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2024年4月27日发(作者：mvvm面试)
第1期
宋亚婵等:工程设计中
NS
3102镍基合金的技术要点
• 55 •
•专题论述•
工程设计中NS3102镍基合金的技术要点
宋亚婵，邵继东
(惠生工程（中国）有限公司河南化工设计院分公司，河南郑州450018)
摘要：结合
NS
3102镍基合金材料的工程设计实例，通过研究
JB/T
4756 -2006《镍及镍合金制压力容器》及相关
材料标准，确定
NS
3102材料的使用标准、材料许用应力，并介绍异种钢焊接材料、晶间腐蚀、酸洗钝化、钢管规格等
技术要点。对于镍基合金材料的设备设计，具有一定的参考价值和指导意义。
关键词：
NS
3102 ;镍基合金；异种钢焊接；晶间腐蚀
中图分类号:
TG
27 文献标识码：
B
文章编号：1003 -3467(2021)01 -0055 -02
〇 刖言
镍合金是化工、石油化工、有色金属冶炼、航空
航天工业、核能工业等领域中耐高温、高压、高浓度
或混有不纯物质等各种苛刻腐蚀环境下比较理想的
金属结构材料。镍合金按照组成成分划分为镍基合
金和铁镍基合金，其中镍基合金为镍含量为>50%
的合金，而铁镍基合金是指镍含量30%〜50%，铁
含量< 50%，且镍含量与铁含量之和>60%的合
金
[1
〇
wl
镍及镍合金制压力容器相比不锈钢和其他有色
金属制压力容器，对于强酸、强碱等强腐蚀性介质有
更好的耐蚀性，且具有更高的使用温度，是重要的压
力容器类型。
JB/T
4756—2006《镍及镍合金制压力
容器》作为国内镍基合金比较系统全面的标准，包
含设计、制造、检验和验收的规定，对于工程设计有
重要的指导意义。由于该标准的结构形式、强度计
算与钢制压力容器相似，因而均按
GB/T
150—
2011
，该标准重点内容为材料与制造部分。由于近
1工程实例简介
工艺条件:某废碱氧化反应器，设备主体材料为
双相钢
S
22053，蒸汽分布管采用
Inconel
600镍基合
金材料，相关设计参数如下：设计压力（表）2.4
MPa
，壳体材料
S
22053;设计温度180 〇
C
，蒸汽分布
器材料
Inconel
600;工艺介质为0. 44%氢氧化钠溶
液，壳体规格少2 200
mmx
13 200
mm
。反应器内部
设置蒸汽分布器，结构如图
1
所示。蒸汽分布器主
要包含钢板(①堵板、吊板）、无缝管（②接管）、锻件
(③法兰、平盖）。
些年镍基合金国内材料标准变动较大，导致设计人
员对于该标准引用的国内材料标准存在困惑。本文
以工程设计中
NS
3102镍基合金材质的蒸汽分布器
为例，重点讨论材料标准选用及材料许用应力选用，
同时阐述双相钢与镍基合金的焊材、晶间腐蚀试验、
酸洗钝化、钢管规格等需要注意的技术要点。
收稿日期：020 -10 -27
作者简介:宋亚婵（1984—），女，工程师，从事化工设备设计工作，电话:152****2501
，E
-
:
S
〇
ngyacha
n@
sina
.
cm
。
图
1
蒸汽分布器示意图
根据
JB/T
476 — 206《镍及镍合金制压力容
器》、
GB/T
15007—2008《耐蚀合金牌号》牌号方面
规定，可知
Inconel
600国内对应最新牌号应为
NS
3102(
NS
312为旧牌号）
QNS
3102为固溶强化型
■ 56 ■
HENAN
CHEMICAL
INDUSTRY
河南化工
2021年第38卷
镍基合金，具有良好的耐高温腐蚀性（耐酸碱）和抗
氧化性能、优良的冷热加工和焊接工艺性能，温度在
700 °
C
以下具有满意的热强性和高的塑性。
合金板、管、锻材料标准，如表
1
所示。但是由于
JB/T
4756—2006标准年代较久，该标准直接引用
的相关国内材料标准发生比较大的变动，具体变动
情况如表
1
所示。
从表
1
可知:①板、管材料标准虽有后续替代的
最新标准
，
但
JB/T
4756—2006只引用1994版本的
2
2
.
1
技术要点
材料标准选用
标准，故相当于板材标准已经作废;②无缝钢管标准
在
JB/T
4756—2006标准中，可知
NS
3102镍基
表1
JB/T
4756 - 2006引用国内材料标准的变动
材料类型
板
管
锻
标准号
GB
/
T
15009—1994
GB
/
T
15010—1994
GB
/
T
15011—1994
YB
/
T
5264—1993
标准状态
已作废
已作废
现行
备注
虽有后续替代最新标准，但
JB/T
4756—2006只引用1994版
本的标准
没有后续替代标准
标准中没有
NS
3102材料
材许用应力应取该材料在退火或固溶状态下的许用
应力。显然，采用“一般”类型的许用应力，设计中
比较合理。
2.3异种钢焊接材料选择
在图1中，可知②接管材料为
NS
3102,④壳体
与补强圈材料为
S
22053，②与④之间的角焊缝，存
在着两种异种钢焊接问题。
对于镍基合金与双相不锈钢之间焊接材料选
用，在
NB
/
T
47015—2011《压力容器焊接规程》、
SH
/
T
3526—2004《石油化工异种钢焊接规程》均没有给
应作废，并且没有后续替代标准;③锻件标准虽然为
现行标准，但是由于年代过于久远，缺少
NS
3102材
料。这就意味着，对于
NS
3102材料，设计人员无法
选用表
1
中的国内材料标准。
在
JB/T
4756—2006中第5. 1. 2条文规定：容
器用镍及镍合金材料牌号中的中国标准牌号、国际
标准牌号和美国
ASME
标准中的牌号互为相对应的
牌号，具有相同或相近的化学成分和性能，一般情况
下可以互相代用。对应牌号材料代用时，应保证代
用材料的耐蚀性满足要求。此条规定，可以理解为
可以采用
ASME
标准材料来代用国内材料。同时近
几年国家能源局发布一系列镍基合金材料标准，而
这些标准都是依据
ASME
标准编制的，这些最新标
准，如表
2
所示。
表2依据
ASME
编制国内镍基合金材料标准
材料类型
板
管
锻
标准号
NBT
47046—2015
NBT
47047—2015
NBT
47028—2012
对应
ASME
标准
SB
—168
SB
—167
SB
—564
出具体规定。
HG
/
T
0581—2011《钢制化工容器材
料选用规定》第
8
.
8
.
2
条规定，低碳钢、不锈钢、镍
基合金之间的异种金属焊接材料，其中
NS
3102与
不锈钢手工电弧焊用焊条为
ENiCrFe
- 2或
ENi
-
CrFe
-3。另外依据
HG
/
T
20581—2011 第
8
. 7.
8
条
中规定
，ENiCrFe
-3的焊缝金属抗裂性能相比之下
为最好，故最后选用焊条为
ENiCrFe
- 3。
2.4材料晶间腐蚀要求
晶间腐蚀试验具体要求可以参考
JB/T
4756—
2006附录
D
4规定，晶间腐蚀试验采用标准为
GB
/
T
15260《镍基合金晶间腐蚀试验方法》，
NS
3102采
注:表中
ASME
标准仅列出
NS
3102材料对应的标准。
表2中板、管、锻对应的
ASME
标准也符合
JB
/
T
4756—2006标准中“
ASME
压力容器用镍及镍合
金加工材料制品的标准号”。故为了方便后期
NS
3102材料采购，这里选用表2中所列的国内最新
材料标准。
2
.
2
材料许用应力确定
材料许用应力采用
JB/T
4756— 206中规定的
ASME
牌号材料许用值，需要指出许用应力分为“一
用方法
B
。
根据
JB/T
4756—2006附录
D
4. 3条规定，明确
需要进行晶间腐蚀要求介质有:硫酸、盐酸、硝酸、磷
酸、氢氟酸、含卤素离子的醋酸等。另外，在
SH
/
T
3075—2009中第7条对于“
NaOH
溶液腐蚀环境”
规定，可知
NaOH
浓度为0. 44%，设计温度180
C
时，此设备应采用镍合金或碳钢，而工艺包也推荐采
用镍基合金，表明镍合金在此介质中可以正常使用，
般”和“提高”，前者比后者数值低一些。“提高”是
经冷作或热作而提高了强度的材料状态，焊接件母
第1期
刘琼等:基于成果导向的大气污染控制工程课程教学改革与实践
• 57 •
•化工教育•
基于成果导向的大气污染控制工程课程教学改革与实践
刘琼，王龙，吴春来
(洛阳理工学院环境工程与化学学院，河南洛阳471023)
摘要：以服务建材行业为特色的大气污染控制工程是我校环境工程专业的一门主干课程，具有较强的行业倾向
性和实践性。围绕明确课程目标、优化教学过程、建立评估体系3个方面介绍了基于成果导向的大气污染控制工
程课程改革和实践探索，以期对同类课程或相近专业的教学改革起到参考和借鉴作用。
关键词：大气污染控制工程；成果导向教育；教学改革；多元化设计
中图分类号
：
G
642.0 文献标识码
：
B
文章编号：1003 -3467(2021)01 -0057 -04
成果导向教育（
Outcome
-
Based
Education
，
OBE
)是一种以学生为中心，以学习产出为导向的先
国高等工程教育改革，具有现实意义。
以服务建材行业为特色的大气污染控制工程是
我校环境工程专业的核心课程，具有较强的行业倾
向性和实践性。课程的目的和任务是面向国家相关
行业尤其是建材行业，使学生系统地了解并掌握大
气污染控制的基本知识，大气污染气象学基础理论，
以及大气污染防治的基本原理、主要设备和典型工
艺等，培养学生分析和解决日趋复杂的大气污染问
题能力，具有明显的工程化特点。针对传统人才培
养模式下学生实践能力薄弱、竞争优势不明显的问
题，以学生就业与职业发展为导向，基于
OBE
教育
理念制定大气污染控制工程课程的学习目标、教学
进教育模式，目前已成为美国、英国、加拿大等国的
主流教育理念。与传统的教育模式相比
，
OBE
教育
理念面向产业需求，强调学生学习能力和实践能力
的过程培养，教育目标更加全面，毕业标准更加具
体，教学设计更加优化，评估标准更加公平，顺应了
高等教育评估的发展趋势，契合新形势下社会对高
素质、复合型环境工程人才的需求。针对我国工程
教育的现状，将
OBE
的理念融入高等工程教育体系
中，实现三个转变，即:学科导向、目标导向；教师中
心、学生中心;质量监控、持续改进。引导并推动我
因此对于
NS
3102不再附加晶间腐蚀试验的要求。
2.5
NBT
47046—2015、
NBT
47047—2015、
NBT
47028—
2012
;②强度校核时，采用“一般”类型的许用应力，
酸洗钝化
为增加镍基合金的耐蚀性，也需要跟不锈钢一
样，进行酸洗钝化。
2
.
6
钢管规格
对于无缝管的规格，需要根据
NB
/
T
47047—
2015中第3
.
1
.
1条的规定执行，此钢管外径
、
壁厚
均与普通碳钢、不锈钢不一致。例如^^50无缝管，
规格可以为少63
mmx6
. 5
mm
。
设计中比较合理;③对于
S
22053和与
NS
3102的异
种钢焊接，手工电弧焊的焊条采用
ENiCrFe
- 3 ;④
对于
NS
3102材料，晶间腐蚀试验采用标准为
GB
/
T
15260《镍基合金晶间腐蚀试验方法》，采用方法
B
;⑤镍基合金也需要跟不锈钢一样，进行酸洗钝
化;⑥采用
NB
/
T
47047—2015标准制造的镍基合金
无缝管，其钢管外径、壁厚均与普通碳钢、不锈钢不
一致。
3结论
本文结合
NS
3102镍基合金材料设计实例，可
参考文献
：
[
1
]刘福仁.全国锅炉压力容器标准化技术委员会成立
[
J
].中国锅炉压力容器安全,203,19(1) :
6
.
供借鉴的技术要点：①可选用依据
ASME
编制国内
材料标准进行设计，板、管、锻件标准分别为
版权声明：本文标题：工程设计中NS3102镍基合金的技术要点 内容由网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：http://www.roclinux.cn/p/1714229197a670735.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
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