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耐蝕閥門(mén)用蒙乃爾Monel合金

蒙乃爾Monel合金材質(zhì)的閥門(mén)是用于腐蝕性很強(qiáng)的流體設(shè)備控制中，該材料是什么特點(diǎn)特性及應(yīng)用呢，該文中詳細(xì)介紹。

現(xiàn)行的Monel合金美國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有 ASTM、SAE、AMS (美國(guó)航空材料標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))、MII (美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn))、ANSI、ASME及QQ (美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn))等。對(duì)于同一牌號(hào)的Monel合金，采用不同的技術(shù)規(guī)范體系，不僅牌號(hào)的表示方法不同，而且其規(guī)范的編號(hào)和內(nèi)容也不完全相同。

Monel蒙乃爾合金為Ni-Cu固溶體，其中Cu是作為在Ni中加入了非氧化性的抗蝕劑，改善了鎳合金的耐蝕性，并起強(qiáng)化合金的作用。其內(nèi)加入C，可改善合金的鑄造性能，但在常溫時(shí)合金中僅能溶解0.15％的C，過(guò)剩的C將以石墨相析出。加入1.5％～3.5％Fe，也可改善合金的鑄造性能。加入Mn和Si可以改善合金的機(jī)械性能，特別是Si的含量對(duì)Monel蒙乃爾合金的機(jī)械性能和物理性能有重要的影響。

圖為沃德閥門(mén)公司研制的蒙乃爾閥門(mén)

Monel合金有鑄造合金和變形合金(軋材)兩大類(lèi)。

美國(guó)的變形Monel合金有10種之多。如 Monel400、MonelC、 Monel403、 Monel404、Monel R405、Monel406、Monel411、MonelK500、Monel501和Monel502等。因Monel 在不同的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系中有各自的表示方法，在美國(guó) 的UNS中，鎳合金有5種牌號(hào)的變形Monel 合金，有固溶強(qiáng)化型的NO4404 (Monel400)、NO4404 (Monel404) 和NO4405 (MonelR- 405)，及沉淀硬化型的NO5500 (MonelK500)和NO5502 (Mone1502)等(表1) 引。其中用于制造耐蝕閥門(mén)常用的變形Monel合金是 Monel400和MonelK500這2種牌號(hào)。

用于制造精煉的Monel合金泵、閥門(mén)和配件。而含Si量高的B級(jí)(3.5％Si)Monel合金，因強(qiáng)度高，既耐腐蝕又耐磨損，因此主要用于制造要求抗磨性好的軸和耐磨環(huán)。D 級(jí)(4.0％Si)Monel合金用于制造要求耐磨 性更高及更耐腐蝕的部件。

Monel合金閥門(mén)有整體和內(nèi)件兩大類(lèi)型。

整體Monel合金閥門(mén)是指閥門(mén)的殼體和內(nèi)件均為Monel，其主要用在煉油廠烷基化裝置中的 HF酸再生塔部分。由于HF酸再生溫度高 (149℃ )和含水率高的原因，需要使用整體蒙乃爾Monel合金閥門(mén)，此外整體Monel蒙乃爾合金閥門(mén)還用于煉油廠催化劑的無(wú)灰添加劑的生產(chǎn)和氯堿廠高濃度氯堿液系統(tǒng)等工況中。

Monel合金內(nèi)件閥門(mén)系指閥門(mén)的殼體材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼，而閥門(mén)的內(nèi)件材質(zhì)為Monel合金。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門(mén)主要用于煉油廠烷基化裝置HF酸系統(tǒng)的低溫區(qū)域，其利用碳鋼對(duì)低溫(≤71℃ )的無(wú)水氫氟酸 (HF)有較好的抗腐蝕性能，但碳鋼長(zhǎng)期在該工況使用時(shí)會(huì)在其表面因腐蝕而形成薄膜，若在閥門(mén)密封部位用碳鋼，腐蝕后形成的薄膜將影響閥門(mén)的密封性能。

碳鋼閥門(mén)常用的Cr13型密封材料更不能抵抗HF酸的腐蝕，而內(nèi)件材質(zhì)為Monel合金時(shí)可以保證閥門(mén)的密封性能，而且用Monel合金內(nèi)件閥門(mén)其成本要比整體Monel合金閥門(mén)便宜得多。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門(mén)也可用于海水等介質(zhì)的工況中。閥門(mén)殼體材質(zhì)為不銹鋼的 Monel合金內(nèi)件閥門(mén)，是用在乙烯、丙烯、液 氧、純氧及海水和合金其他工況中。烷基化裝置中使用的整體Monel合金閥門(mén)和Monel合金內(nèi)件閥門(mén)從安全角度考慮要求選用壓力級(jí)為CL300磅級(jí)， 用于其他工況的Monel合金內(nèi)件閥門(mén)，壓力級(jí)有CI150 和CI300磅，或 PN1.6～6.4MPa等。