比較井下和海洋應(yīng)用中使用的蒙乃爾合金
1901年，羅伯特·克魯克斯·斯坦利（Robert Crooks Stanley）通過鎳和銅的結(jié)合發(fā)明了第一種蒙乃爾合金。從那時起，蒙乃爾合金已被用于廣泛的用途，包括海上和海洋應(yīng)用。隨著海上石油和天然氣生產(chǎn)逐漸進(jìn)入海洋深處，需要能夠承受水下環(huán)境極端條件的堅(jiān)固耐腐蝕材料。
蒙乃爾合金因其優(yōu)異的耐腐蝕性和良好的延展性而成為海上鉆井和海洋應(yīng)用的主要材料；它們還可以承受酸和堿的接觸。與不銹鋼等其他合金相比，蒙乃爾合金表現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫和壓力下應(yīng)力開裂性能。盡管蒙乃爾合金有多種類型，但蒙乃爾合金 400、蒙乃爾合金 404和蒙乃爾合金 K-500更適合這些應(yīng)用。
蒙乃爾合金用于石油和天然氣勘探，其中部件將暴露于高溫和高硫化氫濃度的“井下”環(huán)境。蒙乃爾合金被用于這些所謂的“酸井”，因?yàn)槭聦?shí)證明蒙乃爾合金會迅速降解為不銹鋼。
蒙乃爾合金400
Monel 400 被認(rèn)為是一種清教徒合金，與其他合金相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。它在高達(dá) 1,000°F 的溫度下對海水和蒸汽具有出色的耐腐蝕性。它還具有耐硫酸和氫氟酸的性能，以及良好的可焊性和中等到高強(qiáng)度。然而，這種合金確實(shí)有其局限性，因?yàn)樗荒軣峒庸ぁ?/font>
化學(xué)成分
平均而言，蒙乃爾合金 400 含有至少 63% 的鎳、28% 至 34% 的銅以及不超過 2% 的錳。它還含有微量的硅、鐵、碳和硫。鎳有助于提高 Monel 400 的強(qiáng)度和耐腐蝕性，而銅則提高其延展性和導(dǎo)電性。
海洋和近海應(yīng)用
Monel 400 往往是水下應(yīng)用中最受歡迎的合金類型。近年來，海水中氫氟酸的含量不斷增加，這就需要能夠承受酸性腐蝕的材料。水下火山在噴發(fā)時也會釋放氫氟酸。Monel 400 非常適合含有高濃度氫氟酸的水域。
Monel 400 的其他海洋應(yīng)用包括管道系統(tǒng)、海水閥、拖釣線和過濾籃。它還用于生產(chǎn)煉油塔的管道和包層以及海上平臺的支柱和立管。在建造這些平臺時必須使用堅(jiān)固的材料，因?yàn)樗鼈兛梢匝蜎]在海水中兩英里深。
蒙乃爾合金404
Monel 404 與其他合金的區(qū)別之一是它能夠提供極低的居里溫度。它還具有低滲透性和優(yōu)異的釬焊特性。Monel 404 可以使用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工和成型，并且具有良好的可焊性。可冷軋至各種狀態(tài)；然而，它不能進(jìn)行熱加工或鍛造。
化學(xué)成分
Monel 404 比其他類型的蒙乃爾合金含有更少的鎳。鎳的含量在 52% 至 57% 之間。其其余化學(xué)成分為 42% 至 47% 的銅，以及少量的錳、鐵、硅和鋁。
海洋和近海應(yīng)用
通常，蒙乃爾合金 404 用于生產(chǎn)電子元件，例如陶瓷金屬密封件和晶體管零件。然而，蒙乃爾合金 404 也可用于建造各種船舶部件和船舶固定裝置，例如熱水器、儲氣罐和泵。
蒙乃爾合金K-500
Monel K-500 是在 1920 年代開發(fā)的，具有許多與 Monel 400 相同的特性。然而，它經(jīng)過化學(xué)增強(qiáng)以提供更高的耐腐蝕性，并且可以進(jìn)行沉淀硬化以獲得更高的拉伸強(qiáng)度和硬度。它在高達(dá) 1,112°F 的高溫下可抵抗降解。此外，蒙乃爾合金 K-500 可以在 1600–2100°F 的溫度下進(jìn)行熱加工。
化學(xué)成分
鈦和鋁的存在有助于提高 Monel K-500 的強(qiáng)度。通常，它至少含有 63% 的鎳和 27% 至 33% 的銅。其其余化學(xué)成分由鈦、鐵、鋁、磷、硫、硅、錳和碳組成。
海洋和近海應(yīng)用
除了耐高溫性之外，Monel K-500 在低溫下也表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能。由于缺乏陽光，深海水可能非常冷，這使得這種合金非常適合用于深度可達(dá) 200 米或更深處的零件。蒙乃爾合金 K-500 用于制造船舶和潛艇零件，例如葉片、泵軸和海水閥。由于其強(qiáng)度高、耐腐蝕性能優(yōu)良，常用于離心泵的生產(chǎn)。作為一種非磁性合金，Monel K-500 也用于掃雷艇的錨索。
使用蒙乃爾合金的其他注意事項(xiàng)
根據(jù)制造商的不同，蒙乃爾合金可以有多種形式。公司可以購買熱軋或冷軋的蒙乃爾合金板材、帶材、板材、管材、棒材和棒材。然而，在機(jī)械加工方面，使用異形線材有很多好處。
制造商在選擇使用哪種類型的蒙乃爾合金時還可能考慮應(yīng)用和環(huán)境方面的因素。除了等級之外，還需要考慮不同的價格點(diǎn)。此外，某些牌號的蒙乃爾合金更容易因電偶腐蝕而磨損。