镍和镍合金耐腐蚀性分析

张春飞邱梅唤

摘要：主要研究镍和镍合金的耐腐蚀性能，分析了几种镍合金的耐腐蚀性能，并对不同镍合金的适用条件进行了讨论。

关键词：镍；镍合金；耐腐蚀性

金属镍和镍合金有着优秀的耐腐蚀性能和耐热性能，能够适应各种恶劣腐蚀性环境。镍自身是一种多功能耐腐蚀材料，强度硬度高，延展性和可锻性好，和其他金属元素相容性好，是一种理想的合金化元素，在化工、制碱、石油、冶金等行业都有着广泛应用，研究镍以及镍合金耐腐蚀性能，对进一步提高镍基合金耐腐蚀性能非常关键。

一、镍合金

商业纯合金200和低碳系列合金201在低温至中温环境下对稀释非氧化性无机酸，如盐酸、硫酸、磷酸都有着理想的耐蚀性能，镍金属标准还原电位比铁正，比铜负，镍析氢过电位高，一般的非氧化性无机酸难以析出氢气，需给氧才能够快速反应，也因此，镍合金在三价铁、二价铜、硝酸以及过氧化物等氧化试剂的非氧化性介质中均能够被快速腐蚀。镍合金在碱性条件下表现出强耐腐蚀性，能够作为苛性钠碱蒸发管材料，沸点温度下50%浓度氢氧化钠溶液镍合金腐蚀速度不足0.005mm/d。要注意环境温度超过316℃，首选低碳系列201合金，避免晶界石墨化而丧失部分延展性。

镍合金对氯化物的耐腐蚀性能同样比较强，但是强应力条件下，有氧溶液中的碱性开裂对材料结构破坏比较严重，Ni-Cr-Fe体系的600合金可能抵抗力稍强。镍在大部分天然淡水和快速滚动海水条件下的耐腐蚀性能均比较强，而滞流状态下，或者有裂缝的情况下腐蚀情况会比较严重，镍对氧化性酸如硝酸的抗腐蚀性能不佳，但是能够耐受大部分无氧化有机酸以及有机化合物的腐蚀。无水氨水不能腐蚀镍合金，浓度继续上升，则可能会生成可溶性Ni-NH4络合物而快速严重腐蚀。高温卤素氯化、氟化反应条件下镍合金的耐腐蚀性能很强，因而能够用于化工工业反应釜与配套涉设备，镍表面会形成镍卤化合物致密薄层，饱和蒸气压低而熔点很高。50%-70%高纯度碱生产车间广泛使用镍合金材质设备，石油化工、化学工程、食品工程以及合成纤维生产也有用到，充分利用了镍合金磁性能、磁致伸缩性能、导电导热性能和较低的蒸汽压。

二、Ni-Mo合金

Ni-Mo合金中的B类合金在上世纪20年代就已经出现并广泛应用，因为高含碳量，非氧化性酸如乙酸、甲酸、氯化氢会造成焊接热影响区较严重腐蚀。上世纪60年代之后，氩氧酸脱碳技术改进了B类合金的制造工艺，发展出B-2合金，焊接热影响区的抗腐蚀性能更强，但是工艺复杂，限制了该合金的应用。之后基于B-2合金又逐渐发展出B-3合金，有效消除了合金内部不利的金属间相，耐腐蚀性能进一步增强，解决了70-100℃温度下所有浓度范围内HCl溶液、HCl湿润气体对管壁的腐蚀问题，60%以下沸点硫酸条件下仍然表现出理想的耐腐蚀性能，但是该合金无铬元素，故不耐氧化性介质。

三、Ni-Cr-Fe-Mo-Cu合金

也称G合金，该合金是上世纪60年代钼、铜元素强化后的Ni-Cr-Fe合金，钼、铜合金的加入显著增强了合金对硫酸与硫酸的耐腐蚀性能，焊接热影响区的抗腐蚀性能很高，能够耐受氧化性/还原性介质、混合酸、氟硅酸、硫酸盐、浓硝酸以及氢氟酸腐蚀。合金G的钼与镍含量高于合金825，因此对氯化物SCG的局部耐腐蚀性能更强。

如今合金G已经不再使用，为G-3所取代，作为G合金的升级版，G-3耐腐蚀性能和合金G类似，但是HAZ的耐腐蚀表现优于合金G，焊接性也优与合金G。G-3合金含碳量更低，碳化物缓慢沉积，钼含量更高，局部耐腐蚀性能进一步增强，逐渐取代了所有G系合金，很多要求较高抗局部腐蚀性能的场合甚至代替了合金825。G-30是G-3的改良版，铬含量更高，钼用量更少，耐商业浓酸、复杂混酸如硝酸盐酸、硝酸氢氟酸和硫酸腐蚀，在磷酸、混酸、核燃料再处理、石油化工以及采光和农用药剂生产中都广泛应用。

四、Ni-Cr-Mo合金

该合金是HastelloyCC家族合金的新型材料，分别优化Ni-Cr合金和Ni-Mo合金获得强抗氧化性介质与强抗还原性介质合金材料，在各种强腐蚀环境，尤其是化学工业和其他工业腐蚀介质条件下表现优异。该类合金低pH值、高氯化物、氧化性条件下同样能够保持较高抗点蚀、抗缝隙腐蚀性能，能够完全消除应力腐蚀。早期使用的C合金除铸造之外基本被淘汰，之后又发展出的C-276、C-4、C-22、C-622等材料耐蚀性进一步提高，拓宽了C合金的应用范围，能够适应各种更加苛刻的应用条件。在C系合金中，根据多种沸腾腐蚀介质均匀腐蚀试验结果，显示同时具有氧化性和还原性的介质中，合金59的整体表现由于其他C系合金成员，抗局部腐蚀性能更强。

结语：

镍和镍合金耐腐蚀性能很强，很多不锈钢等材料不能抵抗的苛刻条件下，镍及镍合金都能够表现出优良的耐腐蚀性能，因此在化工、石油化工、海洋、造纸、农业化工等腐蚀环境下广泛应用，研究镍和镍合金耐腐蚀性能，对镍合金材质的应用与发展十分重要。

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