耐蝕化工閥門用蒙乃爾Monel合金                                                          上海申弘閥門有限公司

之前介紹SUS304不銹鋼法蘭截止閥，現(xiàn)在介紹耐蝕化工閥門用蒙乃爾Monel合金耐蝕閥門用蒙乃爾Monel合金
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 (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*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。對(duì)Monel400銅鎳合金整個(gè)退火程序是在典型的華氏1400度至華氏1800度（攝氏760-980度）溫度范圍短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的。是為了在鍛壓成型后軟化材料以保持物質(zhì)相對(duì)細(xì)小的顆粒。退火應(yīng)該在盡量沒(méi)有硫化物的大氣環(huán)境下進(jìn)行，原因是硫磺退火溫度范圍內(nèi)增加暴露時(shí)間會(huì)使材料脆化。低溫消除應(yīng)力可以用于冷變形材料，將其加熱至大約華氏575度（攝氏300度）并持續(xù)一至三個(gè)小時(shí)。蒙乃爾(Monel)合金、鑄鎳合金、哈氏合金等都是制造特殊用途閥門的材料。Monel合金是鎳基耐蝕合金中的Ni2Cu系合金,zui早是由美國(guó)鎳公司(International鎳公司)開發(fā)的〔1〕,其典型成分為70%Ni和30%Cu,它是鎳基耐蝕合金中應(yīng)用zui廣泛的合金。Monel合金既具有較高的強(qiáng)度和韌性,又具有優(yōu)良的抗還原酸及強(qiáng)堿介質(zhì)和海水等腐蝕的性能,因此通常用于制造輸送氫氟酸(HF)、鹽水、中性介質(zhì)、堿鹽及還原性酸介質(zhì)〔2〕的設(shè)備。Monel合金也適用于干燥氯氣、氯化氫 氣、高溫氯氣(425℃ )及高溫氯化氫(450℃)等介質(zhì),但不抗含硫介質(zhì)和氧化性介質(zhì)(如硝酸,含氧量高的介質(zhì))的腐蝕,因?yàn)殒嚺c硫和氧有劇烈反應(yīng),易形成Ni3S2和 NiO〔3〕 。Monel合金為Ni2Cu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0115%的C,過(guò)剩的C將以石墨相析出。加入115%～315%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 合金的機(jī)械性能和物理性能有重要的影響。

耐蝕化工閥門用蒙乃爾Monel合金圖為申弘閥門有限公司研制的蒙乃爾閥門
 This paper elaborates on the performance of Monel，and It ls US the foundry and pressure working of M one1．It also elaborates the selection of M onel tradem ark in corrosion resisting valves．And it ls US all parts and intram ural parts of M onel valves tOO．Key words：Monel；All parts of Monel valve；Intramural parts of Monel valve.
Monel合金有鑄造合金和變形合金(軋材)兩大類。
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。 

熔煉和鑄造 Monel合金的熔煉和鑄造技術(shù)是決定能否 生產(chǎn)出合格的Monel合金鑄件的關(guān)鍵,因?yàn)?Monel合金樹枝晶發(fā)達(dá),縮孔縮松率大,吸氣(吸氫,吸氧)傾向極大,還會(huì)與造型材料發(fā)生滲硫化學(xué)反應(yīng)(用呋喃樹脂自硬砂時(shí)),從安全角度考慮,Monel合金閥門用在氫氟酸和氯氣及氯化氫氣體等劇毒和高危險(xiǎn)性介質(zhì)中,要求鑄件應(yīng)按*管路用閥門進(jìn)行射線探傷檢驗(yàn)。雖然美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中指出,鑄造M3521可焊,但實(shí)際上其可焊性極差,補(bǔ)焊的鑄件質(zhì)量難以保證。M3521合金的密度為8163t/m3(20℃時(shí)),凝固收縮率21mm/m,合金熔點(diǎn)為1315～1345℃。M3521、M3522及2N2288的*和E級(jí)是以鑄態(tài)交貨使用的。盡管鑄造Monel合金有許多牌號(hào),但用于鑄造Monel合金閥門鑄件時(shí),主要采用ASTMA494中的M3521。 鑄造Monel合金和變形Monel合金在化學(xué)成分上的變動(dòng)很小(表4),但這種變動(dòng)對(duì)變形合金來(lái)說(shuō)滿足了其較好的變形能力,而對(duì)鑄造合金則提供了較好的鑄造性能。這就是為什么在鑄造時(shí)要用鑄造Monel合號(hào),選用軋材時(shí)要用變形Monel合號(hào)的理由。
Monel合金閥門有整體和內(nèi)件兩大類型。
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥整體Monel合金閥門是指閥門的殼體和內(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，此外整體Monel蒙乃爾合金閥門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)件閥門系指閥門的殼體材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼，而閥門的內(nèi)件材質(zhì)為Monel合金。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門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，若在閥門密封部位用碳鋼，腐蝕后形成的薄膜將影響閥門的密封性能。
碳鋼閥門常用的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)可以保證閥門的密封性能，而且用Monel合金內(nèi)件閥門其成本要比整體Monel合金閥門便宜得多。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門也可用于海水等介質(zhì)的工況中。閥門殼體材質(zhì)為不銹鋼的 Monel合金內(nèi)件閥門，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合金閥門和Monel合金內(nèi)件閥門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，壓力級(jí)有CI150 和CI300磅，或 PN1.6～6.4MPa等。 與本文相關(guān)的產(chǎn)品有化工隔膜閥構(gòu)造原理