李金城 
耐蝕閥門用蒙乃爾合金(MONEL)
1 概述
蒙乃爾(Monel) 合金、鑄鎳合金、哈氏合金等都是制造特殊用途閥門的材料。Monel合金是鎳基耐蝕合金中的Ni-Cu 系合金, 最早是由美國國際鎳公司( International 鎳公司)開發的,其典型成分為70 %Ni和30 %Cu ,它是鎳基耐蝕合金中應用最廣泛的合金。
Monel合金既具有較高的強度和韌性, 又具有優良的抗還原酸及強堿介質和海水等腐蝕的性能, 因此通常用于制造輸送氫氟酸(HF)、鹽水、中性介質、堿鹽及還原性酸介質的設備。Monel 合金也適用于干燥氯氣、氯化氫氣、高溫氯氣(425℃) 及高溫氯化氫(450℃) 等介質, 但不抗含硫介質和氧化性介質(如硝酸, 含氧量高的介質) 的腐蝕, 因為鎳與硫和氧有劇烈反應, 易形成Ni3S2和NiO。
2 性能
Monel合金為Ni-Cu 固溶體,其中Cu 是作為在Ni中加入了非氧化性的抗蝕劑, 改善了鎳合金的耐蝕性, 并起強化合金的作用。其內加入C ,可改善合金的鑄造性能, 但在常溫時合金中僅能溶解0.15 %的C,過剩的C 將以石墨相析出。加入1.5 %～3.5 %Fe , 也可改善合金的鑄造性能。加入Mn和Si可以改善合金的機械性能, 特別是Si的含量對Monel合金的機械性能和物理性能有重要的影響。
3 分類
Monel 合金有鑄造合金和變形合金(軋材) 兩大類。
3.1 變形合金
美國的變形Monel 合金有10 種之多。如Monel400、MonelC、Monel403、Monel404、Monel R2405、Monel406、Monel411 、Mon2elK500、Monel501 和Monel502 等。因Monel在不同的美國標準體系中有各自的表示方法,為了便于使用和計算機統一管理,SAE (美國汽車工程師學會) 和ASTM (美國材料與試驗學會)聯合發展了ASTM2SAE統一數碼系統(Unified Numbt ring System2UNS)。在美國的UNS中, 鎳合金有5 種牌號的變形Monel合金, 有固溶強化型的NO4404(Monel400)、NO4404(Monel404) 和NO4405 ( MonelR2405), 及沉淀硬化型的NO5500(MonelK500)和NO5502(Monel502) 等(表1)〔4〕。其中用于制造耐蝕閥門常用的變形Monel合金是Monel400和MonelK500這2種牌號。
表1 美國 UNS中變形 Monel合金化學成分
合金牌號 | 化 學 成 分 ( %) | ||||||
C | Si | Mn | S | Ni | Fe | 其他 | |
NO4400 (Monel400) NO4404 (Monel404) NO4405 (MonelR2405) | ≤0.3 ≤0.15 ≤0.3 | ≤0.50 ≤0.10 ≤0.50 | 2.00 ≤1.0 ≤2.00 | ≤0.024 ≤0.024 0.025～0.060 | 63.0～70.0 52.0～57.0 63.0～70.0 | ≤2.5 ≤0.50 ≤2.5 | Cu基 Cu基,Al≤0.05 Cu基 |
NO5500 (Monel K500) | ≤0.25 | ≤0.50 | ≤1.50 | ≤0.01 | 63.0～70.0 | ≤2.0 | Cu基 , Al213～ 3115 , Ti0135～ 0185 |
NO5502 (Monel502) | ≤0.10 | ≤0.50 | ≤1.50 | ≤0.01 | 63.0～70.0 | ≤2.0 | Cu基 ,Al215～315 |
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