的选择和应用

这里介绍的锻轧(定义为含镍45%以上的合金)包括了化工厂常用的各类锻轧耐蚀合金。

这些合金的化学成分和UNS编号列于表1中。为了方便读者，一些常用的商品名也在旁边列出。

1 合金的性能

镍合金比不锈钢昂贵。但是，根据初始成本而不是根据寿命周期成本进行经济性的比较可能会误导人们。例如，Ni-Cr-Mo合金价格大约是18Cr-8Ni不锈钢的5倍，是奥氏体不锈钢的2倍。但由于镍合金优越的耐腐蚀性能，初始成本的增加常常能够通过设备寿命的延长，维修费用的降低和少的停机所带来的长期费用的节省而获得补偿。

镍合金的物理性能与300系奥氏体不锈钢的物理性能十分相似。镍基合金与碳钢的热膨胀率大致相等，而明显低于300系不锈钢的热膨胀率。

虽然纯镍的导热率高于碳钢，但是，大多数镍合金的导热率明显比较低，在某些情况下甚至低于奥氏体不锈钢的导热率。

除纯镍外，化学加工业所用的镍合金强度大大高于300系不锈钢。镍合金还具有非常好的延展性和韧性(见表2所列的室温力学性能)。用于化工设备的大多数合金的许用应力见ASME锅炉和压力容器规范第Ⅷ卷。

镍合金是全奥氏体显微组织。化学工业使用的所有镍合金几乎都是固溶强化的。它们强度的提高来自于有效硬化元素如钼和钨的添加，而不是碳化物的形成。与奥氏体不锈钢一样，固溶镍合金不能通过热处理强化，而只能通过冷加工使其强化。

另一大类镍基合金可通过沉淀硬化热处理来强化。这类合金大多数专门用于高强度用途，如深层油气生产和高压工艺过程所使用的合金。

沉淀硬化镍基合金除了用于阀门和旋转机械部件外，在化工设备的应用有限。这类合金中包括燃气轮机、燃烧室以及航天用途所使用的耐热合金。

2 耐腐蚀性

镍合金比传统的不锈钢和奥氏体铁基合金耐各类酸、碱和盐腐蚀的能力提高了一个档次。镍合金一个突出的优点是在含卤化物离子的水溶液中具有极好的耐腐蚀性能。在这方面，镍合金远远优于奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢容易受到氯离子和氟离子溶液的腐蚀。

镍合金这种优异的耐腐蚀行为不仅表现为较低的金属损耗，而且表现为较好的耐局部腐蚀能力，特别是耐点蚀/缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀断裂的能力。与均匀腐蚀相比，这些形式的局部腐蚀是化学行业腐蚀失效的主要原因。

镍合金优异的耐腐蚀性部分归功于镍所固有的较低反应活性（相对于铁），正如电动势(EMF )序列中其较为惰性的氧化电位所显示。与不锈钢类似，含铬的镍合金具有钝化能力(即自发地形成一层薄而坚韧的表面氧化物，这层氧化物起着有效阻止腐蚀的作用)。

镍优于铁的另一个优点是镍能够容纳大比例的合金元素而不形成脆性相。能提高耐腐蚀性的合金添加元素通常是铬、钼和铜。下面将会简要介绍合金元素的作用。

化工厂常见介质条件下镍合金耐蚀性能的比较见表3。这些一般性指南不用于特定目的，仅作为选材过程的起始点。

大多数镍合金焊接都采用手工电孤焊(SMAW)、气体保护钨极电弧焊(GTAW)和气体保护熔化极电弧焊(GMAW)。镍合金焊接件延展性非常好，它们较低的热膨胀特性减少了残余应力和弯曲变形。仅沉淀硬化型牌号要求焊后热处理。

镍合金的焊接工艺与奥氏体不锈钢的焊接工艺非常类似。但是，由于富镍焊缝溶池更加粘滞，熔透性更差，要获得全熔透的焊缝，可能需要改进接头外形和焊接技术。镍合金比钢铁材料更不允许污染物的存在，污染物会造成焊缝脆裂。

富镍焊材的高延展性、低热膨胀率以及容许各种金属元素稀释的能力使其广泛用于异种金属的焊接。不仅包括镍基合金与铁基合金的焊接，也包括不锈钢与碳钢和合金钢的焊接。同样，镍合金能够堆焊到碳钢表面而没有开裂的危险。