6蒙乃爾閥門合金材料

1、蒙乃爾閥門合金材料摘要分析了蒙乃爾合金的性能，敘述了鑄造蒙乃爾合金和變形蒙乃爾合金及耐蝕閥門選用的蒙乃爾合金牌號(hào)，介紹了整體蒙乃爾合金閥門和蒙乃爾合金內(nèi)件閥門適用條件。中圖分類號(hào)TG1427文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ATheMonelalloysincorrosionresistingvalvesZHANGLin，YUEJinghua(LanZhouHighPressureValveFactory，LanZhou730060，China)Abstract：ThispaperelaboratesontheperformanceofMonel，andIttellsUSthefoundryandpressurew

2、orkingofMone1ItalsoelaboratestheselectionofMoneltrademarkincorrosionresistingvalvesAndittellsUSallpartsandintramuralpartsofMonelvalvestOOKeywords：Monel；AllpartsofMonelvalve；IntramuralpartsofMonelvalve1概述蒙乃爾(Mone1)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NiCu系合金，最早是由美國tyler公司(International鎳公司)開發(fā)的【，

3、其典型成分為70Ni和30Cu，它是鎳基耐蝕合金中應(yīng)用最廣泛的合金。Monel合金既具有較高的強(qiáng)度和韌性，又具有優(yōu)良的抗還原酸及強(qiáng)堿介質(zhì)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(zhì)、堿鹽及還原性酸介質(zhì)C23的設(shè)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(zhì)，但不抗含硫介質(zhì)和氧化性介質(zhì)(如硝酸，含氧量高的介質(zhì))的腐蝕，因?yàn)殒嚺c硫和氧有劇烈反應(yīng)，易形成Ni3S2和NiOC引。2性能Monel合金為NiCu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(qiáng)化合金的作用。其內(nèi)加入C，可改善合金的鑄造

4、性能，但在常溫時(shí)合金中僅能溶解015的C，過剩的C將以石墨相析出。加入1535Fe，也可改善合金的鑄造性能。加入Mn和Si可以改善合金的機(jī)械性能，特別是Si的含量對(duì)Monel合金的機(jī)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。31變形合金美國的變形Monel合金有10種之多。如Monel400、MonelC、Monel403、Monel404、MonelR一405、Monel406、Monel411、MonelK500、Monel501和Monel502等。因Monel在不同的美國標(biāo)準(zhǔn)體系中有各自的表示方法，為了便于使用和計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，sAE(美國汽

5、車工程師學(xué)會(huì))和ASTM(美國材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì))聯(lián)合發(fā)展了ASTMSAE統(tǒng)一數(shù)碼系統(tǒng)(UnifiedNumbtringSystemUNS)。在美國的UNS中，鎳合金有5種牌號(hào)的變形Monel合金，有固溶強(qiáng)化型的NO4404(Monel400)、NO4404(Monel404)和NO4405(MonelR一405)，及沉淀硬化型的NO5500(MonelK500)和NO5502(Mone1502)等(表1)引。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(hào)。表1美國UNS中變形M0nd合金化學(xué)成分32鑄造合金美國tyler鑄造Monel合金在ASTMA

6、494中有M351、M352、M一30H、M一25S和M一30C這5種牌號(hào)(表2)，在美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)QQN一288中也有5種鑄造Monel合金(表3)。4應(yīng)用M351，M352及QQN一288中的A級(jí)和E級(jí)通常用于制造精煉的Monel合金泵、閥門和配件。而含Si量高的B級(jí)(35Si)Monel合金，因強(qiáng)度高，既耐腐蝕又耐磨損，因此主要用于制造要求抗磨性好的軸和耐磨環(huán)。D級(jí)(40Si)Monel合金用于制造要求耐磨性更高及更耐腐蝕的部件。Monel合金閥門有整體和內(nèi)件兩大類型。整體Monel合金閥門是指閥門的殼體和內(nèi)件均為Monel，其主要用在煉油廠烷基化裝置中的HF酸再生塔部分。由于HF酸再生溫

7、度高(149)和含水率高的原因，需要使用整體Monel合金閥門，此外整體Monel合金閥門還用于煉油廠催化劑的無灰添加劑的生產(chǎn)和氯堿廠高濃度氯堿液系統(tǒng)等工況中。Monel合金內(nèi)件閥門系指閥門的殼體材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼，而閥門的內(nèi)件材質(zhì)為Monel合金。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門主要用于煉油廠烷基化裝置HF酸系統(tǒng)的低溫區(qū)域，其利用碳鋼對(duì)低溫(71)的無水氫氟酸(HF)有較好的抗腐蝕性能，但碳鋼長期在該工況使用時(shí)會(huì)在其表面因腐蝕而形成薄膜，若在閥門密封部位用碳鋼，腐蝕后形成的薄膜將影響閥門的密封性能。需要指出的是：碳鋼閥門常用的Crl3型密封材料更不能抵抗HF酸的腐蝕，而內(nèi)件材質(zhì)為Monel合

8、金時(shí)可以保證閥門的密封性能，而且用Monel合金內(nèi)件閥門其成本要比整體Monel合金閥門便宜得多。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門也可用于海水等介質(zhì)的工況中。閥門殼體材質(zhì)為不銹鋼的Monel合金內(nèi)件閥門，是用在乙烯、丙烯、液氧、純氧及海水和合金其他工況中。烷基化裝置中使用的整體Monel合金閥門和Monel合金內(nèi)件閥門從安全角度考慮要求選用壓力級(jí)為CL300磅級(jí)，用于其他工況的Monel合金內(nèi)件閥門，壓力級(jí)有CI150和CI300磅，或5熔煉和鑄造Monel合金的熔煉和鑄造技術(shù)是決定能否生產(chǎn)出合格的Monel合金鑄件的關(guān)鍵，因?yàn)镸onel合金樹枝晶發(fā)達(dá)，縮孔縮松率大，吸氣(吸氫，吸氧)傾向極大

9、，還會(huì)與造型材料發(fā)生滲硫化學(xué)反應(yīng)(用呋哺樹脂自硬砂時(shí))，從安全角度考慮，Monel合金閥門用在氫氟酸和氯氣及氯化氫氣體等劇毒和高危險(xiǎn)性介質(zhì)中，要求鑄件應(yīng)按A級(jí)管路用閥門進(jìn)行射線探傷檢驗(yàn)。雖然美國標(biāo)準(zhǔn)中指出，鑄造M351可焊，但實(shí)際上其可焊性極差，補(bǔ)焊的鑄件質(zhì)量難以保證。M351合金的密度為863tm(20時(shí))，凝固收縮率21mmm，合金熔點(diǎn)為13151345。M351、M352及QQ-N一288的A級(jí)和E級(jí)是以鑄態(tài)交貨使用的。盡管鑄造Monel合金有許多牌號(hào)，但用于鑄造Monel合金閥門鑄件時(shí)，主要采用ASTMA494中的M351。鑄造Monel合金和變形Monel合金在化學(xué)成分上的變動(dòng)很小(

10、表4)，但這種變動(dòng)對(duì)變形合金來說滿足了其較好的變形能力，而對(duì)鑄造合金則提供了較好的鑄造性能。這就是為什么在鑄造時(shí)要用鑄造Monel合金牌號(hào)，選用軋材時(shí)要用變形Monel合金牌號(hào)的理由。6結(jié)語現(xiàn)行的Monel合金美國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有ASTM、SAE、AMS(美國航空材料標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))、MII(美國國防部標(biāo)準(zhǔn))、ANSI、ASME及QQ(美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn))等。對(duì)于同一牌號(hào)的Monel合金，采用不同的技術(shù)規(guī)范體系，不僅牌號(hào)的表示方法不同，而且其規(guī)范的編號(hào)和內(nèi)容也不完全相同。通常軍工產(chǎn)品采用MII、QQ或AMS規(guī)范，民用產(chǎn)品采用ASTM和ASME規(guī)范J參考文獻(xiàn)1日本鑄物便覽ZM改訂3版，20002樂精華，鑄鎳及鎳合金的應(yīng)用J閥門，1993，(2)3董元源，蒙