ความคืบหน้าการวิจัยของโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของนิกเกิล

ความคืบหน้าการวิจัยของโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของนิกเกิล

โลหะผสมที่ใช้นิกเกิลไม่เพียง แต่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่ซ้ำกันและแม้กระทั่งความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก แต่ยังมีความแข็งแรงสูงพลาสติกที่ดีและความทนทาน พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในปิโตรเคมีพลังงานทะเลการบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ

1 องค์ประกอบและการจำแนกประเภท

นิกเกิลมีความเสถียรอย่างสมบูรณ์ในสารละลายอัลคาไลน์และมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมต่อก๊าซที่ใช้งานอยู่ (เช่นฟลูออรีน, คลอรีน, โบรมีนและไฮไดรด์), ไฮดรอกไซด์ (เช่น NaOH, KOH) และสารอินทรีย์ -

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าผลกระทบขององค์ประกอบการผสมต่อการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมนั้นมาจากความมั่นคงของฟิล์ม passivation ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะผสมนิกเกิล เนื้อหานิกเกิลในโลหะผสมที่ใช้นิกเกิลสูงกว่า 30% ซึ่งมีมากกว่า (Ni+Fe) ที่สูงกว่าหรือเท่ากับ 50% เรียกว่าโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของ Iron-Nickel และ W (Ni) มากกว่าหรือเท่ากับ 50% เรียกว่าอัลลีย์ทนต่อการกัดกร่อนของนิกเกิล ในการใช้งานจริงพวกเขาทั้งหมดได้รับการพิจารณาว่าเป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของนิกเกิล

2 ประสิทธิภาพและแอปพลิเคชัน

2.1 ระบบ Ni-Cu

Ni และ Cu สามารถผสมได้ในสัดส่วนใด ๆ เพื่อสร้างโลหะผสมที่เป็นของแข็งเรียกว่าโลหะผสม Monel Ni-Cu มีความต้านทานต่อการกัดกร่อน HF น้ำทะเลและรอยแยกที่ดี Monel Alloy NI70CU30 เป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของนิกเกิล มันมีทั้งความแข็งแรงและความเหนียวและความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมโดยการลดกรดสื่ออัลคาลีที่แข็งแกร่งและน้ำทะเล มันมักจะใช้ในการผลิตอุปกรณ์สำหรับการขนส่งกรดไฮโดรฟลูออริก (HF), น้ำเกลือ, สื่อกลาง, เกลืออัลคาไลและลดสื่อกรด

โลหะผสม Monel แบ่งออกเป็นสองประเภท: โลหะผสมและโลหะผสมที่มีรูปร่างผิดปกติ (ผลิตภัณฑ์รีด) โลหะผสม monel ที่ใช้กันมากที่สุดคือ Monel 400 และ Monel K500

โลหะผสม Monel ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวาล์วป้องกันการกัดกร่อนเรือกองทัพเรือ ฯลฯ ในต่างประเทศ ตัวอย่างเช่นสลักเกลียวและถั่วที่ใช้ในท่อส่งน้ำมันใต้น้ำทะเลเหนือและสะพานเทมส์ในสหราชอาณาจักรทำจาก Monel 400 และ Monel K500; เพลาสำคัญและชิ้นส่วนปั๊มของใบพัดของเรืออังกฤษชั้น 1 ล้วนทำจากโลหะผสม Monel; อุปกรณ์และระบบจำนวนมากของเรือบรรทุกเครื่องบิน "Charles de Gaulle" ของฝรั่งเศสทำจากวัสดุ Monel แม้แต่หลังคาอาคารบางแห่งในสหรัฐอเมริกาก็ยังใช้โลหะผสม Monel เช่นสถานีเพนซิลเวเนียพิพิธภัณฑ์ศิลปะและวิทยาศาสตร์บรูคลินแกลเลอรี่ศิลปะแห่งชาติเพนตากอน ฯลฯ

2.2 NI-CR, ระบบ NI-FE-CR
ในระบบ NI-CR-FE อัลลอยที่มีเนื้อหา FE ที่ต่ำกว่านั้นเป็นโลหะผสมที่ไม่สะดวกและโลหะผสมที่มีเนื้อหา FE สูงกว่าคือโลหะผสม incoloy Alloy Incoloy เป็นโลหะผสม Fe-Ni-CR ในโลหะผสมนิกเกิลเนื่องจากมีเนื้อหา FE สูง 45% อัลลอยอัลลอยของการหล่อของอัลลอยที่ไม่ได้เป็น Cy240 และเกรดวัสดุที่รีดคือ ineonel 600 เกรดวัสดุที่รีดของอัลลอยอินทรีย์คือโลหะผสม Incoloy 800 ในบรรดาโลหะผสมนิกเกิลที่ทนต่อการกัดกร่อนในปัจจุบันการประยุกต์ใช้ในการผลิตวาล์วเป็นอันดับสองรองจากโลหะผสม Monel

โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของ Ni-Cr รวมถึง Inconel 6 0 0 (เกรดภายในประเทศ 0cr -15 ni75fe) ทั้งคู่ทนต่ออุณหภูมิสูงและการกัดกร่อน Inconel 690 (0CR30NI60FE) ได้ปรับปรุงการกัดกร่อนของความเครียดและความต้านทานการกัดกร่อนแบบขยายและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมี

2.3 Hasteiloy Series โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนสูง

ซีรี่ส์คาร์บอน Ni-CR-Mo ที่มี CR และ MO เป็นองค์ประกอบหลักที่เรียกว่าชุดโลหะผสมหลักเรียกว่าชุดอัลลอยด์ Hastelloy (Hastelloy) Hastelloy เป็นเครื่องหมายการค้าของ Haynes International, USA ซึ่งประกอบด้วย HA ใน Haynes, Stell ใน Stei.lite และ Oy in Alloys ในฐานะโลหะผสมนิกเกิลขั้นสูง Hastelloy มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมต่อสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนที่หลากหลายเช่นออกซิเจนเปียกกรดกำมะถันและสื่อเกลือออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่ง

ดังที่แสดงในตารางที่ 5 โลหะผสม Hastelloy ส่วนใหญ่รวมถึง A, B, C, D, F, G, N, N, W และ X บริษัท ต่างประเทศที่สำคัญที่ผลิตโลหะผสม Hastelloy ได้แก่ Haynes International Inc. ของสหรัฐอเมริกาโลหะพิเศษ (Super Alloy Group) และ Thyssenkrupp ของเยอรมนี

โลหะผสม Hastelloy ที่ใช้ในพืชเคมีส่วนใหญ่เป็น B, C และ G. คุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสม Hastelloy ทั้งสามชนิดนี้แสดงในตารางที่ 6

(1) ฮาสเตลลอย บี

ซีรี่ส์ B รวม B, 132 และ B3 ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม Hastelloy ประเภทนี้ภายใต้สภาวะทั่วไปแสดงในตารางที่ 7. Hastelloy B โลหะผสมมีความต้านทานการกัดกร่อนของกรดไฮโดรคลอริกที่ดีที่สุด การลดเนื้อหาคาร์บอนของอัลลอย b อัลลอย b เป็น 0. 0 2% และเนื้อหา SI เป็น 0.1% จะส่งผลให้ Hastelloy b -2 โลหะผสม มันสามารถใช้ในสื่อกรดไฮโดรคลอริกของความเข้มข้นใด ๆ ที่อุณหภูมิเดือดและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนในระดับกลางในสถานะไวและสถานะหลังการทำงาน

ในปี 1990 การประดิษฐ์ของ Hastelloy b -3 เปลี่ยนข้อเสียอย่างสมบูรณ์ของ b -2 ว่าขั้นตอนการตกตะกอนของ Ni-Mo นั้นง่ายต่อการตกตะกอนเมื่อผ่านอุณหภูมิกลางและปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล อย่างไรก็ตาม Hastelloy B และ Hastelloy B -2 โลหะผสมมี CR ต่ำมากและไม่สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์

(2) ฮาสเตลลอย ซี

Hastelloy C เป็นระบบ NI-CR-MO และเป็นวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนโดยทั่วไปซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย ซีรี่ส์ C มีการผสมระดับสูง องค์ประกอบ CR และองค์ประกอบ MO มีบทบาทของการต่อต้านการกัดกร่อนในสื่อออกซิไดซ์และลดสื่อตามลำดับและร่วมกันมีบทบาทของการต่อต้านการกัดกร่อนในท้องถิ่น (การกัดกร่อนของหลุมและการกัดกร่อนรอยแยก)

ซีรี่ส์ C รวมถึง C, C -276, C -4, C -22 และ C -2000 โลหะผสมแรกของซีรีย์ C คือ Hastelloy C ผลิตในช่วงทศวรรษที่ 1930 ในปี 1960 มี c -276; ในปี 1970 มี c -4; ในปี 1980 มี c -22; ในปี 1990 มีโลหะผสม 59, 686 และ C -2000

วิธีการทางเคมีไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในต่างประเทศเพื่อศึกษาการกัดกร่อนในระดับสูงการกัดกร่อนในท้องถิ่นการกัดกร่อนความเครียดและพฤติกรรมการพาสซีฟของโลหะผสม Ni-Cr-Mo การวิจัยของ S Ghosh แสดงให้เห็นว่าในการแก้ปัญหา NaCl และ H3PO4 95 องศา, C -276 มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า UNS N08367 และ UNS N08028 โลหะผสม

(3) ฮาสเทลลอย จี

Hastelloy G เป็นระบบ ni-cr-cu-mo Ni ที่ประกอบด้วย Cu _ cr _ m 0- อัลลอย Cu มีความทนทานต่อการกัดกร่อนโดยกรดซัลฟิวริกกรดฟอสฟอริกและสื่ออื่น ๆ นอกเหนือจากโลหะผสม Ni-Cr-Mo โลหะผสม Ni-CR-MO-CU ที่มีปริมาณ CR สูงมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีในสื่อเช่นกรดซัลฟูริกกรดฟอสฟอริกกรดซัลฟูริกที่มี F-, CL-, กรดฟอสฟอริกและกรดฟอสฟอริกเปียก การเพิ่มโลหะผสม Si และ B ไปยัง Ni-Cr-Mo-Cu สามารถต้านทานการกัดกร่อนของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนและมีลักษณะของความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอที่ดี

ซีรี่ส์ G รวมถึง g, g -3, g -30, g -50, ฯลฯ ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม G ในสภาพแวดล้อมทั่วไปแสดงในตารางที่ 9 ใหม่ Hastelloy G -35 เป็นโลหะผสม ni-cr-mo ที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกับชุดอัลลอยซีซีรีย์ C

เนื่องจากสิ่งประดิษฐ์ของมันยังคงได้รับการออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งและสภาพแวดล้อมกรดผสมแบรนด์เชิงพาณิชย์ยังคงจัดเป็นซีรี่ส์ G