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耐蚀阀门用蒙乃尔合金
蒙乃尔合金又称镍合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好，呈银白色，适合作边丝材料。
蒙乃尔（Mone1）合金、铸镍合金、哈氏合金等都是制造特殊用途阀门的材料。Monel合金是镍基耐蚀合金中的Ni—Cu系合金， zui早是由美国镍公司（International镍公司）开发的【¨， 其典型成分为70％Ni和30％Cu，它是镍基耐蚀合金中应用zui广泛的合金。Monel合金既具有较高的强度和韧性， 又具有优良的抗还原酸及强碱介质和海水等腐蚀的性能。因此通常用于制造输送氢酸（HF）、盐水、中性介质、碱盐及还原性酸介质C23的设备。Monel合金也适用于干燥绿气、绿化氢气、高温（425℃ ） 及高温绿化氢（450℃）等介质， 但不抗含硫介质和氧化性介质（如硝酸， 含氧量高的介质）的腐蚀， 因为镍与硫和氧有剧烈反应， 易形成Ni3S2和NiOC引
。
2 性能
Monel合金为Ni—Cu固溶体， 其中Cu是作为在Ni中加入了非氧化性的抗蚀剂，改善了镍合金的耐蚀性， 并起强化合金的作用。其内加入C， 可改善合金的铸造性能， 但在常温时合金中仅能溶解0．15％ 的C， 过剩的C将以石墨相析出。加入1．5％ ～3．5％Fe， 也可改善合金的铸造性能。加入Mn和Si可以改
善合金的机械性能， 特别是Si的含量对Monel合金的机械性能和物理性能有重要的影响。
3 分类
Monel合金有铸造合金和变形合金（轧材）两大类。
3．1 变形合金
美国的变形Monel合金有10种之多。如M onel400、 M onelC、 M onel403、 M onel404、M onel R一405、M onel406、M onel4 1 1、M on—elK500、Monel501和Monel502等。因Monel在不同的美国标准体系中有各自的表示方法，
为了便于使用和计算机统一管理，sAE （美国汽车工程师学会）和ASTM （美国材料与试验学会）联合发展了ASTM—SAE统一数码系统（Unified Numbtring System—UNS）。在美国的UNS中，镍合金有5种牌号的变形Monel合金， 有固溶强化型的NO4404 （Monel400）、NO4404 （Monel404） 和NO4405 （MonelR一405）， 及沉淀硬化型的NO5500 （MonelK500）和NO5502 （Mone1502）等（表1） 引。其中用于制造耐蚀阀门常用的变形Monel合金是Monel400和MonelK500这2种牌号。表1 美国UNS中变形M0nd合金化学成分 ％
3．2 铸造合金
美国铸造Monel合金在ASTM A494中有M35—1、M35—2、M一30H、M一25S和M一30C这5种牌号（表2）， 在美国联邦标准—N一288㈣中也有5种铸造Monel合金（表3）。
4 应用
M35—1，M35—2及—N一288中的*和E级通常用于制造精炼的Monel合金泵、阀门和配件。而含Si量高的B级（3．5％Si）Mon—el合金， 因强度高，既耐腐蚀又耐磨损， 因此主要用于制造要求抗磨性好的轴和耐磨环。D级（4．0％Si）Monel合金用于制造要求耐磨性更高及更耐腐蚀的部件。Monel合金阀门有整体和内件两大类型。整体Monel合金阀门是指阀门的壳体和内件均为Monel，其主要用在炼油厂烷基化装置中的HF酸再生塔部分。由于HF 酸再生温度高（149℃ ）和含水率高的原因， 需要使用整体Monel合金阀门，此外整体Monel合金阀门还用于炼油厂催化剂的无灰添加剂的生产和绿碱
厂高浓度绿碱液系统等工况中。Monel合金内件阀门系指阀门的壳体材质为碳钢或不锈钢，而阀门的内件材质为Monel合金。以碳钢为壳体的Monel合金阀门主要用于炼油厂烷基化装置HF酸系统的低温区域，其利用碳钢对低温（≤71℃ ）的无水氢（HF）有较好的抗腐蚀性能， 但碳钢长期在该工况使用时会在其表面因腐蚀而形成薄膜，若在阀门密封部位用碳钢，腐蚀后形成的薄膜将影响阀门的密封性能。需要指出的是：碳钢阀门常用的Crl3型密封材料更不能抵抗HF酸的腐蚀， 而内件材质为Monel合金时可以保证阀门的密封性能，而且用Monel合金内件阀门其成本要比整体Monel合金阀门便宜得多。以
碳钢为壳体的Monel合金阀门也可用于海水等介质的工况中。阀门壳体材质为不锈钢的Monel合金内件阀门，是用在乙烯、丙烯、液氧、纯氧及海水和合金其他工况中。烷基化装置中使用的整体Monel合金阀门和Monel合金内件阀门从安全角度考虑要求选用压力级为CL300磅级， 用于其他工况的Monel合金内件阀门， 压力级有CI 150 和CI 300 磅， 或5 熔炼和铸造Monel合金的熔炼和铸造技术是决定能否生产出合格的Monel合金铸件的关键， 因为Monel合金树枝晶发达，缩孔缩松率大， 吸气（吸氢， 吸氧）倾向极大， 还会与造型材料发生渗硫化学反应（用呋哺树脂自硬砂时）， 从安全角度考虑，Monel合金阀门用在氢酸和绿气及绿化氢气体等剧毒和高危险性介质中，要求铸件应按*管路用阀门进行射线探伤检验。虽然美国标准中指出， 铸造M35—1可焊， 但实际上其可焊性极差， 补焊的铸件质量难以保证。M35—1合金的密度为8．63t／m（20℃ 时）， 凝固收缩率21mm／m， 合金熔点为1315～ 1345℃ 。M35—1、M35—2及-N一288的*和E级是以铸态交货使用的。尽管铸造Monel合金有许多牌号， 但用于铸造Monel合金阀门铸件时， 主要采用ASTMA494中的M35—1。铸造Monel合金和变形Monel合金在化学成分上的变动很小（表4）， 但这种变动对变形合金来说满足了其较好的变形能力， 而对铸造合金则提供了较好的铸造性能。这就是为什么在铸造时要用铸造Monel合号， 选用轧材时要用变形Monel合号的理由。
6 结语
现行的Monel合金*标准有ASTM、SAE、AMS （美国航空材料标准学会）、MII （美国*标准）、ANSI、ASME及 （美国联邦标准）等。对于同一牌号的Monel合金， 采用不同的技术规范体系， 不仅牌号的表示方法不同，而且其规范的编号和内容也不*相同。通常军工产品采用MII 、 或AMS 规范， 民用产品采用ASTM 和ASME规范
