耐蚀阀门用蒙乃尔合金

蒙乃尔合金又称镍合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好，呈银白色，适合作边丝材料。蒙乃尔（Mone1）合金、铸镍合金、哈氏合金等都是制造特殊用途阀门的材料。Monel合金是镍基耐蚀合金中的Ni—Cu系合金， zui早是由美国镍公司（International镍公司）开发的【¨， 其典型成分为70％Ni和30％Cu，它是镍基耐蚀合金中应用zui广泛的合金。Monel合金既具有较高的强度和韧性， 又具有优良的抗还原酸及强碱介质和海水等腐蚀的性能。因此通常用于制造输送氢氟酸（HF）、盐水、中性介质、碱盐及还原性酸介质C23的设备。Monel合金也适用于干燥氯气、氯化氢气、高温氯气（425℃ ） 及高温氯化氢（450℃）等介质， 但不抗含硫介质和氧化性介质（如硝酸， 含氧量高的介质）的腐蚀， 因为镍与硫和氧有剧烈反应， 易形成Ni3S2和NiOC引

。

2 性能

Monel合金为Ni—Cu固溶体， 其中Cu是作为在Ni中加入了非氧化性的抗蚀剂，改善了镍合金的耐蚀性， 并起强化合金的作用。其内加入C， 可改善合金的铸造性能， 但在常温时合金中仅能溶解0．15％ 的C， 过剩的C将以石墨相析出。加入1．5％ ～3．5％Fe， 也可改善合金的铸造性能。加入Mn和Si可以改

善合金的机械性能， 特别是Si的含量对Monel合金的机械性能和物理性能有重要的影响。

3 分类

Monel合金有铸造合金和变形合金（轧材）两大类。

3．1 变形合金

美国的变形Monel合金有10种之多。如M onel400、 M onelC、 M onel403、 M onel404、M onel R一405、M onel406、M onel4 1 1、M on—elK500、Monel501和Monel502等。因Monel在不同的美国标准体系中有各自的表示方法，

为了便于使用和计算机统一管理，sAE （美国汽车工程师学会）和ASTM （美国材料与试验学会）联合发展了ASTM—SAE统一数码系统（Unified Numbtring System—UNS）。在美国的UNS中，镍合金有5种牌号的变形Monel合金， 有固溶强化型的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。其中用于制造耐蚀阀门常用的变形Monel合金是Monel400和MonelK500这2种牌号。表1 美国UNS中变形M0nd合金化学成分 ％

3．2 铸造合金

美国铸造Monel合金在ASTM A494中有M35—1、M35—2、M一30H、M一25S和M一30C这5种牌号（表2）， 在美国联邦标准—N一288㈣中也有5种铸造Monel合金（表3）。

4 应用

M35—1，M35—2及—N一288中的*和E级通常用于制造精炼的Monel合金泵、阀门和配件。而含Si量高的B级（3．5％Si）Mon—el合金， 因强度高，既耐腐蚀又耐磨损， 因此主要用于制造要求抗磨性好的轴和耐磨环。D级（4．0％Si）Monel合金用于制造要求耐磨性更高及更耐腐蚀的部件。Monel合金阀门有整体和内件两大类型。整体Monel合金阀门是指阀门的壳体和内件均为Monel，其主要用在炼油厂烷基化装置中的HF酸再生塔部分。由于HF 酸再生温度高（149℃ ）和含水率高的原因， 需要使用整体Monel合金阀门，此外整体Monel合金阀门还用于炼油厂催化剂的无灰添加剂的生产和氯碱厂高浓度氯碱液系统等工况中。Monel合金内件阀门系指阀门的壳体材质为碳钢或不锈钢，而阀门的内件材质为Monel合金。以碳钢为壳体的Monel合金阀门主要用于炼油厂烷基化装置HF酸系统的低温区域，其利用碳钢对低温（≤71℃ ）的无水氢氟酸（HF）有较好的抗腐蚀性能， 但碳钢长期在该工况使用时会在其表面因腐蚀而形成薄膜，若在阀门密封部位用碳钢，腐蚀后形成的薄膜将影响阀门的密封性能。需要指出的是：碳钢阀门常用的Crl3型密封材料更不能抵抗HF酸的腐蚀， 而内件材质为Monel合金时可以保证阀门的密封性能，而且用Monel合金内件阀门其成本要比整体Monel合金阀门便宜得多。以

碳钢为壳体的Monel合金阀门也可用于海水等介质的工况中。阀门壳体材质为不锈钢的Monel合金内件阀门，是用在乙烯、丙烯、液氧、纯氧及海水和合金其他工况中。烷基化装置中使用的整体Monel合金阀门和Monel合金内件阀门从安全角度考虑要求选用压力级为CL300磅级， 用于其他工况的Monel合金内件阀门， 压力级有CI 150 和CI 300 磅， 或5 熔炼和铸造Monel合金的熔炼和铸造技术是决定能否生产出合格的Monel合金铸件的关键， 因为Monel合金树枝晶发达，缩孔缩松率大， 吸气（吸氢， 吸氧）倾向极大， 还会与造型材料发生渗硫化学反应（用呋哺树脂自硬砂时）， 从安全角度考虑，Monel合金阀门用在氢氟酸和氯气及氯化氢气体等剧毒和高危险性介质中，要求铸件应按*管路用阀门进行射线探伤检验。虽然美国标准中指出， 铸造M35—1可焊， 但实际上其可焊性极差， 补焊的铸件质量难以保证。M35—1合金的密度为8．63t／m（20℃ 时）， 凝固收缩率21mm／m， 合金熔点为1315～ 1345℃ 。M35—1、M35—2及-N一288的*和E级是以铸态交货使用的。尽管铸造Monel合金有许多牌号， 但用于铸造Monel合金阀门铸件时， 主要采用ASTMA494中的M35—1。铸造Monel合金和变形Monel合金在化学成分上的变动很小（表4）， 但这种变动对变形合金来说满足了其较好的变形能力， 而对铸造合金则提供了较好的铸造性能。这就是为什么在铸造时要用铸造Monel合号， 选用轧材时要用变形Monel合号的理由。

6 结语

现行的Monel合金*标准有ASTM、SAE、AMS （美国航空材料标准学会）、MII （美国*标准）、ANSI、ASME及 （美国联邦标准）等。对于同一牌号的Monel合金， 采用不同的技术规范体系， 不仅牌号的表示方法不同，而且其规范的编号和内容也不*相同。通常军工产品采用MII 、 或AMS 规范， 民用产品采用ASTM 和ASME规范

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