬约15%,含钼约7%的镍铬钼型耐蚀合金。前苏联于1939~1945年开始研究,仿制镍钼合金 Hastelloy A和B以及镍铬钼型耐蚀合金 Hastelloy C. Hastelloy C是最具代表性的镍铬钼 (钨)型耐蚀合金,它在美国于1930年前后开始生产,随后经不断研究、改进,又发展了许多牌号,如1965年的 Haselloy C-276系由德国 BASF公司开发并特许美国生产:1970年前后出现HastelloyC-4,1982年的 Hastelloy C-22,1990中德国KRUPP公司开发的 Nicrofer 5923hMo合金59,1993年的Inconel686,1995年的 Hastelloy C-2000,已形成了镍铬钼(钨)耐蚀合金系列。 由于Hastelloy C-2000含有1.5%Cu,实际上此牌号已进人镍铬钼铜系列中。
镍钼耐蚀合金也是1930年前后开始生产,最早的牌号是Hastelloy A和Hastelloy B,1970年后又改进发展了Hastelloy B2,1990年的 Hastelloy B3,1994年的 Hastelloy B4,1996年的 Hastelloy B10 和Haynes 242.Haynes 242和Hastelloy B10均含约7%Cr以提高镍钼合金对微氧化性酸介质的耐蚀性,这等于镍钼合金Hastelloy B系列与镍铬钼合金Hastelloy C系列“接轨”了。
镍铬型耐蚀合金最早的牌号系向镍中加入铬铁而开发的 OCr15Ni75Fe(Inconel600)此合金综合性能好,成分简单,易生产加工和成型,既可用于耐蚀又可用于热强,在镍基耐蚀合金中获得了广泛应用。20世纪50~60年代,Inconel 600曾用于压水堆蒸发器的传热管,代替广泛使用但对应力腐蚀敏感的18-8不锈钢,但工程应用结果远不如预期。1972年含铬量达30%的Inconel 690问世,至今在蒸发器传热管用途中获得大量应用。Inconel600合金在此用途中用量已较少,与Inconel690同样均需固溶后再经中温脱敏处理。
我国于20世纪50年代起开始大量工业生产和工程应用了含约70%Ni和约28%Cu的镍铜合金(Monel 400),当时牌号为MCu-28-2.5-1.8。为满足我国核工业特别是具有苛刻腐蚀环境的核燃料生产的需求,除镍铜合金外, 由于众所周知的原因,我国自1960年起开始独立自主研究,生产并工程应用了多种镍基耐蚀合金。
例如,首先研制成功了低钼量的镍铬钼耐蚀合金NS 331(OOCr16Ni75Mo2Ti)用于制造干法和湿法生产一种重要核料的主体设备;随后研究了耐氟化物腐蚀井无磁性的镍铬耐蚀合金NS311(OCr30Ni70);研制了一种沉淀硬化型耐蚀合金NS411(Cr65T3AINb)用于后处理厂耐磨蚀的计量泵球阀;为解决金属回收系统反应器苛刻腐蚀环境的需求,研制了
NS 314(OCr35Ni65A1)耐蚀合金;为解决高放玻璃固化炉1150"C熔融玻璃的高温腐蚀研制了 NS 313(1Cr23Ni60Fe14Al)耐蚀合金。根据国内其他工业的需要研究了镍钼合金0Ni65Mo28Fe5V(NS321)和镍铬钼(钨)合金00Cr16Ni60Mo16W4(NS334)的性能,特别是研究了0Ni65Mo28Fe5V(NS321)合金在盐酸和00Cr16Ni60Mo16W4(NS334)在高温氟化氢和氢氟酸中的耐蚀性,一个偶然机会观察到微量铜在00Cr16Ni60Mo16W4(NS334)合金中的存在可显著提高此合金的耐氢氟酸的耐蚀性,含微量铜的00Cr16Ni60Mo17W4(Cu)在氢氟酸生产厂获得了应用;还研究了耐高温氟化物熔盐腐蚀的0Cr7Ni75Mo16N和0Cr7Ni78Mo12Ti合金;为解决镍工艺中对耐点蚀材料的需求,研制了热变形合金0Cr18Ni60Mo17(NS321),生产了管材并用于电解净液陶管过渡器;为使用国内发展核电厂对压水堆蒸发器传热管用Inconel690(NS315)合金的需要,研究了此合金的性能和管材生产工艺等。