Introducción a los sujetadores de aleación a base de níquel
En los últimos años, las aleaciones resistentes a la corrosión a base de níquel se han utilizado cada vez más en elementos de fijación y equipos. Debido a las propiedades mecánicas únicas de alta temperatura y la resistencia a la corrosión de la aleación, se ha utilizado ampliamente en muchos campos, como la química, el petróleo, las aleaciones, la industria aeroespacial, el desarrollo marino y la energía atómica. Puede resolver problemas de corrosión de ingeniería que no se pueden resolver con acero inoxidable general y otros materiales metálicos y no metálicos. Para facilitar la aplicación del níquel y las aleaciones de níquel, ahora se clasifica la información relevante del material para referencia.
1. Clasificación del níquel y de las aleaciones a base de níquel
1) Clasificación por composición química
En mi país, los materiales de níquel con una suma de contenidos de níquel y cobalto mayor o igual al 99% y un contenido de cobalto menor o igual al 1,5% se denominan habitualmente níquel puro industrial, y los materiales con un contenido de níquel mayor o igual al 50% se denominan aleaciones a base de níquel. Las aleaciones con un contenido de níquel del 30% al 50% y un contenido de níquel y hierro mayor o igual al 60% se denominan aleaciones a base de hierro-níquel. La diferencia entre ellas y el acero inoxidable es que el contenido de hierro en el acero inoxidable debe ser mayor o igual al 50% y el contenido de níquel debe ser menor al 30%.
En ASME, el níquel y las aleaciones de níquel se denominan colectivamente aleaciones con alto contenido de níquel, incluidas las de níquel puro, las aleaciones a base de níquel y las aleaciones a base de hierro y níquel (incluidas las aleaciones de cobalto y las aleaciones de cromo con alto contenido de níquel). La definición de aleaciones a base de hierro y níquel es diferente a la de mi país. La principal diferencia radica en la clasificación de las aleaciones a base de hierro y níquel y los aceros inoxidables de cromo y níquel, como el comúnmente utilizado 2RK65 sueco y los grados correspondientes de mi país 03Cr20Ni25Mo5Cu (904L). Estados Unidos lo clasifica como una aleación a base de níquel, N08904, mientras que mi país lo clasifica como acero inoxidable.
2) Según el rendimiento
Las aleaciones de níquel de mi país incluyen aleaciones resistentes a la corrosión, que se denotan por NS*** (GB/T15007), y aleaciones de alta temperatura, que se denotan por GH*** según GB/T14992. Las aleaciones de níquel de mi país para sujetadores solo consideran los grados de aleaciones resistentes a la corrosión, y las aleaciones resistentes a la corrosión no consideran el níquel puro y las aleaciones de níquel-cobre, mientras quecierreEl níquel y las aleaciones a base de níquel incluyen níquel puro y aleaciones de níquel-cobre.
3) Según el efecto de fortalecimiento de los elementos de aleación.
Existen dos tipos de aleaciones a base de níquel: las reforzadas con solución sólida y las reforzadas con precipitación (o endurecidas por precipitación). Las normas de fijación de varios países utilizan básicamente aleaciones de níquel reforzadas con solución sólida y rara vez utilizan aleaciones de níquel reforzadas con precipitación. Las barras y tubos que se utilizan en las fijaciones en mi país están hechos de materiales a base de níquel reforzados con solución sólida.
4) Según el sistema de aleación principal de níquel y aleaciones de níquel.
En mi país, el níquel se clasifica generalmente en: níquel puro industrial, aleación de níquel-cobre, aleación de níquel-cromo, aleación de níquel-molibdeno, aleación de níquel-cromo-molibdeno, aleación de níquel-cromo-molibdeno-cobre. En los Estados Unidos, se clasifica en: níquel puro industrial, aleación de níquel-cobre, aleación de níquel-cromo, aleación de níquel-hierro-cromo, aleación de níquel-molibdeno, aleación de níquel-cobalto, etc. según la clasificación de grado UNS.
2. Identificación de marca de níquel y aleaciones a base de níquel
Dado que el níquel y las aleaciones de níquel son productos altamente internacionalizados, además de adoptar sus propias marcas, los países también suelen utilizar las marcas UNS y los nombres comerciales y códigos en los Estados Unidos ASTM. La mayoría de los materiales a base de hierro de mi país son importados, y los importados también se importan comúnmente con marcas estándar estadounidenses. Además, en los últimos años, se han adoptado cada vez más marcas de materiales estándar ISO. Por lo tanto, además de comprender las marcas de níquel y aleaciones a base de níquel en China, también debe estar familiarizado con las representaciones de marca de ASTM, ISO, etc.
1) Marcado de marca en China
(1) El níquel puro industrial y la aleación de níquel-cobre son metales no ferrosos. Los grados de sus materiales de procesamiento a presión se indican de acuerdo con las disposiciones de GB/T340. El níquel puro industrial se indica con N más un número de serie, como N5, N6, N7. La aleación de níquel-cobre se indica con NCu. Los componentes distintos del componente de matriz níquel se indican con números, como NCu30, NCu28-2.5-1.5, etc.
(2) Los materiales de procesamiento a presión de aleación de níquel distintos de las aleaciones de níquel-cobre se indicarán mediante NS××× de acuerdo con GB/T15007.
El primer dígito es el tipo hierro-níquel.
NS1 ×× ——Aleación a base de hierro y níquel, reforzada con solución sólida
NS2××——Aleación de Fe-Ni, tipo reforzado por envejecimiento (raramente utilizado)
NS3××——Aleación de níquel, tipo reforzado con solución sólida
NS4××——Aleación a base de níquel, tipo reforzado por envejecimiento (raramente utilizado)
El segundo dígito es el sistema de aleación.
NS×1×——Serie de níquel-cromo
NS×2×——Serie de níquel-molibdeno
NS×3×——Serie níquel-cromo-molibdeno
NS×4×——Sistema de níquel-cromo-molibdeno-cobre
El tercer dígito indica el orden de los diferentes grados de aleación.
Además de los métodos de representación anteriores, las aleaciones resistentes a la corrosión también pueden utilizar códigos digitales unificados de acuerdo con GB/T17616 "Sistema de código digital uniforme para grados de acero y aleaciones".
Tabla comparativa de materiales de procesamiento de aleaciones resistentes a la corrosión Tabla 1.
Tabla 1
|
Calificaciones generales |
NS111 |
NS112 |
Nueva Zelanda142 |
Nueva Zelanda143 |
Nueva Zelanda312 |
Nueva Zelanda315 |
|
Marca digital unificada |
H0110 |
H0112 |
H0112 |
H0143 |
H0312 |
H0315 |
|
Calificaciones generales |
NS321 |
NS321 |
Nueva Zelanda334 |
Nueva Zelanda335 |
Nueva Zelanda336 |
Nueva Zelanda322 |
|
Nueva Zelanda322 |
H0321 |
H03320 |
H03340 |
H03350 |
H03360 |
H03220 |
| UNS | Tipo de ingrediente |
Tipo de refuerzo |
Calificaciones típicasSalvado |
||
|
N.º UNS |
Nombre |
Código popular |
|||
|
N01 ××× |
(reservar) |
— |
|||
|
N02××× |
Níquel puro industrial |
N02200 |
Níquel200 |
200 |
|
|
N03 ××× |
(RESERVAR) |
||||
|
N04××× |
Aleación de níquel y cobre |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N04400 |
Monel400 |
400 |
|
N05××× |
Aleación de níquel y cobre |
Fortalecimiento de las precipitaciones |
N05502 |
Monel502 |
502 |
|
N06××× |
Aleación de hierro |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N06600 |
Inconel600 |
600 |
|
N07××× |
Aleación de hierro |
Fortalecimiento de las precipitaciones |
N07500 |
Udimel500 |
500 |
|
N08××× |
Aleación de níquel-hierro-cromo |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N08800 |
Incoloy800 |
800 |
|
N09××× |
Aleación de níquel-hierro-cromo |
Fortalecimiento de las precipitaciones |
N09902 |
Ni-durar |
C902 |
|
N10××× |
Aleación de Chalco |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N10276 |
Hastelloyc-276 |
C276 |
|
N11 ××× |
(RESERVAR) |
||||
|
N12××× |
Aleación de níquel y cobalto |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N12160 |
||
|
N13 ××× |
Aleación de níquel y cobalto |
Fortalecimiento de las precipitaciones |
N13100 |
En-100 |
|
|
N26××× |
Aleación de fundición de níquel-cromo |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N26022 |
CXZMW |
|
|
N30××× |
Aleación de fundición de níquel-cromo |
Fortalecimiento de la solución sólida |
N30002 |
N-12MV/B |
|
|
Nombre de la marca. Código |
ASMEN.º DE LA ONU |
ES |
YO ASI |
Procedimiento de soldadura categorías de calificación |
|
Níquel 200 |
N02200 |
N6,N7 |
noroeste2200 |
Ni-1 |
|
Níquel 201 |
Níquel 201 |
N5 |
noroeste2201 |
Ni-1 |
|
Monel 400 |
N04400 |
Universidad Nacional de Carolina del Norte30 |
noroeste4400 |
Ni-2 |
|
Inconel 600 |
N06600 |
Nueva Zelanda312 |
noroeste6600 |
Ni-3 |
|
Inconel 625 |
N06625 |
Nueva Zelanda336 |
noroeste6625 |
Ni-3 |
|
Hastelloyc-4 |
N06455 |
Nueva Zelanda335 |
noroeste6645 |
Ni-3 |
|
Inconel 690 |
N06690 |
Nueva Zelanda315 |
noroeste6690 |
Ni-3 |
|
Incoloy 800 |
N08800 |
NS111 |
noroeste8800 |
Ni5 |
|
Incoloy 800 horas |
N08810 |
NS112 |
noroeste8810 |
Ni5 |
|
Incoloy 825 |
N08825 |
Nueva Zelanda142 |
noroeste8825 |
Ni5 |
|
Canpenter 20-cb3 |
Canpenter 20-cb3 |
Nueva Zelanda143 |
noroeste8020 |
Ni5 |
|
Hastelloy B |
N10001 |
Nueva Zelanda321 |
noroeste0001 |
Ni4 |
|
Hastelloy C-276 |
N10276 |
Nueva Zelanda334 |
noroeste0276 |
Ni4 |
|
Hastelloy B-2 |
Hastelloy B-2 |
Nueva Zelanda322 |
noroeste0665 |
Ni4 |
3. Breve introducción a las características de los materiales de níquel y aleaciones de níquel
1) Propiedades mecánicas
(1) La matriz de níquel y aleaciones de níquel que se pueden fortalecer con solución sólida es principalmente austenita en estado recocido o solución sólida, con una red cúbica centrada en las caras. Dentro del rango de contenido de aleación normal, desde temperatura ambiente hasta alta temperatura, la matriz es austenita, por lo que sus propiedades mecánicas son cercanas a las del acero inoxidable austenítico. El límite inferior del alargamiento de los materiales de procesamiento a presión de uso común es del 30% al 45% (algunos son del 25%), lo que es equivalente al acero inoxidable austenítico. La relación de resistencia al rendimiento del material es de 0,20 a 0,55, que también es equivalente al acero inoxidable austenítico, por lo que tiene buenas propiedades de conformado en frío.
(2) El níquel y las aleaciones de níquel tienen una gran plasticidad y tenacidad, y las muestras de impacto a veces se rompen. Por lo tanto, generalmente no es necesario utilizar el impacto a temperatura ambiente como requisito técnico para la aceptación del material.
(3) Las aleaciones de níquel tienen mayor resistencia a la tracción a largo plazo a alta temperatura y mayor resistencia a la fluencia a alta temperatura que los aceros inoxidables austeníticos, por lo que se permite que la temperatura de diseño alcance los 900 ℃ ~ 950 ℃.
2) Propiedades físicas
(1) La densidad relativa del níquel y las aleaciones de níquel es cercana a la del cobre, ligeramente superior a la del acero, entre 8,0 y 9,0. El punto de fusión del níquel puro es inferior al del acero con bajo contenido de carbono, y el punto de fusión de las aleaciones de níquel es inferior al del acero inoxidable austenítico, y oscila entre 1300 °C y 1400 °C.
(2) El coeficiente de expansión térmica del níquel puro es ligeramente superior al del acero con bajo contenido de carbono, mientras que el coeficiente de expansión de la aleación de níquel es inferior al del acero inoxidable austenítico y cercano al del acero con bajo contenido de carbono. Por lo tanto, la tensión térmica generada por la soldadura de aleación de níquel y acero con bajo contenido de carbono es inferior a la generada por la soldadura de acero inoxidable austenítico y acero con bajo contenido de carbono.
(3) La conductividad térmica del níquel puro industrial es cercana a la del acero ferrítico y 5 veces mayor que la del acero austenítico. Aunque la conductividad térmica del contenido de níquel es ligeramente inferior a la de la austenita, su efecto de transferencia de calor sigue siendo relativamente pobre.
(4) El níquel y el hierro, el níquel y el cobre se pueden disolver infinitamente entre sí para formar soluciones sólidas, por lo que los materiales de soldadura de níquel y aleaciones de níquel se pueden utilizar para soldar acero. Los materiales de soldadura de níquel y níquel-cobre se pueden utilizar para soldar cobre.
3) Resistencia a la corrosión
(1) El potencial de electrodo estándar del níquel puro es solo inferior al del cobre y cercano al del hidrógeno, por lo que el níquel tiene una buena resistencia a la corrosión. La resistencia a la corrosión del níquel puro en solución alcalina es mayor que la del acero inoxidable y la aleación de níquel. Las aleaciones de níquel formadas mediante la adición de cromo, molibdeno, cobre, tungsteno, etc. al níquel tienen una mayor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable austenítico.
(2) La aleación de níquel-cobre puede mejorar la resistencia a la corrosión en medios reductores. La aleación de níquel-cobre no tiene el problema de la corrosión intergranular. La aleación de níquel-cobre es el material más comúnmente utilizado para la resistencia a la corrosión por ácido fluorhídrico.
(3) Aleación de níquel-cromo: el cromo se añade al níquel para formar una solución sólida infinita, y la más utilizada es una aleación de níquel-cromo que contiene entre un 15% y un 25% de cromo. La adición de cromo mejora la resistencia a la corrosión por ácidos oxidantes y sulfuración. Al igual que el acero inoxidable, las aleaciones de níquel-cromo son sensibles a la corrosión intergranular en algunos medios, y su mecanismo es principalmente la teoría del agotamiento del cromo. Además, debido al alto contenido de níquel, su sensibilidad a la corrosión bajo tensión por soluciones de cloruro y soluciones alcalinas es menor que la del acero inoxidable.
(4) Aleación de níquel-molibdeno. La adición de molibdeno al níquel puede mejorar en gran medida la resistencia a la corrosión en ácido clorhídrico y ácido sulfúrico diluido. La aleación de níquel-molibdeno se utiliza principalmente para reducir medios ácidos fuertes.
(5) Aleación de níquel-cromo-molibdeno. La adición de Cr y Mo al níquel proporciona una buena conductividad térmica no sólo en medios oxidantes sino también en medios reductores.
Buena resistencia a la corrosión, especialmente en ácidos oxidantes que contienen iones de cloruro y otros iones de halógeno. La aleación es sensible a la corrosión intergranular y la reducción de carbono puede mejorar la resistencia a la corrosión intergranular.
(6) Aleación a base de hierro y níquel. Esta aleación es una aleación intermedia entre el acero inoxidable austenítico con alto contenido de níquel y la aleación resistente a la corrosión a base de níquel. Dado que la austenita puede disolver más elementos como el cromo y el molibdeno, su resistencia a la corrosión es mejor que la del acero inoxidable austenítico en la mayoría de los medios. Sus grados representativos Incoloy800 e Incolo800H tienen una excelente resistencia a la corrosión bajo tensión y a la corrosión a alta temperatura. Las aleaciones de níquel-hierro-cromo-molibdeno-cobre como Incoloy825 pueden resistir la corrosión en medios oxidantes y reductores. La adición de cobre mejora la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, por lo que su aplicación supera a la de las aleaciones de níquel-hierro-cromo-molibdeno.
Los materiales de soldadura de níquel-cobre pueden soldar materiales de cobre.
Las aleaciones a base de níquel también incluyen Incoloy625/901/926, Hastelloy c-276, etc.
¿Qué materiales pueden sustituir al Inconel 718?
Parámetros básicos de rendimiento de la aleación Hastelloy C276
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