镍及镍合金

镍及镍合金一、耐蚀合金的体系（分级）

二、Ni及Ni基合金体系（一）、基本系列

（二）合金主要成份

（三）、Ni及Ni基合金系列的沿革，演变过程。

1、一种金属材料的性能主要在于他们的二大类性能：（1）多种多样的使用性能：

力学性能（高温、低温、蠕变、疲劳），耐蚀性，磁性（硬磁、软磁、无磁……）等等。

（2）可加工性

3、ASME规范中的牌号、规格。见下表。

三、Ni及Ni合金的耐腐性及选材

（一）选材是工程设计中最重要也是最复杂且极容易犯错误的工作。

其主要程序是

1、工程上类似环境中有使用经验。

2、有大量试验数据、现场挂片资料积累。

3、大致方向要对，然后从资料、试验、使用经验中去求证，

细化……。

（二）Ni及Ni基合金的选材方向（框架性）见下图

四、Ni及Ni冶金设备在设计中的选用问题

（一）耐蚀性

上面已讲述，首先要确定的是：原则性的选材方向，但真要在化工设备的设计上搞好材料的选用工作，其耐蚀性应作为第一位要考虑的问题。先看一下，几种哈氏合金在介质中的腐蚀速度。

表1 哈氏合金的腐蚀速度（mm/year）

总之，请注意一点：耐蚀性是相对的。

（二）力学性能

1、见下表：σb ,σs 是奥氏体不锈钢的1.5倍以上ψ，δ确差不多。

2、因耐蚀性好，腐蚀余量很小。

3、因此设备可做到：薄壁轻量化。

表2 代表性的哈氏合金的机械性能（常温）

（三）高温性能非常好

所以许多Ni基合金在高温抗氧化条件下（如航空发动机上）使

用广泛。

五、Ni及Ni基合金在设备制造过程中的问题

（一）成型

一般的工厂也可以对哈氏合金管进行冷弯曲加工。弯曲半径最小不小于内径的3倍，最好为内径的5倍。

和不锈钢一样哈氏合金可以进行拉伸加工，但是由于加工硬化大的原因，在拉伸加工要求高的情况时，在加工过程

中比不锈钢要多进行2~3倍次数的固熔化处理。例如，冷压

成型加工封头时，由于R部的加工硬化，在加工过程中一定

要进行1次固熔化处理。

冲孔的孔径应为板厚的2倍以上，空间距应为孔径的2~3倍。

另外，哈氏合金在成形后，通常要进行除应力退火热处理。（二）焊接

因为哈氏合金和奥氏体不锈钢具有同样的焊接性，所以，如果掌握了哈氏合金的特性，不需要特别技术就可以进

行焊接施工。另外，与异种金属的焊接，和奥氏体不锈钢一

样具有同样的可能性。

1、焊接方法

TIG焊、MIG焊及等离子焊等非活性气体电弧焊较适用，也可采用手工电弧焊或电子束焊。气焊时由于要产生浸碳、

氧化，因此不能使用。埋弧焊的热影响区过大，也尽量不要

采用。

2、焊材选用

请查阅ASME有关标准。常用的焊丝见下表：

3、焊前准备

（1）焊接前要对板的错边、坡口形式等进行确认。

（2）不论是定位焊还是真正的焊接，都要用丙酮除去坡口及坡口附近母材表面的油脂、污垢等异物。

（3）焊接棒在焊接前也要进行清洗。

（4）原则上坡口加工采用机械加工形式，用等离子切割是要用砂轮除去氧化皮或热影响区。热影响区要切削掉3mm以上。（5）与奥氏体不锈钢相比，熔融金属的流动性较差，因此坡口开口应大一些。

4、焊接施工

（1）定位焊与真正的焊接一样要注意。要充分除去定位焊时所生成的氧化皮等附着物或有害缺陷。

（2）若不进行不活性气体背面保护，反面的焊缝就会被强烈氧化，焊缝成型不好。根据母材的形状，使用背面保护用工具。（3）焊接的位置尽量采用平焊。平焊有困难是可以采用横焊、立焊，应避免使用仰焊。

（4）不需预热，各层间温度应尽量控制在150℃以下。每层要用不锈钢钢刷或柔软砂轮除去氧化坡等。

（5）为了控制焊接热量，焊接棒运行是不能来回摆动，尽量要直线运行。

（6）由于有高温凝固开裂可能性，因此要注意弧坑处理。

代表性的焊接条件例见表4。

表4 哈氏合金的焊接工艺

5、焊后热处理

哈氏合金B和C以外的其他哈氏合金除了特殊情况外，可以在焊接状态下使用。进行焊后热处理时采用固熔化处理。

6、焊缝的检验

实行焊工资格评定和焊接工艺评定，其试验结果记录在WQR、PQR中。

虽然与不锈钢一样可以对焊缝进行检查，但是作为无损探伤可采用渗透探伤和放射线探伤，而不能采用磁粉探伤或

超声波探伤。

（三）机械加工

哈氏合金的机械加工属于难切削加工，与不锈钢相比加工工时多，但是如果选择了合适的条件，这个差可以缩小。

机械加工条件例见表5。

表5 哈氏合金的机械加工条件

（四）总结

哈氏合金是高价的特殊材料，这一点在人们的脑海里印象太深了。但是，哈氏合金和不锈钢一样也可以进行设计、

施工，没必要作为特别材料考虑。强度大或合理的设计，可

以使使用寿命增加，成本上比不锈钢便宜的例子也很多。

最近，随着人们对设备的信任度和免修理要求的增高，材料的级别也不断提高，哈氏合金的例子也不断增加。本文

若能给设计、施工的人们以参考的话，我们将感到非常荣幸。

六、Ni及Ni基合金与碳钢、奥氏体不锈钢的复合制造化工设备的

技术问题

（一）Hastelloy B系列

至今以爆炸复合的方法来制造复合板的技术还没有达到实用阶段（爆炸裂纹问题）。但以轧制方法来制造复合板

的技术已经达到了实用程度。

（二）其他Ni及Ni基合金与碳钢、奥氏体不锈钢以爆炸复合板的