Введение в крепеж из сплава на основе никеля
В последние годы коррозионно-стойкие сплавы на основе никеля все чаще используются в крепежных изделиях и оборудовании. Благодаря уникальным высокотемпературным механическим свойствам и коррозионной стойкости сплава он широко используется во многих областях, таких как химия, нефть, сплавы, аэрокосмическая промышленность, морское развитие и атомная энергетика. Он может решать инженерные проблемы коррозии, которые не могут быть решены обычной нержавеющей сталью и другими металлическими и неметаллическими материалами. Для того чтобы облегчить применение никеля и никелевых сплавов, соответствующая информация о материалах теперь отсортирована для справки.
1. Классификация никеля и сплавов на его основе
1) Классификация по химическому составу
В моей стране никелевые материалы с суммой содержания никеля и кобальта более или равной 99% и содержанием кобальта менее или равным 1,5% обычно называют промышленным чистым никелем, а материалы с содержанием никеля более или равным 50% называют сплавами на основе никеля. Сплавы с содержанием никеля от 30% до 50% и содержанием никеля и железа более или равным 60% называют сплавами на основе железа и никеля. Разница между ними и нержавеющей сталью заключается в том, что содержание железа в нержавеющей стали должно быть более или равно 50%, а содержание никеля должно быть менее 30%.
В ASME никель и никелевые сплавы совместно называются сплавами с высоким содержанием никеля, включая чистый никель, сплавы на основе никеля и сплавы на основе железа и никеля (включая сплавы кобальта и хромовые сплавы с высоким содержанием никеля). Определение сплавов на основе железа и никеля отличается от определения в моей стране. Основное различие заключается в классификации сплавов на основе железа и никеля и хромоникелевых нержавеющих сталей, таких как широко используемая шведская 2RK65 и соответствующие марки моей страны 03Cr20Ni25Mo5Cu (904L). Соединенные Штаты классифицируют его как сплав на основе никеля, N08904, в то время как моя страна классифицирует его как нержавеющую сталь
2) По производительности
Никелевые сплавы моей страны включают коррозионно-стойкие сплавы, которые обозначаются как NS*** (GB/T15007), и жаропрочные сплавы, которые обозначаются как GH*** в соответствии с GB/T14992. Никелевые сплавы моей страны для крепежа рассматривают только марки коррозионно-стойких сплавов, а коррозионно-стойкие сплавы не рассматривают чистый никель и никель-медные сплавы, в то время какзастежкаК никелю и сплавам на его основе относятся чистый никель и никель-медные сплавы.
3) По упрочняющему эффекту легирующих элементов
Существует два типа сплавов на основе никеля: упрочненные твердым раствором и упрочненные дисперсионным твердением (или упрочненные дисперсионным твердением). Стандарты крепежа разных стран в основном используют упрочненные твердым раствором никелевые сплавы и редко используют упрочненные дисперсионным никелем сплавы. Все стержни и трубки, используемые в крепеже в моей стране, изготовлены из упрочненных твердым раствором материалов на основе никеля.
4) По основной системе сплавов никеля и никелевых сплавов
В моей стране никель обычно классифицируется на: промышленный чистый никель, сплав никеля и меди, сплав никеля и хрома, сплав никеля и молибдена, сплав никеля и хрома и молибдена, сплав никеля и хрома и меди. В Соединенных Штатах он классифицируется на: промышленный чистый никель, сплав никеля и меди, сплав никеля и хрома, сплав никеля и железа и хрома, сплав никеля и молибдена, сплав никеля и кобальта и т. д. в соответствии с классификацией UNS.
2. Марка никеля и сплавов на его основе
Поскольку никель и никелевые сплавы являются высоко интернационализированными товарами, в дополнение к принятию собственных брендов страны также часто используют бренды UNS и торговые наименования и коды ASTM США. Большинство материалов на основе железа в моей стране импортируются, а импортируемые также обычно импортируются с американскими стандартными брендами. Кроме того, в последние годы принимается все больше и больше стандартных марок материалов ISO. Поэтому, в дополнение к пониманию марок никеля и сплавов на основе никеля в Китае, вы также должны быть знакомы с брендовыми представлениями ASTM, ISO и т. д.
1) Маркировка бренда в Китае
(1) Промышленный чистый никель и сплав никеля с медью являются цветными металлами. Марки их материалов для обработки давлением указываются в соответствии с положениями GB/T340. Промышленный чистый никель обозначается буквой N плюс серийный номер, например N5, N6, N7. Сплав никеля с медью обозначается буквой NCu. Компоненты, отличные от матричного компонента никеля, обозначаются цифрами, например NCu30, NCu28-2.5-1.5 и т. д.
(2) Материалы из никелевых сплавов для обработки давлением, отличные от никель-медных сплавов, должны обозначаться как NS××× в соответствии с GB/T15007.
Первая цифра — тип железо-никелевого сплава.
NS1 ×× ——Сплав на основе железа и никеля, упрочненный твердым раствором
NS2××——Сплав Fe-Ni, упрочненный старением (используется редко)
NS3××——Сплав никеля, упрочненный твердым раствором
NS4××——Сплав на основе никеля, упрочненный старением (используется редко)
Вторая цифра — система сплава.
NS×1×——Никель-хромовая серия
NS×2×——Серия никель-молибден
NS×3×——Серия никель-хром-молибден
NS×4×——Система никель-хром-молибден-медь
Третья цифра указывает порядок различных марок сплава.
Помимо указанных выше методов представления, для коррозионно-стойких сплавов могут также использоваться унифицированные цифровые коды в соответствии с GB/T17616 «Единая система цифрового кодирования для марок сталей и сплавов».
Сравнительная таблица материалов для обработки коррозионно-стойких сплавов Таблица 1.
Таблица 1
|
Общие оценки |
NS111 |
НС112 |
НС142 |
НС143 |
НС312 |
НС315 |
|
Единый цифровой бренд |
H0110 |
H0112 |
H0112 |
H0143 |
H0312 |
H0315 |
|
Общие оценки |
NS321 |
NS321 |
НС334 |
НС335 |
НС336 |
НС322 |
|
НС322 |
H0321 |
H03320 |
H03340 |
H03350 |
H03360 |
H03220 |
| УНС | Тип ингредиента |
Тип армирования |
Типичные оценкиОтруби |
||
|
Номер UNS |
Имя |
Популярный код |
|||
|
№01 ××× |
(бронировать) |
— |
|||
|
N02××× |
Промышленный чистый никель |
N02200 |
никель200 |
200 |
|
|
№03 ××× |
(БРОНИРОВАТЬ) |
||||
|
N04××× |
Сплав никеля и меди |
Упрочнение твердого раствора |
N04400 |
Монель400 |
400 |
|
N05××× |
Сплав никеля и меди |
Усиление осадков |
N05502 |
Монель502 |
502 |
|
N06××× |
Железный сплав |
Упрочнение твердого раствора |
N06600 |
Инконель600 |
600 |
|
N07××× |
Железный сплав |
Усиление осадков |
N07500 |
Удимел500 |
500 |
|
N08××× |
Сплав никель-железо-хром |
Упрочнение твердого раствора |
N08800 |
Инколой800 |
800 |
|
N09××× |
Сплав никель-железо-хром |
Усиление осадков |
N09902 |
Ни-охватывать<охватывать style="letter-spacing:0.0500pt">-c902 |
С902 |
|
N10××× |
сплав халько |
Упрочнение твердого раствора |
N10276 |
Хастеллойк-276 |
С276 |
|
Н11 ××× |
(БРОНИРОВАТЬ) |
||||
|
N12××× |
Сплав никеля и кобальта |
Упрочнение твердого раствора |
N12160 |
||
|
Н13 ××× |
Сплав никеля и кобальта |
Усиление осадков |
N13100 |
В-100 |
|
|
N26××× |
Литейный сплав никель-хром |
Упрочнение твердого раствора |
N26022 |
CXZMW |
|
|
N30××× |
Литейный сплав никель-хром |
Упрочнение твердого раствора |
N30002 |
Н-12МВ/Б |
|
|
Название бренда. Код |
АСМЕНОМЕР УНС |
ГБ |
ИСО |
Процедура сварки квалификационные категории |
|
Никель 200 |
N02200 |
Н6,Н7 |
СЗ2200 |
Ни-1 |
|
Никель 201 |
Никель 201 |
Н5 |
СЗ2201 |
Ни-1 |
|
Монель 400 |
N04400 |
NCu30 |
СЗ4400 |
Ни-2 |
|
Инконель 600 |
N06600 |
НС312 |
СЗ6600 |
Ни-3 |
|
Инконель 625 |
N06625 |
НС336 |
СЗ6625 |
Ни-3 |
|
Хастеллойк-4 |
N06455 |
НС335 |
СЗ6645 |
Ни-3 |
|
Инконель 690 |
N06690 |
НС315 |
СЗ6690 |
Ни-3 |
|
Инколой 800 |
N08800 |
NS111 |
СЗ8800 |
Ни5 |
|
Инколой 800H |
N08810 |
НС112 |
СЗ8810 |
Ни5 |
|
Инколой 825 |
N08825 |
НС142 |
СЗ8825 |
Ни5 |
|
Канпентер 20-cb3 |
Канпентер 20-cb3 |
НС143 |
СЗ8020 |
Ни5 |
|
Хастеллой Б |
N10001 |
НС321 |
СЗ0001 |
Ни4 |
|
Хастеллой С-276 |
N10276 |
НС334 |
СЗ0276 |
Ни4 |
|
Хастеллой Б-2 |
Хастеллой Б-2 |
НС322 |
СЗ0665 |
Ни4 |
3. Краткое введение в характеристики никеля и никелевых сплавов
1) Механические свойства
(1) Матрица никеля и никелевых сплавов, которые могут быть упрочнены твердым раствором, в основном представляет собой аустенит в отожженном или твердорастворном состоянии с гранецентрированной кубической решеткой. В пределах нормального диапазона содержания сплава от комнатной температуры до высокой температуры матрица представляет собой аустенит, поэтому ее механические свойства близки к свойствам аустенитной нержавеющей стали. Нижний предел удлинения обычно используемых материалов для обработки давлением составляет от 30% до 45% (некоторые - 25%), что эквивалентно аустенитной нержавеющей стали. Коэффициент предела текучести материала составляет от 0,20 до 0,55, что также эквивалентно аустенитной нержавеющей стали, поэтому он обладает хорошими свойствами холодной формовки.
(2) Никель и никелевые сплавы обладают высокой пластичностью и вязкостью, и ударные образцы иногда ломаются. Поэтому обычно нет необходимости использовать удар при комнатной температуре в качестве технического требования для приемки материала.
(3) Никелевые сплавы имеют более высокую прочность на растяжение при высоких температурах и сопротивление ползучести при высоких температурах, чем аустенитные нержавеющие стали, поэтому расчетная температура может достигать 900 ℃ ~ 950 ℃.
2) Физические свойства
(1) Относительная плотность никеля и никелевых сплавов близка к плотности меди, немного выше, чем у стали, от 8,0 до 9,0. Температура плавления чистого никеля ниже, чем у низкоуглеродистой стали, а температура плавления никелевых сплавов ниже, чем у аустенитной нержавеющей стали, и составляет от 1300°C до 1400°C.
(2) Коэффициент теплового расширения чистого никеля немного выше, чем у низкоуглеродистой стали, в то время как коэффициент расширения никелевого сплава ниже, чем у аустенитной нержавеющей стали и близок к коэффициенту расширения низкоуглеродистой стали. Поэтому термическое напряжение, возникающее при сварке никелевого сплава и низкоуглеродистой стали, ниже, чем при сварке аустенитной нержавеющей стали и низкоуглеродистой стали.
(3) Теплопроводность чистого промышленного никеля близка к теплопроводности ферритной стали и в 5 раз больше, чем аустенитной стали. Хотя теплопроводность никеля немного ниже, чем у аустенита, его теплопередача все еще относительно слаба.
(4) Никель и железо, никель и медь могут бесконечно растворяться друг в друге, образуя твердые растворы, поэтому сварочные материалы на основе никеля и никелевых сплавов можно использовать для сварки стали. Сварочные материалы на основе никеля и никеля и меди можно использовать для сварки меди.
3) Коррозионная стойкость
(1) Стандартный электродный потенциал чистого никеля ниже, чем у меди, и близок к потенциалу водорода, поэтому никель обладает хорошей коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость чистого никеля в щелочном растворе выше, чем у нержавеющей стали и никелевого сплава. Никелевые сплавы, образованные добавлением хрома, молибдена, меди, вольфрама и т. д. к никелю, обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем аустенитная нержавеющая сталь.
(2) Никель-медный сплав может улучшить коррозионную стойкость в восстановительных средах. Никель-медный сплав не имеет проблемы межкристаллитной коррозии. Никель-медный сплав является наиболее часто используемым материалом для стойкости к коррозии плавиковой кислотой.
(3) Сплав никеля и хрома, хром добавляется к никелю для образования бесконечного твердого раствора, и наиболее часто используется сплав никеля и хрома, содержащий от 15% до 25% хрома. Добавление хрома улучшает коррозионную стойкость к окисляющим кислотам и сульфидированию. Как и нержавеющая сталь, сплавы никеля и хрома чувствительны к межкристаллитной коррозии в некоторых средах, и ее механизм в основном основан на теории обеднения хромом. Кроме того, из-за высокого содержания никеля его чувствительность к коррозии под напряжением в хлоридных и щелочных растворах ниже, чем у нержавеющей стали.
(4) Никель-молибденовый сплав. Добавление молибдена к никелю может значительно улучшить коррозионную стойкость в соляной кислоте и разбавленной серной кислоте. Никель-молибденовый сплав в основном используется для восстановления сильных кислотных сред.
(5) Сплав никель-хром-молибден. Добавление Cr и Mo к никелю имеет хорошую теплопроводность не только в окислительных, но и в восстановительных средах.
Хорошая коррозионная стойкость, особенно в окисляющих кислотах, содержащих ионы хлорида и другие ионы галогена. Сплав чувствителен к межкристаллитной коррозии, а снижение содержания углерода может улучшить стойкость к межкристаллитной коррозии.
(6) Сплав на основе железа и никеля. Этот сплав является промежуточным сплавом между высоконикелевой аустенитной нержавеющей сталью и коррозионно-стойким сплавом на основе никеля. Поскольку аустенит может растворять больше элементов, таких как хром и молибден, его коррозионная стойкость лучше, чем у аустенитной нержавеющей стали в большинстве сред. Его представительные марки Incoloy800 и Incolo800H обладают превосходной стойкостью к коррозии под напряжением и стойкостью к высокотемпературной коррозии. Сплавы никель-железо-хром-молибден-медь, такие как Incoloy825, могут противостоять как окислительной, так и восстановительной коррозии. Добавление меди улучшает стойкость к точечной и щелевой коррозии, поэтому его применение превышает применение сплавов никель-железо-хром-молибден.
Сварочные материалы на основе никеля и меди позволяют сваривать медные материалы.
К сплавам на основе никеля также относятся Incoloy625/901/926, Hastelloy C-276 и т. д.
Какие материалы могут заменить Inconel 718
Основные эксплуатационные параметры сплава Hastelloy C276
Связанная статья