工业纯镍（Ni 200合金是主要结构选择，用于熔盐碳捕获与储存（CCMS）反应器，主要是因为它能承受在该环境中会破坏其他金属的剧烈腐蚀。其选择是基于其在极端温度下抵抗苛性碱和熔盐的能力，而不会像富铬合金那样出现晶界退化。
在CCMS的高温环境中，标准的耐腐蚀策略会失效。选择Ni 200不仅是因为它的成分，更是因为它所缺乏的：没有铬可以防止在氯化物和氟化物盐中加速腐蚀，确保高达940°C的结构完整性。
在化学环境中生存
抵抗侵蚀性介质的能力
CCMS工艺使用高度侵蚀性的氯化物和氟化物熔盐。Ni 200对这些特定的腐蚀剂以及运行过程中存在的苛性碱和酸具有出色的抵抗力。
铬的因素
大多数高温合金依靠铬来提供保护，但在熔盐环境中，这是一个缺点。选择Ni 200是因为它不含铬。
在其他合金中，当暴露于这些盐时，铬会导致加速的晶界腐蚀。通过消除铬，Ni 200避免了这种特定的失效模式。
热性能和物理性能
在极端温度下运行
CCMS工艺中的反应器和喷枪必须在700至940°C的热范围内运行。Ni 200在此剧烈的温度范围内保持其稳定性和完整性。
导热性和导电性
除了承受高温，该材料还能有效地管理热量。Ni 200具有高导热性，这对于反应器组件的效率至关重要。
它还提供高导电性，增加了其在需要特定电气特性的复杂反应器设计中的实用性。
“铬的权衡”和常见陷阱
避免标准合金失效
高温设计中的一个常见陷阱是假设“不锈钢”或标准高性能合金总是更优越。在CCMS中，使用含铬合金是一个关键错误。
虽然铬在空气中可以抵抗氧化，但在熔融氟化物和氯化物盐中，它会造成快速结构失效的途径。
纯度的必要性
这里的“权衡”是牺牲铬在标准大气中提供的抗氧化性，以获得对盐侵蚀的免疫力。对于CCMS，工业纯镍是长期生存的唯一可行途径，使得标准高温合金不适用于湿式部件。
制造和结构完整性
复杂组件制造
反应器和喷枪通常需要复杂的几何形状。选择Ni 200是因为其优异的延展性，使其能够形成复杂的形状而不开裂或弱化。
可焊性和耐用性
该合金通过其优异的可焊性实现牢固、耐用的连接。
结合其物理性能，这确保了组件能够承受长期的热循环，防止因反复加热和冷却引起的机械故障。
为您的目标做出正确选择
在为CCMS反应器设计选择材料时，请优先考虑您的具体运行限制：
- 如果您的主要重点是防腐蚀：选择Ni 200以专门消除铬与氯化物和氟化物盐相互作用引起的晶界腐蚀风险。
- 如果您的主要重点是组件寿命：依靠Ni 200在700至940°C的长期热循环中承受机械应力。
最终，Ni 200之所以成为行业标准，是因为它将物理延展性与在熔盐浴中生存所需的特定化学纯度相结合。
总结表：
| 特性 | Ni 200在CCMS中的性能 | 对反应器设计的益处 |
|---|---|---|
| 耐腐蚀性 | 抵抗氯化物/氟化物盐 | 防止熔融介质中的结构退化 |
| 材料成分 | 无铬（工业纯） | 消除晶界腐蚀风险 |
| 温度范围 | 在700°C至940°C下稳定 | 确保高温运行期间的完整性 |
| 导热性 | 高导热性和导电性 | 改善热管理和工艺效率 |
| 制造 | 优异的延展性和可焊性 | 允许复杂反应器和喷枪几何形状 |
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参考文献
- Piotr Palimąka, Justyna Jaskowska-Lemańska. Evaluation of the Wear of Ni 200 Alloy After Long-Term Carbon Capture in Molten Salts Process. DOI: 10.3390/ma17246302
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
