《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

镍杂志 关于 镍及其应用的专业 杂志 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

镍助力可持续性发展 耐候钢成就太阳能电池板

聚光太阳能让可再生能源 大放异彩

V2G – 惊喜无限 电动汽车如何为电网供电

编者按： 镍助力可持续性发展 为帮助应对气候变化，我们迫切需要发展低碳可再生能源，而镍在提供 低碳可再生能源方面发挥着重要作用。国际能源署到 2050 年实现净零排 放的路线图确定了各种可再生技术对发电容量的贡献。镍在不锈钢、电池、 镍合金和低合金钢中的性能几乎适用于所有可再生技术。

伊斯坦布尔阿卜迪·易卜拉欣（Abdi Ibrahim）制药公司的总部大楼 引人瞩目，它是意大利建筑设计的重要典范。21,0 0 0 平方米的大楼 共 25 层，高 120 米，外部和内部均采用含镍不锈钢建造。

Ab d i I bra h i m 塔由米兰建筑师 Dante O. Benini 和 Partners 设计

2050 2020 2030 2050 2020-2030 2020-2050 33,415 100 100 100 6.7 5.0 26,568 38 69 80 13 7.5 14,458 9 33 43 21 10 8,265 9 21 25 15 8.4 2,599 17 12 8 3.1 2.3 640 2 2 2 5.7 4.5 152 0 0 n.а. n.а.

426 126 55

0 0 0

0 0 0

1 0 0

28 13 34

本期中，我们将特别关注太阳能中的镍——包括光伏发电和聚光太阳能 发电。根据路线图，到 2050 年，这些技术将成为可再生能源的重要来源。

些面板可隐藏空调系统，过滤自然光，有助于提高工作场所的气候舒

行业排放量在 2020 年美国温室气体排放量中所占的比例最大。为增加电

适度。大楼朝南的外立面上，与倾斜管状结构连接的幕墙也由316不锈

动汽车的吸引力，正在开展大量工作，以开发能源密集型和长效电池。我

钢制成。

们报道了加拿大正在进行的400 万英里电池的开发工作。

大 楼 内 部 有一 个 引人 注目的 悬

接管扶手也采用 316 不锈钢制造，

镍协会致力于确保含镍材料的正确使用。如果您想知道各种类型不锈钢

空 楼 梯，位于主 入口大 厅，可通

并进行缎面抛光表面处理。围栏、

之间的差异，那么只需查看第 12 页的文章，里面给出了寻找替代材料和

向三层，给人一种“悬在空中”的

通道门、图案的使用和室内装饰

更便宜材料时应考虑的事项。通过了解不同系列不锈钢的品质，可以帮

元素等不锈钢细节使建筑更加完

助人们避免代价高昂的错误，并确保指定的材料具有可持续性。如有疑问，

整。

请联系镍协会的技术咨询服务。我们会提供帮助。

构件的下部包围起来。这些直径 为 210.3 毫米的管子、直径为 12 毫

来源：Centro Inox/Inossidabile 225

米的护墙横杆以及 4 0 毫米的焊

http://www.centroinox.it/

/ 电网

15 7.4 16

可再生能源和电动汽车的结合是大势所趋。美国环保署估计，交通运输

将悬空楼梯连接，并将承重管状

| 电动汽车电池

| 充电线

| 仪表

400 万英里电池开创了使用停放的 电动汽车为电网供电的可能性。阅 读第 11 页的“400 万英里电池：惊喜 无限”。

《镍杂志》编辑 Clare Richardson 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 3

(2021)

CAAGR(%)

大楼外部的垂直护板，选用 316 (UNS S31600) 不锈钢多孔板制成。这

感觉。马鞍形构件仅通过两个点

2 || 《镍杂志》 《镍杂志》第37卷， 第37卷，2022年， 2022年，第2期 第2期 2

2019 2020 2030 2040 总容量 7,484 7,795 14,933 26,384 可再生能源 2,707 2,994 10,293 20,732 太阳能光伏 603 737 4,956 10,980 风能 623 737 3,101 6,525 水能 1,306 1,327 1,804 2,282 生物质能 153 171 297 534 具有碳捕获 28 125 和储存的生 物能源 聚光太阳能 6 6 73 281 地热能 15 15 52 98 1 1 11 32 海洋能

份额（%）

电动汽车和电网之间的双向能量流动 REF: BIBAK, B., & TEKINER-MOĞULKOÇ, H.

案例研究25 阿卜迪·易卜拉欣制药公司 大楼

参考：BIBAK, B., & TEKINER-MOĞULKOÇ, H. (2021)

TONI NICOLINI

电容量（GW）

简化版车辆到电网 (V2G) 示意图

案例研究编号 25 Abdi Ibrahim 塔

03

编者按：

镍要闻

一种从尾矿中提取镍和钴等矿物质的新生物浸出技术正得到越来越多 的关注。总部位于加拿大多伦多的 BacTech Environmental Corp. 公司在 安大略省北部建立了一个试点工厂，那里的大萨德伯里地区有7500 万 至 1 亿吨尾矿。BacTech 首席执行官 Ross Orr 说，人们通常认为尾矿岩石 是废品，但如果把它们放入大型不锈

镍助力可持续性发展

04

镍要闻

06

耐候钢

钢罐中，罐内的细菌会对尾矿岩石“展 开攻击”，并在六天内将有价值的金属 从岩石中分离出来。对电动汽车电池的

光伏支架系统

08

高需求不仅增加了镍和钴等矿物的价

聚光太阳能

值，也提高了分离过程的可行性；每个

400万英里电池 V2G——惊喜无限

12

镍合金选择

ROSS ORR

可再生能源

11

叶子渴了吗？

不锈钢罐均能独立工作，很容易扩大 规模。 日本假牙制造商和田精密牙科实验

根据系列选择

14

常见技术问答

15

新出版物

燃料电池进展

INCO 指南更新版本，NiCrMo

15 16

合金壁纸衬里，如何确定温室气

经证明，碳涂层镍是制造零贵金属氢燃料电池的不二之选。来自威斯

体排放量

康星大学麦迪逊分校、康奈尔大学和武汉大学的研究人员组成的团队

UNS详细资料

设计了一种镍基电催化剂，其外壳壳层为 2 纳米，由掺氮碳制成。Ni@

俄勒冈龙椅

CNx 阳极与 Co-Mn 尖晶石阴极配对是一项突破性进展，表现出了超

创新的 3D 打印

过 200 mW/cm2 的创纪录峰值功率密度。与镍纳米颗粒催化剂相比，由 于 CNx 层提供的抗氧化性增强，Ni@CNx 表现出更优异的耐久性。该

《镍杂志》由国际镍协会出版

团队称：“燃料电池不需要特殊的装置来去除一氧化碳，使用的精制氢 美国化学学会

www.nickelinstitute.org 总裁：Hudson Bates博士 编辑：Clare Richardson communications@nickelinstitute.org 撰稿人：Parvin Adeli、 Parul Chhabra、 Gary Coates、 Richard Matheson、 Geir Moe、 Kim Oakes、 Philip Song、 Benoît Van Hecke、 Odette Ziezold 设计：Constructive Communications公司 期刊内容仅供读者参考，未征求专家意见，不得用于特定 应用或以此为依据。虽然期刊中的信息在技术上是正确的， 但国际镍协会及其成员、工作人员和顾问不承诺，也不保 证它们适用于任何一般或特定用途，对期刊中的不承担任 何责任和义务。

怎么才能及时发现庄稼缺水了呢？巴西的研究人员打造了一种针对植物 叶子的可穿戴传感器，由镍制成，沉积在狭窄的波浪状图形中，可以及早 检测到水分流失。该团队在《美国化学学会应用材料与界面》上发表报 告，介绍了他们将金属电极连接到温室中的活植物上进行的试验。该设

ISSN 0829-8351

备将数据无线共享到智能手机应用程序和网站上，一种简单、快速的机

Hayes印刷集团用再生纸在加拿大印刷

器学习技术成功地将这些数据转换为水分损失百分比。经证实，这些设

库存图片来源： 封面：ISTOCK©XIJIAN 第5页：SHUTTERSTOCK RICH T PHOTO 第6页：ISTOCK©JIANG SUYING 第9 页：ISTOCK©SIMONKR

4 | 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

微型名牌

气也较少，能进一步降低成本。”

室已经开始提供在假牙上贴“名牌” 的服务，以便在发生灾难时对人体 进行识别。姓氏和二维码被刻在嵌 体内侧的一块微小镍铬合金板上， 扫码即可显 示安装假牙的牙科诊 所。顶部附有树脂涂层，可增加舒 适度。这个创意是自 2011 年东日本 大地震以来逐步形成的。使用智能 手机等设备即可读取数据，并将显 示的 14 位数字提供给和田精密。如 果创意成真，和田精密希望将这种 技术向竞争激烈的假牙制造商推广，

备在室内测试中具有可靠性，现在将在室外进行测试，确定需要给植物

并将其发展为全国性的社会基础设

浇水的时间，从而可能节省资源、提高产量。

施。 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 5

和田精密口腔研究所

02

要闻

目录

额外提取！

太阳能电池板支架材料具备的关

家和地区也很有前景。耐候钢是一

键属性包括强度、韧性和耐腐蚀性。 种添加少量 Cr、Cu 和 Ni 的高强度

耐候钢与太阳能

材料必须经久耐用，以达到太阳能

合金钢，可形成抗剥落（因锈蚀剥

电池板约 30 年的设计寿命，而且维

落造成的金属损失）的表面氧化层。

护成本最低，也不存在环境问题。

与普通碳钢相比，耐候钢具有更好

传统上，光伏安装支架由铝、热镀

的耐大气腐蚀性，并且不需要油漆

越来越多的人选用耐候钢（通常称

钢相比，耐候钢成本较低且免维护。

为 COR-TEN® 钢）。

中国光伏支架新标准NB/T 10642-

材料——优点和缺点

2021 将耐候钢规定为光伏支架的推

型的光伏面板包含一层太阳能级晶体硅和一层玻璃保护层，并由合金框

在中国，约 50% 的光伏支架结构由

荐材料之一。尽管耐候钢中的镍含

架加以固定。虽然在利用光伏系统的太阳能方面，镍没有起到直接作用，

热浸镀锌钢制成，约40% 由铝制成， 量很少（约 0.1-0.65%），但考虑到未

但却在支撑结构方面发挥着重要的间接作用。该支撑结构可将太阳能

少数由不锈钢或玻璃钢制成。与热

太阳能农场蓬勃发展，遍及世界各地，孕育出一种新作物：太阳能。光伏 系统由太阳能电池板组成，正迅速成为炙手可热的可再生能源技术。典

电池板对准太阳，优化阳光捕获。 太阳能光伏支架系统的耐候钢组件

© 格尼（天津）国际贸易有限公司 HTTP://M.CHINACORTEN.COM/

© 格尼（天津）国际贸易有限公司 HTTP://M.CHINACORTEN.COM/

锌钢和不锈钢制成，但最近在中国， 或镀锌 等 保护涂层。与铝和镀锌

来几十年将安装的太阳能电池板的

浸镀锌钢相比，铝的抗拉强度较低， 数量，镍的总吨位数可能相当可观。 耐腐蚀性虽好，但成本较高。此外， 为了提高光伏安装结构所用耐候钢 铝还需要经过表面处理来增强其耐

的耐腐蚀性，添加相对少量的镍是

腐蚀性。因此，铝通常用于风荷载

必不可少的。

低且预计几乎不维护的住宅光伏板。 在整个价值链中，人们越来越意识 镀锌钢的强度较高，通常用于风荷

安装结构包括用于地面安装的桩、 腿、柱、梁、导轨和夹具，以及其他 装配夹具。

到耐候钢的好处，钢厂、设计院和工

载大的区域。通过热浸镀锌的方法， 程公司也增加了对耐候钢的市场营 可以提高其耐腐蚀性，但需定期维 护，且存在环境问题。

销力度。 根 据 中 国 “十 四 五 ” 清 洁 能 源 战

不锈钢也适用于光伏安装结构中， 略— —实现碳中和和碳峰值目标， 其强度和耐腐蚀性优于其他解决方 国家也鼓励新材料和创新应用。光

6 | 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

案，但成本较高，因此未被广泛采

伏支架结构采用耐候钢被证明是一

用。

种有效的技术。建筑业的碳足迹问

最近，耐候钢已在中国的多个高规

题是中国的重中之重，耐候钢和镍

格光伏应用中使用，并且在其他国

将发挥重要作用。 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 7

美国能源效率和可再生能源办公室

多项要求：机械抗力、热运行和冷

抛物槽系统用反射器将太阳辐射

空转（夜间）循环以及 25 至 35 年

汇聚100倍聚焦到装满液体的接收

的 预 期 使 用 寿 命。目前，只有 镍

管上。通过此方法回收的热能可用 合 金能够满足 这 些 条 件。镍 基 合 于产生蒸 汽，通 过 旋 转涡 轮机 来 金 625 (UNS N06625)，含镍约 61%，

聚光太阳能 可再生能源

抛物槽系统用反射器将100倍太阳辐 射聚焦到装满液体的接收管上。

中抵抗风和侵蚀，并且易于使用。

驱动发电机。合成油或熔盐可用作

通常作为该应用的标准牌号，而合

热传导流体。在热交换器中，水转 金 800HT (N08811)，含镍 30-34%， 化为蒸 汽 驱动传 统涡 轮机。抛物 或合金 230 (N06230)，含镍 47-65%， 槽的工作温度为393至550℃（739

可作为备选方案。

至1,022℉ ），具体取决于热传导流

中央塔式接收器太阳能发电厂的

对于限制气候变化来说，减少与能源相关的二氧化碳排放至关重要，而

体的性质。接收管由耐热的含镍不 工作原理

可再生能源和能源效率是实现碳减排的主要驱动力。聚光太阳能（CSP）

锈钢制成，涂有选择性涂层，密封

就是这样一种可再生能源技术，未来必将得到大力发展。为了在能源竞

在真空绝缘的硼硅酸盐玻璃管中。 体。与 在环 境 温 度 下为 液体的物

争中脱颖而出，聚光太阳能需要具备成本竞争力。

含镍不锈钢的一个优点是精细抛

质相比，盐可保留更多的能量。熔

光处理简单，可保证涂层保持在原

盐可以更轻松、更高效地整合存储

位。此外，不锈钢能够应对沙漠中

设 施，实现 2 4 小时发电。槽式系

的温差（可能导致冷凝，带来腐蚀

统多半采用水平布局，而中央塔系

风险）以及工作温度较高的情况。

统则采用垂直设 置，处 理 熔盐 更

在该技术中，熔盐可用作热传导流

CSP 使用镜子将阳光反射、集中和

统为第 2 代系统。

聚焦到接收器上，之后接收器收集

镍在几代聚光太阳能发电系统中

太阳能并将其转移到热传导流体

的应用

中。太阳能可用于为终端应用供热

世界上只有太阳直接辐射高的地

或通过传统蒸汽轮机发电。CSP 技

区才能维持足够高的运行温度以

中央 塔 技 术采用定日镜作为中央

容易。目前部署的中央塔系统具有

术结合热能存储（T E S）技 术，可 使C S P 工厂发电。目前的 C S P 技

接 收器。定日镜 是计 算 机 控制的

热 (565℃) 和冷 (290℃) 熔盐储存单

在 没 有 太 阳 的 时 候 或 日出 之 前

和日落之后 继 续提 供能 源。未搭 含镍不锈钢和镍基合金发挥着关

镜 子，沿 两 个 轴 跟 踪 太 阳，并 将 元。为实现耐高温和耐腐蚀，前者 太阳能聚焦在塔顶的中央接收器 由含镍不锈钢制成，而后者则由碳

载 TES 的早期 CSP 系统为第 1 代， 键作用，因为它们能够承受高温和

上。在那里，流体 被 加热，产生蒸

钢制成。

熔盐的腐蚀性，在恶劣的沙漠气候

汽 驱动发电 机。接 收管必 须 满足

迈向第三代

而当前安装的搭载 TES 的 CSP 系

术有两种：抛物槽或中央塔。其中，

风冷冷凝器

电力线路

电力线路

风冷冷凝器

热能储罐

接收器 塔

抛物线槽

中 央 塔 技 术可以 达 到 5 0 0℃和 1,000℃（932℉和 1,832℉）之间的较 高温度，与槽式系统相比，效率更 高。

蒸汽发生器

使用合成油的传统抛物槽设备 发电机/ 涡轮机

发电机/ 涡轮机

NREL/SAM

接收器

NREL/SAM

热交换器

8 | 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

聚光太阳能 (CSP) 使用镜子将阳光 反射、集中和聚焦到接收器上，之 后接收器收集太阳能并将其转移到 热传导流体中。

定日镜 热能储罐

《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 9

四百万英里电池： 惊喜无限 电动汽车如何为电网供电

阿拉伯联合酋长国 Mohammed bin Rash id A l Maktou m 太阳能公园 的 Noor 1 扩建项目的槽部分的接 收管使用的镍大约 800 公斤镍/兆瓦， 中央塔式接收器和熔盐罐使用的镍 超过 1,300 公斤镍/兆瓦。

到 2030 年，G20 国家 CSP 工厂的

环效率的最大化。对第 3 代 CSP 系

平 准化度电成本 ( L COE) 价值可 统的研究表明，饱和二氧化碳可以 能从 2018 年估计的 13.2 美分/千瓦 为动力循环提供动力。因此，必须 时下降至 8.6 美分/千瓦时 ( kWh)， 同样 提高 传热 介质、T E S 和接 收 降 幅 达 3 5 % 。从 第 一 代 到 第 二 器的最高温 度，才 能 形成一种能 代 CSP 的转变使 LCOE 从 21 美分/ 千瓦时降低到 9 美 分/千瓦时，而 镍的使用量有所增加。5美分/千瓦 时的价格，就可以让太阳能生产与 美国能源部定义的传统能源相比 “然而，最 近 对 C SP 产能的投资不 足 以实 现 到 2 0 5 0 年 的 预 计产 能 目 标 。我 们 仍 须 支 持 研 发 ，认可 第 2 代 CSP 的存储和灵活能力，降 低 成 本，扩大行业 规 模。” I E A 关 于 CSP 的跟踪报告——2021 年 11 月

具有成本竞争力。 对 C S P 子系统的资本成本、能源

着温度和应力的增加，如果不使用 特 性优异的镍合 金，是无法提高 效率的。而想要提高效率，就需要 使用高合金材料。此外，高碳足迹 能源的 LCOE 需要承担二氧化碳 税（C SP 则不必承担），也可能会 为这种能源提供喘息的空间。此外，

效率和集成范围的分析表明，前两 可能还需要几年的时间才能 对这 代 CSP 技术不太可能实现 5 美分/ 些仍处于试验阶段的第 3 代系统 kW h 的 L COE 目标。第三代系统

进行性能评估。所有这一切都表明，

电池反向充入电网。基于这种双向的电量流动，太阳能和风能可以存储在 电动汽车的电池中，并根据需要释放回电网。 由世界知名的电池科学家、NSERC/ 墨电池 在 4 .0 6 V 的有限 UC V 下 特斯拉加拿大主席 Jeff Dahn 教授

运 行 时，其 寿 命 将大 大 提 升，如

领导的加拿大达尔豪斯大学的研

果 选 择 最 好 的石墨，则电池可以

究团队，目前已经研发出一款具有

在 20 -30°C 下获得长达数十年的

超长寿命的电池，续航 400 万英里

寿命”。他们的报告显示，与 LFP 电

（近 600 万公里）。“百万英里”电池一 池相比，NMC532 电池平衡并充电 词是 Dahn 于 2019 年在《电化学学 至 3.8V 时表现出“更好的库仑效率、 会杂志》（JES）上发表开源期刊文 更少的容量衰减和更高的能量密度， 章之后出现的，他在文中提出：“这

在 25℃ 下的电池寿命预计将接近一

种类型的电池应该能够为电动汽车 个世纪。” 供电续航超过160 万公里（100 万英

达恩说:“虽然 800 [循环]（100% 的放

里），并能在电网中至少存储20 年”。 电深度）对于电动汽车电池来说已 这是通过单晶 LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2

经绰绰有余，但对于 V2G 运行，车

(NMC532)/石墨电池实现的。该电

辆停车时也要进行充放电，因此需

池于 2017 年 10 月开始测试，目前仍

要的循环超过 10,000 次。”

在室温下运行，电池连续循环使用

整体来说，长期目标当然不是实现

D a h n 和 团队 还 在 2 0 2 2 J E S 文 能够通过 V2G 应用将太阳能和风

目标。其中的关键是功率循环效率， 闪耀，进而继续在限制气候变化方

章 的 结 论 中 提 到 了 截 止电 压 上

面发挥重要作用。

“车辆到电网”或 V2G 的想法是使用 停 放 的电动 汽 车中的电池 来吸收 和存储多余的电力，为电网提供电 力储备。可再生能源增加了电网管 理的复杂性，因为能源的可用性取 决于阳光照射或风的流动。V2G 是 一 种可以 充 分 利用 可 再 生 能 源 并 更好地 对 波动 进行 管 理 的解决方 案。V2G 能否实现，取决于“智能充 电”和“百万英里”电池等技术的突破。

了 4.5 年，在 1C:1C 下仅衰减约 5%。 电动汽车百万英里行驶里程，而是

目前处于研发阶段，有望实现这一 镍 很有可能在未来几年继续光芒

通 过 提高温 度，可以实现 功率 循 10 | 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

够实现成 本效 益的系统 概 念。随

是一则重磅消息。通过 V2G 应用，智能充电技术可以将能量从电动汽车的

特斯拉

迪拜电力和水务局（DEWA）

超长寿命锂离子电池已取得重大进步，这对车辆到电网 (V2G) 应用来说

能存储在一天中大部分时间处于静

限 ( UC V ) 的影响；“ N MC 811/石 止状态的电动汽车的电池中。 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 11

镍合金选择 根据系列选择 怎样才能让产品更好，或者怎样才能以更便宜的价格制造同样质量的产 品？从设计工程师到制造经理再到买家，每个人都会问这个问题。这些是 公司保持竞争优势要考虑的重要因素。当产品涉及不锈钢时，选材人员可 能会考虑选择另一种合金，也许是一种成本低一些的合金，通常要考察来

数据由 WORLD STAINLESS 提供

其他 0.3%

200 系列 21.1%

300 系列 56.8%

按系列划分的不锈钢产量百分比 （2021 年）

自不同不锈钢系列的合金。

产生冷 裂 纹。通常会在 这 些不锈

那么，为某个具体应用更换合金系 产生有害的微观结构变化。另一个 列，需要考虑哪些方面呢？

挑战是每个子系列都包括 许多不

双相不锈钢家族

同的合金，导致采购尺寸和产品形

双相（奥氏体-铁素体）不锈钢的屈 服强度和抗拉强度比奥氏体或铁

钢中加铜，降低加工硬化率。因此， 不同温度下的使用以及可焊性方面 在选择低铬 200 系列不锈钢时必须

的局限性也限制了铁素体系列的发

式都不一样的整套装备时会遇到

谨慎，确保它们有足够的耐腐蚀性

展。事实上，自 2010 年以来，铁素

许多困难。自双相不锈钢氮合金化

和适用的加工性能。

体不锈钢系列占总产量的百分比下

铁素体不锈钢

降了约 30%。任何材料都会发生变

素体不锈钢高得多，所以使用强度 以来，其市场份额预计会显着增加， 较高的双相系列材料能减少储罐

但在过去十年中，由于双相不锈钢

或压力容器的壁厚，人们因此对其

的使用很复杂，市场份额一直徘徊

产生了极大的兴趣。双相不锈钢延

在 1% 左右。

展性较低，但仍处于高水平。但是， 200 系列

自 110 多年前人们发现了铁素体不 化，重要的是要了解每个属性对制 锈钢的独特性能之后就一直在使 用铁素体不锈钢。该系列的铬含量 从绝对的最小值 10.5%（不锈钢的

如果对成形性有要求，则较高的强

完全奥氏体的 2 0 0 系列不锈 钢已

度可能是一个缺点。焊接也可能是

经有 70 多年历史。由于含锰 量较

定义）到接近 30%。铁素体不锈钢

一个挑战，不是因为焊接很 难，而

高，镍含量可以被适当降低，但不

最常用于厚度≤4mm 的板材，因为

是因为它与焊工更熟悉的奥氏体合

能完全消除。如今，大部分 2 0 0 系

在中厚板的厚度范围，极端晶粒生

金不同。不同子系列双相不锈钢如

列产品采用低铬合金，铬含量通常

长是一个问题，尤其是在焊接过程

经济型、标准和超级双相不锈钢之 为 16% 至 12%。相比之下，304 不锈

12 | 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

常高于奥氏体不锈钢，而且在厚度、

间的焊接也会存在显著差异，这点

钢的最低铬含量为 17.5%，具有更

需要考虑。此外，由于双相合金有

高的耐腐蚀性。如果只需要最低限

中。与双相不锈钢一样，铁素体相 在低温和高温下都有限制条件。最 初，铁素体系列吸引选材人员的原

JOHNSEN ULTRAVAC ( JUV),

双相不锈钢 1%

PLYMOUTH TUBE CO.

400 系列 20.8%

S e a - c u re ® 超 级铁 素体 不锈 钢 (UNS S44660) 管束，用于冷却美国 战略石油储备盐丘中储存的原油。

造和最终用途会产生什么影响。但 是，也存在许多合适的应用，例如 薄壁换热器管。在这类应用中，铁 素体的较低的热膨胀率和较高的 热导率发挥着重要价值。 如果您正在考虑更 换另一种不锈 钢，无论是同一个不锈钢系列还是 不同的不锈钢系列，镍协会都可以

这种真空室等焊接设备的产品形式 各不相同，金属厚度范围较广，表面 高度抛光，最好使用 300 系列奥氏体 不锈钢生产该类设备。

通过在线技术服务为您的特具体

一些限制条件，所以预期应用的温

度的耐腐蚀性，则可以使用 200 系

度也很重要。铁素体相在低温下会

列。200 系列不锈钢在冷成型过程

因是低成本，因为它们不含镍或镍

应用提供指导。

变脆，并且在低至 270℃的高温下会

中会迅速硬化，有时会在很久之后

含量非常低。但是，其生产成本通

www.inquiries.nickelinstitute.org 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 13

咨询专家 国际镍协会技术咨询专线 问题解答

问 答

Geir Moe P .Eng. 是国际镍协会技术 咨询服务协调员。Geir 与世界各地 的材料专家一同为寻求技术支持的 含镍材料最终使用者和规则制定者 提供帮助。该团队可以随时针对多 种应用（例如不锈钢、镍合金和镀 镍）免费提供技术建议，使人们有 把握地使用镍。

网络版

《镍杂志》 WWW.NICKELINSTITUTE.ORG 免费订阅镍杂志，就能在新一期杂志出版时收到 印刷版或电子邮件通知。 www.nickelinstitute.org 在线阅读几种语言的镍杂志。 www.nickelinstitute.org/library/ 从我们的在线档案中搜索往期镍杂志，最早一期 是2009年7月。 www.nickelinstitute.org/library/

请在国际镍协会YouTube频道观看镍相关视频 www.youtube.com/user/NickelInstitute

14 | 《镍杂志》第37卷，2022年，第2期

INCO 出版物更新版本 最初

如何确定温室气体排放量 镍协会

由 I N C O 制 作 并 由 镍 协 会 维 护 发布了镍生产商指南，帮助他们 的 22 种重要技术出版物已经更新

计算温室气体排放量。该指南考

并重新出版。改进了指南的数据

虑了镍生产的复杂性，并帮助提

质 量 后 ， 所 有 出 版 物 均 可 搜 索 。 供涉及整个行业的具有可比性且 最初的出版物是由各领域专家撰

问：如何根据不锈钢的抗点蚀当量数 (PREN) 选择材料？

写的，他们提供的信息至今仍然

PREN 是一种基于不锈钢的成分 小含量和最大含量以及计算出来

非常重要。这种高质量的技术信

对不同不锈钢耐点蚀发生能力进

的PREN 最大值和最小值见下表。

息可以增强从业者对选择含镍材

需要强调的是，虽然 PR EN 常用

料的信心，并将其优势发挥在各

行排名的公式。通过将成分与实

际点腐蚀试验相关联，可以为不 于比较合金，但它仅考虑了成分因 同的不锈钢系列推导出许多公式。 素，并没有考虑其他影响点蚀的因

焊工、制造商和工程师都很有参

以下公式可能是针对含镍不锈钢

素，包括微观结构的不均匀性或

考价值。

的最著名的公式。

偏析、表面粗糙度或存在的夹杂

PREN=%Cr + 3.3%Mo + 16%N

物的数量。

该 公 式 本身不能 作为 特 定环 境

使用经验表明，P R E N ≥ 4 0 的

中材料选 择的依据。但是，如果

不锈钢具有耐海水腐蚀的能

科学可靠的数据。该指南规定了 精炼镍金属生产过程中的温室气 体排放以及其产品和前体（例如 采矿中的镍矿石、选矿和矿石准 备中的镍精矿以及从红土和硫化

种应用中。这些信息对选材人员、

过 PREN 找出更耐点蚀的不锈钢

保 证 工 具 ，以 确 保 实 际 生 产 的

牌号。

材料 PR E N 值超过 4 0。事实上，

所 有 不 锈 钢 都 规 定

在 ASTM A240 中，要求含镍超级

了 C r、M o 和 N 的 最 大含 量 和

双相不锈钢2507的最低 PREN 达

最 小 含 量 ，因 此 不 锈 钢 实 际

到 41。

的 PREN 值取决于它们的实际成

有关 PREN 的更多讨论，参见我们

分。例如，根据 ASTM A240 规定的 各种含镍不锈钢的 Cr、Mo 和 N 最

镍金属生产中初步提取的镍中间 体）从“摇篮”到“大门”的碳足迹 量化和交流的原则、要求和方法。

壁纸内衬镍铬钼合金 (11020) 是最

镍生产商及其客户和其他利益相

新更新的该出版物的第二版，内

材 料 在 使 用中 失 效 ，则 可 以 通 力。因此，PR E N 可以用作质量

请在Twitter上关注我们@NickelInstitute 请在LinkedIn上加入我们――请访问国 际镍协会主页

新出版物

关者利用指南可计算 1 类金属镍生

容丰富，适用于电力行业和其他

产对气候变化的影响。

化工设备烟气脱硫装置的设计人

所有出版物均可从镍协会网站免

员。本出版物讨论了设计注意事

项和规划、焊接准备、焊接程序 费下载。 和焊后清洁。

www.nickelinstitute.org

UNS详细资料

本 期 镍 杂 志 中 提 到 的 合 金 及 不 锈 钢 的 化 学 成 分 （ 以 重 量 百 分 比 表 示 ）。

UNS

Al

B

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Co

Cr

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Mn

Mo

N

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P

S

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Ti

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其他

的出版物《不锈钢和含镍合金在

N06230 第9页

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水工业中的应用指南》(11003)。

N06625 第9页

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N08811 第9页

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S31600 第2页

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S39209 第16页

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S44660 第13页

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Nb+Ti

%Cr

%Mo

%N

%Ni

PREN（最低 – 最高）

Type 304L

17.5–19.5

–

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8.0–12.0

17.5–19.5

Type 316L

16.0–18.0

2.00–3.00

–

10.0–14.0

22.6–27.9

Type 2205

22.0–23.0

3.0–3.5

0.14–0.20

4.5–6.5

34.1–37.8

Type 2507

24.0–26.0

3.0–5.0

0.24–0.32

6.0–8.0

37.3–47.6

S31254

19.5–20.5

6.0–6.5

0.18–0.25

17.5–18.5

42.2–46.0

Al+Ti 0.851.20

《镍杂志》第37卷，2022年，第2期 | 15

俄勒冈龙椅 JORIS LAARMAN

世界上第一座利用 3D 打印技术制成并安装在阿姆斯特丹的金属桥设计 者 MX3D 公布了其最新的建筑项目：一个推动创新边界的 3D 打印金属长 凳。这个被命名为“俄勒冈龙椅”的雕塑作品安装在俄勒冈州比弗顿的勒布 朗詹姆斯大楼前，也就是耐克世界总部的创新中心。

设计师 Joris L aarman 使用 MX3D 的 3D 打印技术，能够创建复 杂、互锁的形状，使长凳看起来像是 形成了一种循环。不锈钢长凳尺寸 为 10米 x 3米 x 2.5米。

荷兰设 计师 Jo r i s L a a r m a n 采

属线，创造形状。经过特殊改造的

用 2209 (UNS S39209) 双相钢（一种

机械臂可以熔融、焊接金属（包括

用于金属 3D 打印的含镍不锈钢）打 不锈钢、铝、铜或青铜），无论方向 印，集成了结构梯度，在优化长凳 如何，无需支撑结构。MX3D 的机 总重量的同时，提供了稳定性。他使 器人打印方法在形状和纹理方面具 用了拓扑优化找出承受最大重量的 有更大的灵活性，同时使用的材料 点，然后只在绝对必要的地方放置 更少。 材料。 为了制作这款龙椅，Laarman 开发 俄 勒 冈 龙 椅 代 表 了 L a a r m a n 了他自己的 3D 打印机器人 (MX3D)。 的 3D 打印创新在制造方面的持续 这款机器人可以在空中绘制熔融金

16《镍杂志》 | 《镍杂志》 第37卷， 2022年， 第2期 第37卷， 2022年， 第2期

探索。