合金31
合金31(UNS N08031)是一种高合金化的奥氏体镍铬钼材料,商品名也称为 Nicrofer 3127 hMo,或按其 EN 牌号 1.4562 标识。其按照 ASTM B622 标准供货。该合金含有约 31% 的镍、27% 的铬和 6.5% 的钼,使其 PREN 值高于 54。工程师选用合金31的主要原因在于它在硫酸和磷酸环境中均具有广泛的耐酸性,同时具备很强的抗氯化物应力腐蚀开裂能力。它广泛应用于化肥厂、磷酸生产、烟气系统以及存在强腐蚀性混合酸工况的海上工艺设备中。
1. 化学成分
下表列出了符合 ASTM B622 / UNS N08031 的合金31化学成分及其含量比例(数值为最大值或范围,单位为 %)。
| 牌号 | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Cu | N | Fe |
| 合金31 | 最大 0.015 | 最大 2.00 | 最大 0.020 | 最大 0.010 | 最大 0.30 | 26.00-28.00 | 30.00-32.00 | 6.00-7.00 | 1.00-1.40 | 0.15-0.25 | 余量 |
2. 机械性能
在退火状态下,合金31满足 ASTM B622 规定的以下最低机械性能要求。
| 属性 | 状态 | 抗拉强度 最小值 | 屈服强度(0.2% 偏移)最小值 | 延伸率 最小值 | 硬度 最大值 | PREN | 服役温度范围 | 硬度 |
| 数值 | 固溶退火 | 690 兆帕(100 ksi) | 310 兆帕(45 ksi) | 35% | 100 HRB | 大于 54 | 零下196摄氏度至400摄氏度(低温至中等高温) | HBW 最大 200 HRB 最大 90 |
3. 等效牌号
根据不同地区和规范体系,合金31可能以多种牌号供货。
| 牌号 | UNS 编号 | GB 标准 | JIS 标准 | ISO 标准 | DIN/EN 标准 | GOST 标准 | |
| ISC | GB | ||||||
| 合金31 | N08031 | - | - | - | X1NiCrMoCu32-28-7 | 1.4562 | - |
3. 主要技术优势
合金31具备一系列特定的性能特点,使其适用于苛刻的腐蚀环境。
- 高PREN值与抗点蚀性能: 凭借大于54的PREN值,合金31的抗氯化物点蚀性能优于316L和S32750。其更高的钼和氮含量使其适用于其他合金会失效的海水冷却和盐水系统。
- 耐硫酸与磷酸性能: 合金31既耐氧化性酸又耐还原性酸。铜元素提升了其耐硫酸性能。在含氯化物和氟化物的不纯湿法磷酸中,其表现比904L和316L更可靠。
- 抗氯化物应力腐蚀开裂(SCC)性能: 凭借31%的镍含量,合金31可在304和316会失效的环境中抵抗氯化物应力腐蚀开裂。它在更高的温度和氯化物浓度下仍保持耐蚀性,实际表现与C-276相近。
- 可经济替代C-276和C-22: C-276常被用于并不需要它的场合。在大多数60至70摄氏度以下的硫酸和磷酸工况中,合金31以更低的成本提供相近的耐蚀性,在不存在强还原性酸或盐酸的情况下,是一种有力的替代方案。
- 焊接与加工性能: 尽管合金含量高,合金31仍具有良好的焊接性能。极低的碳含量可减少焊接时的敏化。它采用标准奥氏体焊接方法并配以匹配焊材,通常以固溶退火状态供货和安装。
4. 常用制造标准
合金31无缝管按照以下标准进行制造和检测。
- ASTM B622:UNS N08031 无缝镍合金管的主要规范
- ASME SB-622:B622 的 ASME 压力容器等效标准
- DIN 17459 / EN 10216-5:无缝镍合金管材的欧洲规范
- JIS G3463:不锈钢与耐热锅炉管的日本规范
- GB/T 14976:无缝不锈钢管的中国规范
- ASTM B829:镍合金无缝管的通用要求
- ASTM E8 / E18:力学性能测试 - 拉伸与硬度
5. 主要应用
合金31无缝管广泛应用于需要同时具备耐酸和耐氯化物性能的多个工业领域。
- 磷酸生产(湿法反应器与管道系统): 湿法磷酸除酸本身外还含有氯化物、氟化物和硫酸盐。普通牌号会迅速失效;合金31能够在这种混合酸环境中工作而不发生点蚀或应力腐蚀开裂。
- 硫酸装置(换热器与输送管线): 用于硫酸浓度和温度变化的吸收和浓缩工段。铜的加入使其在其他镍合金可靠性较低的场合具有有用的耐蚀性。
- 烟气脱硫(FGD): 烟气脱硫系统处理高温、潮湿、含氯化物的气流。合金31用于冷凝液会形成强腐蚀性局部条件的管道和喷淋系统。
- 海上油气(采出水处理与注入系统): 海上油井的采出水含有高浓度氯化物、二氧化碳和硫化氢。合金31在这些条件下具有抗点蚀和抗应力腐蚀开裂性能,尤其适用于注入泵管道和汇管系统。
- 化肥行业(硝酸与混合酸工艺管道): 化肥生产涉及高温下的硝酸、磷酸和铵类化合物。合金31用于这些回路中的工艺管道、阀门和换热器管。
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