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鐵-鎳系列

028合金

來源： 秦皇島核誠鎳業有限公司 日期：2019-07-29 13:38:16 點擊：1302 屬于：鐵-鎳系列

合金028
00Cr27Ni31Mo3Cu
W.Nr.1.4563，Nicrofer 3127LC
UNS N08028
028 鐵-鎳合金
028合金屬于鐵鎳基超低碳奧氏體合金。在化學工業苛刻的腐蝕介質中具有優異的耐蝕性；在濕法磷酸中其耐全面腐蝕性能良好，此外亦具有優異的耐點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等性能。合金的工藝性能與一般奧氏體不銹鋼類似。鑒于其優良的綜合性能，因此近年來此合金在化學加工、油氣田開發等工業中得到了較廣泛的應用。
主要應用：

濕法磷酸的生產；
海水冷卻；
含Cl^—^、F^—的化學加工工藝介質；
有機酸的生產；、
在硫酸的生產中，用于制作管道和熱交換器；

表1 牌號及標準

材料牌號	標準系列	標準
		化學成分	管材		板材	棒材	帶材	焊絲	鍛件
			無縫管	焊接管
美標 N08028	ASME （SB）		668		709			709

表2 020合金化學成分

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
熔點	1370~1430℃

機械性能

以下是相應規格028合金退火后（穩定化熱處理）的機械性能。
表5 020合金常溫下機械性能

合金和狀態	抗拉強度，MPa	0.2%屈服強度，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、帶材（退火）	≥550	≥214	≥40

金相結構

028合金具有穩定的面心立方結構。

耐腐蝕性

全面腐蝕
由于028合金具有碳、鉻、鎳、鉬、銅的良好配合，因此在一些苛刻的腐蝕環境中具有良好的耐全面腐蝕性能

硫酸

028合金在硫酸中的耐蝕性示于圖1和表6。在50℃以下的全濃度硫酸中，合金的腐蝕速率小于0.1mm/a，在40%%~70%硫酸和濃度＜10%,，＞80%的硫酸中其實用溫度可相應提高。合金在硫酸中的耐蝕性優于00Cr20Ni25Mo4.5Cu，接近于HastelloyC合金。
表6 028合金在硫酸中的腐蝕數據

H₂SO₄/%	試驗溫度/℃	試驗時間/h	腐蝕速率/（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

圖2 028合金在硫酸中的等腐蝕圖（圖中數字為腐蝕率mm/a）

磷酸

在化學純的磷酸中，028合金在沸騰溫度以下的各種濃度的酸中均具有良好的耐蝕性。
濕法磷酸較化學純磷酸具有更強的腐蝕性。濕法磷酸有硫酸分解磷石灰所制取，在這種酸中必然含有由磷石灰帶入的F^—、Cl^—等雜質和殘留的硫酸，這些雜質加劇了介質的腐蝕性，其中尤以F^—、Cl^—最為有害。在濕法磷酸廠中，磷酸濃縮工序熱交換器的腐蝕環境最為惡劣，致使許多高性能不銹鋼收到嚴重腐蝕。面對解決這一腐蝕難題而開發的028合金具有耐濕法磷酸的優良性能，一些實驗結果件圖3~圖6以及表7。

圖3 在濕法磷酸中溫度對合金腐蝕率的影響圖4 在100℃含雜質磷酸中Cl^—、F^—濃度的綜合介質：H₃PO₄70%，H₂SO₄4%，影響，介質：H₃PO₄70%，H₂SO₄4%，
F^—0.5%， Cl^—，60×10^-6，Fe³⁺0.6% F^—0.5%，Fe³⁺0.45%

圖5 F^—含量對028合金在含雜質磷酸中耐蝕性的影響圖6 Cl^—和自由F^—濃度的綜合影響
介質：H₃PO₄70%，H₂SO₄4%，60ppm Cl^—， H₃PO₄70%，H₂SO₄4%，
Fe³⁺0.6,100℃% Fe³⁺0.45%，100℃

表7 在濕法磷酸中的耐蝕性

牌號	70%H₃PO₄+4%H₂SO₄+0.5% F^—+60×10^-6Cl^—+0.6%Fe³⁺，90℃（二水法模擬液）	42%P2O5+2%SO3+0.57% F^—+0.23 Cl^—+1.36% Fe³⁺, 90℃（半水法模擬液）
00Cr20Ni25Mo4Cu	0.80	0.27
028合金	0.12	0.06
C-276合金	0.52	—

晶間腐蝕
028合金的含碳量極低，所以具有良好的耐晶間腐蝕性能，在經多次焊接后并不使其耐蝕性下降。合金的敏化溫度區間為500~720℃，最敏感溫度為670℃。

加工及熱處理

預熱
溫度控制對于保證合金的耐腐蝕性能不受敏化性的削弱非常重要。工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理，保持表面清潔。若加熱環境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬，028合金將變脆。雜質來源于做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化氣和天然氣的雜質含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
熱處理最好在真空電阻爐或惰性氣體保護氣氛中進行，因為這樣可以控溫精確并且不受雜質污染。若燃氣的雜質含量較低時也可考慮使用燃氣加熱爐，這樣可以得到中性或弱氧化性的氣氛。應避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動，燃燒火焰不能直接燒向工件。
熱加工
此合金的熱成型溫度為950~1150℃，設備制造的熱成型溫度也以上述溫度為宜，應避免在500~720℃敏化溫度進行熱成型操作。
熱處理：
固溶處理溫度為1080~1140℃，保溫時間取決于工件的最大截面積尺寸，冷卻方式最好為水冷，對于截面尺寸小的也可采取快速空冷。
打磨和酸洗
在028合金工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細砂帶或砂輪打磨。為保持金屬的光澤，打磨時要非常小心。在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預處理。酸洗的時間尤其要注意。
機加工
028合金的機加工需在固溶處理后進行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏
體不銹鋼不同的是，需要采用低表面切削速度和重進刀量。

焊接方面的建議

在對鎳基材料進行焊接時，應遵循以下規程：
1. 工作場地：工作場地應單獨分開或與碳鋼的加工區域有足夠遠的距離，盡可能保持清潔，設有隔板并避免兩區域間通風；
2. 工作服和輔助用品：應佩戴干凈的細紋皮手套，穿著干凈的工作服。
3. 工具和機器設備：應該有鎳基合金和鎳鉻鋼的專用工具，鋼絲刷應采用不銹鋼材料制成，機器設備如剪切機、沖床、軋機等應該蓋上氈、紙板或塑料紙以防鐵碳金屬掉在機器表面而使加工材料粘上，導致腐蝕。
清理：
需用丙酮對母材焊接區域的基體金屬和填充合金（如焊條）進行清潔，注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
邊緣準備：
最好采用機加工，如車、銑、刨，也可以進行等離子切割，若采用后者，切割邊
緣（焊接面）一定要研磨干凈平整，允許不過熱的精磨。母材的焊接邊緣大約25mm 寬的區域必須打磨至光亮金屬變面。
坡口角度：
與碳鋼相比，鎳基合金和特種不銹鋼的物理性能特點主要是低的熱導率和高的膨
脹系數，這些特性都要在焊接坡口準備時予以考慮，包括加寬底部間隙（1-3mm），同時由于熔融金屬的粘滯性，在對接焊時應采用更大的坡口角度（60-70°）以抵消材料的收縮。
起?。?/span>
不能在工件表面起弧，應在焊接面起弧，以防起弧點導致腐蝕。
焊接工藝：
028合金焊接性能良好，無熱裂傾向。焊前不需要預熱，焊后也不需要熱處理?？刹捎贸Ｒ幍暮附臃椒?，如手工電弧焊和TIG焊。最理想的方法為TIG焊。焊接應使用低的熱輸入。TIG焊的最大電流為100~120A。

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