Alloy 400 (Monel® 400) 在耐海水腐蝕領域的應用範例

Alloy 400 (Monel® 400) 以其優異的耐海水腐蝕性能而聞名，特別是在抗孔蝕（點蝕）、隙間腐蝕和應力腐蝕開裂方面表現突出。這主要歸功於其高鎳含量（約 63-70%）和銅（約 28-34%）的組合，使其在流動或靜止的海水中都能形成穩定的鈍化膜。

以下是一些它在耐海水腐蝕領域的典型應用範例：

1. 船舶與艦艇系統：
   • 螺旋槳軸和艉軸： 中小型船舶或輔助設備的螺旋槳軸常選用 Monel 400，因其在海水環境中具有優異的耐腐蝕性和強度，能抵抗海水浸泡和空蝕（氣蝕）。
   • 泵軸和閥桿： 用於海水冷卻泵、壓載水泵、消防泵等關鍵設備的軸和閥桿。這些部件需要承受海水的腐蝕和機械應力，Monel 400 是可靠的選擇。
   • 緊固件： 螺栓、螺母、墊圈等，尤其是在關鍵或難以維護的部位，Monel 400 能提供比不鏽鋼更長的使用壽命，減少因腐蝕導致的鬆動或失效風險。
   • 熱交換器管板和管束： 在船用海水冷卻器中，管板（管束支撐板）有時使用 Monel 400，特別是在管口區域，以抵抗管板與管子（可能是不鏽鋼、鈦或銅鎳合金）之間的電偶腐蝕以及隙間腐蝕。管束本身有時也會選用。
   • 海水管路系統： 閥門本體、閥芯、配件等關鍵部件。
   • 聲納罩和感測器外殼： 需要長期浸泡在海水中並保持結構完整性和信號透射性的部件。
2. 海洋平台與離岸設施：
   • 泵殼和葉輪： 用於海水提升泵、消防泵等。
   • 緊固件和結構連接件： 在關鍵結構連接處或易遭受飛濺區和浸泡區腐蝕的部位。
   • 繫泊系統組件： 鏈條連接件、卸扣等需要高強度和耐腐蝕的部件。
   • 儀錶保護管和取樣管： 保護精密儀器免受海水侵蝕。
   • 濾網和格柵： 海水進口濾網等。
3. 海水淡化與海水處理廠：
   • 蒸發器加熱管： 在多級閃蒸法中，早期的一些裝置使用 Monel 400 作為加熱管材料，特別是在高溫段。雖然現在更多使用特種不鏽鋼、鈦或銅鎳合金，但在特定工況下仍有應用。
   • 泵、閥、配件： 處理高鹽度海水或濃鹽水的泵軸、閥桿、閥芯、法蘭等關鍵部件。
   • 蒸餾塔內部構件： 如塔盤支撐件、緊固件等。
4. 熱交換器（特別是海水冷卻）：
   • 管板： 當熱交換器使用海水作為冷卻介質時（如沿海電廠、化工廠、船舶動力裝置），管板材料面臨嚴重的電偶腐蝕和隙間腐蝕風險。Monel 400 因其優異的耐隙間腐蝕性能，常被選作管板材料，特別是在污染較重或溫度較高的海水工況下。
   • 管道： 儘管成本較高，但在要求極高可靠性或工況惡劣（如含硫化物、低流速導致沉積）的海水冷卻系統中，Monel 400 管道仍有應用。
5. 漁業與海水養殖：
   • 網箱配件： 用於固定和連接網箱的扣環、連接件、沉子等，需要長期抵抗海水腐蝕和生物附著。
   • 設備部件： 如飼料輸送系統、水泵等接觸海水的部件。
6. 鑽油平台（含硫環境）：
   • 除了海水腐蝕，Monel 400 還具有良好的耐硫化氫 (H₂S) 應力腐蝕開裂性能。因此，在海上鑽油平台中既接觸含硫油氣又接觸海水或鹽霧的設備部件（如某些泵軸、閥桿、升降系統部件）也會選用。

使用 Monel 400 的關鍵考量因素和限制：

• 成本： Monel 400 的價格遠高於普通碳鋼和不鏽鋼（如 316L），這是限制其大規模應用的主要因素。通常只用於關鍵、難以更換或失效後果嚴重的部件。
• 流速： 在非常高流速或含有大量懸浮固體（泥沙）的海水中，可能會發生沖刷腐蝕（侵蝕腐蝕）。需要評估具體工況。
• 電偶腐蝕： 當 Monel 400 與其他金屬（如鋼、鋁）在海水環境中連接時，作為電位更正的材料，可能會加速與其連接的電位更負金屬的腐蝕。必須進行合理的電偶腐蝕評估和隔離設計（如使用絕緣墊片）。
• 高溫性能： 雖然耐蝕性良好，但其強度在高溫下會顯著下降。
• 加工性： 比普通鋼材更難加工（切削、成型），接近 不鏽鋼的加工特性。

總結：

Alloy 400 (Monel® 400) 是解決嚴苛海水腐蝕環境（特別是孔蝕、隙間腐蝕、應力腐蝕開裂）的經典高性能鎳銅合金。它在船舶推進系統、關鍵泵閥部件、海洋平台連接件、海水冷卻熱交換器管板以及需要兼顧耐海水和耐硫化氫腐蝕的石油天然氣離岸設施中，有著廣泛且成功的應用歷史。其選擇通常基於對長壽命、高可靠性的要求，以及對更高成本的接受度。在設計和應用時，必須充分考慮其電偶腐蝕傾向和潛在的沖刷腐蝕風險。

** Monel. Registered Trade Mark of Special Metals Corp.

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