材料定位与核心特性:
00Ni70Mo28 是一种超高钼含量的镍基耐蚀合金,以其在强还原性介质(尤其是高温盐酸、硫酸)中卓越的耐腐蚀性能著称。其锻棒(锻态棒材)是制造冷轧管材的关键原材料,通过锻造工艺优化了材料的内部结构,为后续冷轧变形提供了良好的基础。
一、 核心化学成分 (重量百分比 - wt%):
镍 (Ni): ≥ 70% - 构成合金的基体,提供固有的耐腐蚀性和良好塑性。
钼 (Mo): 28 - 32% - 核心合金元素。极高的钼含量赋予合金:
强大的抗还原性酸(盐酸、硫酸、磷酸)腐蚀能力。
优异的抗点蚀 (Pitting) 和抗缝隙腐蚀 (Crevice Corrosion) 性能,尤其在含卤化物(氯离子 Cl⁻)环境中。
提高合金强度和热稳定性。
铬 (Cr): 1.0 - 3.0% - 提供一定的抗氧化性,并辅助改善在混合酸环境中的耐蚀性。
铁 (Fe): ≤ 2.0% - 严格控制含量,以避免在强腐蚀环境中形成有害相,保障耐蚀性。
钨 (W): ≤ 3.0% - 常作为有益添加元素,可进一步提高耐蚀性(尤其是局部腐蚀)和强度。
碳 (C): ≤ 0.01% - 极低含量,最大限度减少碳化物析出,防止晶间腐蚀敏感性。
锰 (Mn): ≤ 1.0% - 脱氧剂,残留元素。
钒 (V): ≤ 0.30% - 微量添加,可能有助于细化晶粒或改善性能。
硅 (Si): ≤ 0.08% - 严格控制,防止形成有害硅化物相。
磷 (P): ≤ 0.025% - 严格控制,防止晶界偏聚导致脆性或耐蚀性下降。
硫 (S): ≤ 0.010% - 严格控制,防止形成硫化物夹杂,损害耐蚀性和韧性。
钴 (Co): ≤ 1.0% (常见) - 可能作为残余元素或微量添加。
铜 (Cu): ≤ 0.50% (常见) - 残余元素。
成分设计精髓: 通过“高镍基体 + 超高钼”的组合,辅以极低的碳、硅、铁含量及严格控制杂质元素,确保合金在恶劣还原性环境中的长期稳定性。
二、 关键物理与机械性能 (典型值):
物理性能:
密度: 约 9.2 - 9.3 g/cm³ (较高)。
熔点: 约 1330 - 1380 ℃。
热膨胀系数: 中等(室温至 400℃ 约为 10.0 - 11.0 x 10⁻⁶/K)。
热导率: 较低(室温约 8 - 10 W/m·K)。
电阻率: 较高(室温约 130 - 140 μΩ·cm)。
机械性能 (锻棒典型范围 - 具体取决于热处理状态):
抗拉强度 (Rm): ≥ 750 MPa (可更高)。
屈服强度 (Rp0.2): ≥ 350 MPa (可更高)。
延伸率 (A5): ≥ 40% - 表现出优异的塑性,这对于后续冷轧成管至关重要。
硬度: 通常在 80 - 100 HRB (洛氏B标尺) 范围。
冲击韧性: 良好。
性能优势总结: 在保持优异塑韧性(利于冷加工)的同时,具备相当高的强度水平,为冷轧管提供坚实的原材料基础。
三、 卓越的耐腐蚀性能 (核心价值):
还原性酸:
盐酸 (HCl): 在全浓度、高温环境下表现出众,是少数几种能耐受沸腾浓盐酸的工程合金之一。
硫酸 (H₂SO₄): 在中等浓度、尤其是还原性条件的硫酸中耐蚀性极佳。
磷酸 (H₃PO₄): 在多种浓度和温度的磷酸中表现优异。
局部腐蚀:
点蚀 (PREN 值高): 极高的钼含量赋予其极高的抗点蚀当量值 (PREN ≈ %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N),抗点蚀能力极强。
缝隙腐蚀: 在含氯化物的苛刻环境中具有优异的抗缝隙腐蚀能力。
其他介质: 对醋酸、甲酸、氯化铝、氯化锌、氯化镁、次氯酸盐等也具有良好耐蚀性。
局限性: 在含氧化剂(如Fe³⁺、Cu²⁺、溶解氧)的酸中,或强氧化性介质(如硝酸、铬酸)中,耐蚀性会显著下降。对氢氟酸(HF)的耐受性也有限。
四、 制造工艺要点 (锻棒与冷轧管):
锻棒 (原材料):
通常采用真空感应熔炼 + 电渣重熔 或 真空感应熔炼 + 真空自耗重熔的双联工艺,确保高纯净度、成分均匀和组织致密。
锻造: 在适宜温度范围内进行热锻,破碎铸态组织、细化晶粒、消除缺陷、提高致密度和均匀性,获得满足冷轧要求的棒材坯料。锻造工艺控制(温度、变形量、速率)对最终性能至关重要。
热处理: 锻后通常进行固溶处理(高温水淬),溶解析出相,获得均匀的奥氏体单相组织,最大化材料的塑性、韧性和耐蚀性。
冷轧管:
以锻棒为坯料,通过多道次的冷轧变形加工成管材。
冷加工强化: 冷轧过程显著提高管材的强度和硬度。
尺寸精度与表面质量: 冷轧可生产高精度(壁厚均匀)、高表面光洁度、小直径薄壁的管材。
残余应力: 冷轧后材料存在残余应力和加工硬化,通常需要后续的去应力退火或光亮退火,以部分恢复塑性、消除应力、改善耐蚀性(避免应力腐蚀开裂倾向)并达到所需力学性能的平衡。
五、 主要应用领域:
该合金专为极端苛刻的还原性腐蚀环境设计,典型应用包括:
化工过程工业: 盐酸再生、湿法磷酸生产、醋酸生产、硫酸回收系统中的关键设备(反应器、换热器、管道、阀门、泵、搅拌器轴等)。
污染控制/烟气脱硫 (FGD): 处理高浓度氯化物、酸性冷凝液的部件。
石油天然气: 深井、高含硫、高含卤化物油气开采中的井下工具、部件。
制药工业: 涉及强腐蚀性介质反应的设备。
纸浆与造纸: 漂白工段等腐蚀性环境。
核燃料后处理。
采购关键考量点:
材料认证: 必须要求供应商提供符合 ASTM B335 (锻棒) / B622 / B619 / B626 (管材) 等标准或特定技术协议的材质报告 (MTC),包含完整的化学成分和力学性能数据。
工艺与质控: 关注熔炼方式(VIM+VAR/ESR优先)、锻造比、热处理工艺(固溶温度、冷却方式)及报告。冷轧管需明确状态(如冷轧态、去应力退火态、光亮退火态)及对应的力学性能。
耐蚀性验证: 对于关键应用,要求提供特定介质下的腐蚀试验数据(如 ASTM G28, G48 等标准方法)。
纯净度与无损检测: 要求高纯净度控制(低 S, P, Si, C),必要时规定无损检测要求(超声波探伤 UT)。
NACE MR0175/ISO 15156: 确认在酸性油气环境使用时是否符合该标准要求。
供应商资质: 选择在高温镍基合金领域有成熟生产经验和可靠质量记录的供应商。
总结:
00Ni70Mo28 锻棒作为冷轧管的核心原材料,凭借其“高镍+超高钼+超低杂质”的成分设计,铸就了在强还原性酸(特别是高温盐酸)和含卤化物环境中无与伦比的耐腐蚀性,同时具备良好的强韧性匹配。其锻棒通过严格控制的熔炼、锻造和热处理工艺,为后续冷轧成高精度、高性能管材提供了保障。该材料是解决化工、能源等领域最严苛腐蚀挑战的关键选择,采购时需重点关注成分控制、工艺认证和特定耐蚀性数据。
上海商虎有色金属有限公司 主要分类及代表性牌号
一、 镍基高温合金(应用最广泛)
常见国际牌号:
Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H
Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀,但也具高温性能)
Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)
Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)
Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720
Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263
Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230
Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214
Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002
CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)
其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)
中国牌号 (GH系列):
变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188,实为钴基), GH5605 (对应L605,实为钴基)
铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金,钴基)
粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102
单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407
铁镍基高温合金(以铁、镍为主要基体)
常见国际牌号:
Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)
Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)
A-286 (Fe-25Ni-15Cr,应用广泛)
N155 (Multimet)
19-9 DL
中国牌号 (GH系列):
变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基,常被归类讨论)
铸造合金: K213, K214
钴基高温合金
常见国际牌号:
Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)
Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31
Ultimet
FSX-414
MAR-M 509, MAR-M 302
E1, X-40, X-45, WI-52
中国牌号:
变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)
铸造合金: K640 (系列牌号,如K640M),DZ40M
司太立合金: STL6, STL12, STL21等。