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028合金
2019-07-29 13:38:16合金028
00Cr27Ni31Mo3Cu
W.Nr.1.4563,Nicrofer 3127LC
UNS N08028
028 铁-镍合金
028合金属于铁镍基超低碳奥氏体合金。在化学工业苛刻的腐蚀介质中具有优异的耐蚀性;在湿法磷酸中其耐全面腐蚀性能良好,此外亦具有优异的耐点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等性能。合金的工艺性能与一般奥氏体不锈钢类似。鉴于其优良的综合性能,因此近年来此合金在化学加工、油气田开发等工业中得到了较广泛的应用。
主要应用:- 湿法磷酸的生产;
- 海水冷却;
- 含Cl—、F—的化学加工工艺介质;
- 有机酸的生产;、
- 在硫酸的生产中,用于制作管道和热交换器;
表1 牌号及标准材料
牌号标准
系列标准 化学
成分管材 板材 棒材 带材 焊丝 锻件 无缝管 焊接管 美标
N08028ASME (SB) 668 709
709
表2 020合金化学成分元素 C Si Mn P S ASME SB709 ≤0.03 ≤1.0 ≤2.5 ≤0.030 ≤0.030 元素 Ni Mo Cr Fe Cu ASME SB709 29.5~32.5 3.0~4.0 26.0~28.0 余量 0.6~1.4
表3 物理性能密度 8. 0g/cm³ 熔点 1370~1430℃ 机械性能
以下是相应规格028合金退火后(稳定化热处理)的机械性能。
表5 020合金常温下机械性能合金和状态 抗拉强度,MPa 0.2%屈服强度,MPa 延伸率A5,% 硬度HRB 管材 冷加工退火 ≥500 ≥214 ≥40 70-90 板材 薄板、板材、带材
(退火)≥550 ≥214 ≥40 金相结构
028合金具有稳定的面心立方结构。耐腐蚀性
全面腐蚀
由于028合金具有碳、铬、镍、钼、铜的良好配合,因此在一些苛刻的腐蚀环境中具有良好的耐全面腐蚀性能- 硫酸
表6 028合金在硫酸中的腐蚀数据H2SO4/% 试验温度/℃ 试验时间/h 腐蚀速率/(mm/a) 50 80 24+72+72 0.23 60 60 24+72+72 0.08 65 60 24+72+72 0.07 70 60 24+72+72 0.08 96 80 24+72+72 0.29
图2 028合金在硫酸中的等腐蚀图(图中数字为腐蚀率mm/a)- 磷酸
湿法磷酸较化学纯磷酸具有更强的腐蚀性。湿法磷酸有硫酸分解磷石灰所制取,在这种酸中必然含有由磷石灰带入的F—、Cl—等杂质和残留的硫酸,这些杂质加剧了介质的腐蚀性,其中尤以F—、Cl—最为有害。在湿法磷酸厂中,磷酸浓缩工序热交换器的腐蚀环境最为恶劣,致使许多高性能不锈钢收到严重腐蚀。面对解决这一腐蚀难题而开发的028合金具有耐湿法磷酸的优良性能,一些实验结果件图3~图6以及表7。
图3 在湿法磷酸中温度对合金腐蚀率的影响 图4 在100℃含杂质磷酸中Cl—、F—浓度的综合介质:H3PO470%,H2SO44%, 影响,介质:H3PO470%,H2SO44%,
F—0.5%, Cl—,60×10-6,Fe3+0.6% F—0.5%,Fe3+0.45%
图5 F—含量对028合金在含杂质磷酸中耐蚀性的影响 图6 Cl—和自由F—浓度的综合影响
介质:H3PO470%,H2SO44%,60ppm Cl—, H3PO470%,H2SO44%,
Fe3+0.6,100℃% Fe3+0.45%,100℃
表7 在湿法磷酸中的耐蚀性牌号 70%H3PO4+4%H2SO4+0.5%
F—+60×10-6Cl—+0.6%Fe3+,90℃(二水法模拟液)42%P2O5+2%SO3+0.57%
F—+0.23 Cl—+1.36% Fe3+, 90℃(半水法模拟液)00Cr20Ni25Mo4Cu 0.80 0.27 028合金 0.12 0.06 C-276合金 0.52 —
晶间腐蚀
028合金的含碳量极低,所以具有良好的耐晶间腐蚀性能,在经多次焊接后并不使其耐蚀性下降。合金的敏化温度区间为500~720℃,最敏感温度为670℃。加工及热处理
预热
温度控制对于保证合金的耐腐蚀性能不受敏化性的削弱非常重要。工件在加热之前和加热过程中都必须进行表面清理,保持表面清洁。若加热环境含有硫、磷、铅或其他低熔点金属,028合金将变脆。杂质来源于做标记的油漆、粉笔、润滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低,如液化气和天然气的杂质含量要低于0.1%,城市煤气的硫含量要低于0.25g/m3,石油气的硫含量低于0.5%是理想的。
热处理最好在真空电阻炉或惰性气体保护气氛中进行,因为这样可以控温精确并且不受杂质污染。若燃气的杂质含量较低时也可考虑使用燃气加热炉,这样可以得到中性或弱氧化性的气氛。应避免炉气成分在氧化性和还原性中波动,燃烧火焰不能直接烧向工件。
热加工
此合金的热成型温度为950~1150℃,设备制造的热成型温度也以上述温度为宜,应避免在500~720℃敏化温度进行热成型操作。
热处理:
固溶处理温度为1080~1140℃,保温时间取决于工件的最大截面积尺寸,冷却方式最好为水冷,对于截面尺寸小的也可采取快速空冷。
打磨和酸洗
在028合金工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除,需要用细砂带或砂轮打磨。为保持金属的光泽,打磨时要非常小心。在硝酸和氢氟酸的混合酸中酸洗之前,也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。酸洗的时间尤其要注意。
机加工
028合金的机加工需在固溶处理后进行,要考虑到材料的加工硬化性,与奥氏
体不锈钢不同的是,需要采用低表面切削速度和重进刀量。焊接方面的建议
在对镍基材料进行焊接时,应遵循以下规程:
1. 工作场地:工作场地应单独分开或与碳钢的加工区域有足够远的距离,尽可能保持清洁,设有隔板并避免两区域间通风;
2. 工作服和辅助用品:应佩戴干净的细纹皮手套,穿着干净的工作服。
3. 工具和机器设备:应该有镍基合金和镍铬钢的专用工具,钢丝刷应采用不锈钢材料制成,机器设备如剪切机、冲床、轧机等应该盖上毡、纸板或塑料纸以防铁碳金属掉在机器表面而使加工材料粘上,导致腐蚀。
清理:
需用丙酮对母材焊接区域的基体金属和填充合金(如焊条)进行清洁,注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
边缘准备:
最好采用机加工,如车、铣、刨,也可以进行等离子切割,若采用后者,切割边
缘(焊接面)一定要研磨干净平整,允许不过热的精磨。母材的焊接边缘大约25mm 宽的区域必须打磨至光亮金属变面。
坡口角度:
与碳钢相比,镍基合金和特种不锈钢的物理性能特点主要是低的热导率和高的膨
胀系数,这些特性都要在焊接坡口准备时予以考虑,包括加宽底部间隙(1-3mm),同时由于熔融金属的粘滞性,在对接焊时应采用更大的坡口角度(60-70°)以抵消材料的收缩。
起弧:
不能在工件表面起弧,应在焊接面起弧,以防起弧点导致腐蚀。
焊接工艺:
028合金焊接性能良好,无热裂倾向。焊前不需要预热,焊后也不需要热处理。可采用常规的焊接方法,如手工电弧焊和TIG焊。最理想的方法为TIG焊。焊接应使用低的热输入。TIG焊的最大电流为100~120A。