Ｉ￣Ｆ－安全生产与绿色能源 ７１ ｏｆｅｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｎｄ［］ｒｅｅｎ ｅｎｅｒｇｔｌ 铁镍基合金材料应用概述 陈晓军 （内蒙古神舟硅业有限责任公司，内蒙古呼和浩特０１００７０） 摘要：对多晶硅低温氢化工艺简要描述，对镍合金材料的国内外标准、化学成分、温度特性、综合性能进行阐述，对 材料焊接性能及检验要求进行了总结。 关键词：多晶硅；镍合金；焊接性能 中图分类号：ＴＧＩ１５．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—５０６５（２０１７）０１－０１５７－２ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｒｏｎ ｎｉｃｋｅｌ ｂａｓｅ ａｌｌｏｙ ＣＨＥＮ Ｘｉａｏ－Ｊｕｎ （Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｓｈｅｎｚｈｏｕ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｏｈｈｏｔ ０１００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｉｒｂｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａＵｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｏｌｙｃｒｙｓｔａＵｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ；ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ；ｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ 随着全球石化，煤炭等资源日益枯竭，太阳能开发成为 高原料利用率和环境友好，在西门子法基础上采用了闭环式 全球焦点。太阳能是世界各国竞相开发的新能源产品，是低 生产工艺即改良西门子法。改良西门子法闭环式生产工艺核 碳经济得以实现的有效途径，为最理想的绿色环保和可再生 心工艺是副产品四氯化硅低温转化生成三氯氢硅，在系统中 能源。充分开发太阳能作为一种清洁能缘，对于我国进行长 循环利用，生产多晶硅。硅烷法是将硅烷通人流化床中，硅 期可持续发展具有重要意义Ｉ１ｌ。在未来的５０年里，高纯多晶 烷裂解并沉积，从而得到颗粒状多晶硅。硅烷的制备采用歧 硅是太阳能光伏和电子工业的基础性原料，还未能被其它材 化法，即以冶金级硅与ＳｉＣ１ 为原料合成硅烷，首先用ＳｉＣ１ 、 料取代，成为了光伏产业和电子产业的主要原料。２０１５年 Ｓｉ和Ｈ 反应生成ＳｉＨＣＩ。。总结下来，多晶硅生产无论采用 底，全球多晶硅产量约为３４万吨，规模近４２．５万吨，同比 改良西门子法还是硅烷流化床法，都必须采用四氯化硅低 增加１１＿５％，比２０１４年增加近４万吨，其中 颗粒硅约为２．２ 温转化工艺。四氯化硅低温转化工艺，以四氯化硅、氢气、 万吨，电子级硅料约为２．９万吨，预计２０１６年，全球多晶硅 金属硅粉为原料，在反应温度（５００～６００）℃，反应压力 产量达到５．５万吨。主要是德国Ｗａｃｋｅｒ在美国新工厂的２ （１．７～２．４）ＭＰａＧ．条件下反应、得到产品三氯氢硅。这种工 万吨、韩国三星１．５万吨、中国鄂尔多斯绿能１．５万吨等，产 艺中主要用的反应器及相连管件均具有以下局限性 ’ ：高 量也将进一步增加 】。欧洲光伏产业协会（ＥＰＩＡ）预测，全 温、高压、氢蚀、腐蚀等。如何提高装置的安全稳定运行，其 球光伏系统安装量在未来将一直保持较高的增速，到２０１８ 设备及管件的制作材料选择是首要的问题。 年将超过７０ＧＷ（１ＧＷ太阳能电池约用多晶硅１．２万吨）， ２０２０年预计全球新增装机将达到１ ７０ＧＷ。 ２铁镍合金材料概述 多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷流化床 ２．１镍合金国内外牌号 法。理论上，硅烷流化床法生产成本有绝对优势，但其生产 多晶硅冷氢化装置主要设备及管件材料主要是镍基合 技术主要国外公司垄断，国内目前还未规模化生产。改良西 金ＵＮＳ Ｎ０８８００与Ｎ０８８１０，对应的商品牌号ｉｎｃｏｌｏｙ８００ 门子法技术，通过不断的技术升级，运用大型四氯化硅低温 （ＡＳＭＥ代号８００）及ｉｎｃｏｌｏｙ８００Ｈ（ＡＳＭＥ代号８００Ｈ）， 转化装置，其生产成本不断的降低，有效降低光伏产业成本， 对应的国内牌号为ＮＳ１１１及ＮＳ１１２。 推进光伏发电成本的进一步降低。目前国内多晶硅企业面临 按国内习惯划分为铁镍基合金，按ＡＳＭＥ标准划分为 市场压力大，生产成本高等局面 。为提高自身的市场竞争 镍一铁一铬合金。 力，多晶硅企业陆续建设万吨级低温氢化项目。多晶硅副产 ２＿２ ｉｎｃｏｌｏｙ８ＯＯ，ｉｎｃ０Ｉｏｙ８ＯＯＨ合金化学成分见表１ 品四氯化硅转化成三氯氢硅，循环利用，降低多晶硅生产成 ２．３ ｉｎｃｏｌｏｙ８ＯＯ／ｉｎｃｏｌｏｙ８ＯＯＨ合金温度特性 本，减少多晶硅生产当中因四氯化硅的积累影响整体装置的 镍基高温合金的开发始于２Ｏ世纪３０年代末期，在整个 放量生产。 高温合金领域有重要的地位，镍基高温合金的发展包括两 个方面：生产工艺的革新和合金成分的改进。铁镍基合金 １工艺描述 中的镍一铁一铬合金，压力容器及压力管道主要采用的牌号 西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅，为了提 ＮＳ１１１（ｉｎｃｏｌｏｙ８００）及ＮＳ１１２（ｉｎｃｏｌｏｙ８００Ｈ），ＮＳ１１１ 的碳含量为≤０．１０％，ＮＳ１１２的碳含量为０．０５％～０．１０％， 其他化学成分均相同。 收稿日期：２０１６－ｌ２ 这两个材料的主要区别在于，ＮＳ１１１材料主要用于 作者简介：陈晓军，男，生于ｌ９８２年，内蒙古通辽人，本科，工程师，研 ≤５９３℃的场合，而ＮＳ１ １２常用于＞５９３℃场合。 究方向：粉煤灰提取氧化铝，光伏新材料。 （下转１６０页） ２０１７年ｌ＃Ｊ上世界有色金属１５７ ［ 一 中的原材料供应者，产品精加工的能力并没有很厉害，在国 际同行不断重组，在技术创新方面不断互相补充，逐渐显现 技术方面的优势，并在不断的抢占国际市场，由于有色金属 优化企业股权机构及资本结构的目的。 ４．２提高自身避税能力 企业发展经历了二十年的铜陵有色金属公司，现如今， 企业的生产规模还是比较大的。其拥有着较多的开采、加工、 冶炼设备以及库存的有色金属，相对的，这些固定资产也就 面临着计提折旧的问题，众多的固定资产也就导致了铜陵有 色金属公司在提取折旧这一块相应的数额就较大。非债务税 盾会对企业的税收状态产生一定的影响，进而影响税务的税 盾价值。 在衡量固定资产折旧时，我们往往采用非税务性盾的作 用 ｝，因此，我们可以根据非债务性盾对铜陵有色进公司资 本结构的影响来对其进行优化，且铜陵有色金属公司可以通 过加快计提折旧的方式来抵免企业的税收。 的特殊性，不可再生性，市场竞争也变得越来越惨烈，为了 能在市场中抢占先机，我国的有色金属行业必须革新，必须 通过技术创新来以此改变整个行业的发展模式。将经济循环 发展作为发展目标，重视再生资源的优化利用，铜陵有色金 属公司应做好技术攻关工作，努力进行技术创新，并不断地 从国外引进它们的良好的技术，同时有色行业也需要加大对 技术开发研究的加大技术资金投入，成为技术创新的坚强后 盾。 为了有色行业在整个资本市场中良性的发展，各个有色 金属企业还需不断努力，做到技术创新，技术领先。从而实 现自身效益以及价值的最大化。蹈 因此，铜陵有色金属公司加快设备的更新换代不仅能起 到革新创新的作用，还会起到抵免税收的作用，最终将达到 企业价值最大化。 ４．３技水创新．技术优先 随着全球贸易的不断深入，由于技术落后，设备不够先 进，直接导致我国在有色金属的发展受到了局限。二十一世 纪之后，创新成了企业持久发展的新动力，只有不断创新， 才能在不断变幻的资本市场中站稳脚跟，不然，便会面临被 淘汰的风险。 ［１１ Ｄｕ ｒａｎｄ，Ｄａｖｉｄ Ｃ ｏｓｔ ｏｆ Ｄｅｂｔ ａｎｄ ＥｑＬ１ｉｔＹ Ｆ Ｌ１ｆｌｄｓ ｆｏｒ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ，Ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ［Ｊ】，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｉ３ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｆｉｎａｎｃｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ．ＮＢＥＲ．１９５２． 【２】 Ｍｙｅｒｓ，Ｓ．Ｃ．ａｎｄ Ｎ．Ｓ．Ｍａｊｌｕｆ，Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ｆｉｎａｎｃｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｖｅ￣ｍｅｎｔ Ｄｅｃｉｓｉｏｎｓ Ｗｈｅｎ Ｆｉｒｍｓ Ｈａｖｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｖｅｓｔｏｒｓ Ｄｏ Ｎｏｔ Ｈａｖｅ［Ｊ】．Ｊｏｕｒ￣ａｌ ｏｆ Ｆｉｎａｎｃｉａｌ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，１９８４（１３）． 【３】 ｌｙａｎｄ Ｈ Ｅ，Ｐｙ１ｅ Ｄ．“ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ，ｆｉｎａｎｃｉａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ａｎｄ Ｆｉｎａｎｃｉａｌ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｉｏｎ”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｉｎａｎｃｅ．１９７７ 而且在这样的大环境下国内的有色金属行业并没有大 力启动对其自身技术及装备没有很好的更新，作为国际市场 （３２）． 【４】 王艳茹．企业可持续发展的融资结构研究【Ｊ】．会计之友，２０１２（５）． 表１ ｉｎＧｏＩｏｙ８００／ｉｎｃｏＩｏｙ８ＯＯＨ合金化学成分 合金 ８【】【ｌ Ｎｉ（％） ３ｌ】～３ Ｃｒ（％） ｌ ９～２． Ｍｎ（％） ≤１ ５ ｃ（％） ≤ｆＩ＿１ｆ） ｓｉ（％） ≤１ ０ ≤０．７５ ８００Ｈ ３０～３５ １９～２３ ≤１．５ ０ ０５～０．１０ ≤１．０ ≤０．７５ （上接１５７页） 这样就应当要求ＮＳ１１２在５９３￣Ｃ以上具有较高的高温 接过程中，焊丝加热段必须处于氩气保护之中，多层焊时， 焊层层间温度控制在≤１００￣Ｃ。母材温度低于１５％２Ｂ￣。应对 接头两侧３００ｍｍ宽区域加热到（１５～２０）℃，以免湿气 冷凝导致焊缝有气孔。 长时强度，即持久强度和蠕变强度，以便在高温下有较高的 许用应力。 为此，除控制ＮＳ１１２的碳含量不得低于０．０５％外，还应 通过适当的热处理，控制ＮＳ１１２具有较粗的晶粒度，以便保 证较高的高温长时强度。 ｉｎｃｏｌｏｙ８Ｏ０／ｉＩ１ｃｏｌｏｙ８００Ｈ合金材料焊接接头无损检测 如下：每层道焊缝外观检查无气孔、裂纹、弧坑、夹渣等缺 陷，进行１００％ＰＴ检测。按ＪＢ／Ｔ４７３０．５—２００５ Ｉ级合格；最 终成型焊缝进行１００％ＲＴ检测按ＪＢ／Ｔ４７３０．５－２００５ ＩＩ级合 格；设备、管道表面酸洗试压后，对所有Ｔ形接头用ｕＴ探 伤，Ｉ级合格。 ２．４ ｉｎｃ０Ｉｏｙ８００，ｉｎｃ０１０ｙ８００Ｈ合金综合性能 ｉｎｃｏｌｏｙ８００／ｉｎｃｏｌｏｙ８００Ｈ合金材料具有较高的机械稳 定性，长期使用情况下具有良好的耐热、高强、耐还原和耐 氧化介质腐蚀等优点。 一通常情况下，在热处理时，金属表面会形成氧化膜，进 步提高材料的抗碳化能力。 ３结语 目前多晶硅低温氢化装置镍合金材料的应用很多，装置 ２．５材料焊接与检测 的安全稳定运行充分验证了该材料性能优点，其镍合金在高 温、高压、有毒有害、高腐蚀的化工领域值得推广。蹈 ｉｎｃｏｌｏｙ８００／ｉｎｃｏｌｏｙ８００Ｈ合金材料焊接时容易出现以 下问题：焊接时镍和硫、磷、及ＮｉＯ等都能形成低熔点其晶， 在焊接应力下容易产生热裂纹。镍合金材料固液项温度间距 小，流动性偏低，焊接时气相来不及析出在焊缝金属中容易 产生气孔。为焊接时避免以上问题产生，焊接前工件表面应 去除氧化皮，水分、有机物、镍合金焊条（焊丝）中硫含量应 控制在０．Ｏ１％～ｏ．０３％，有条件可避免氧化、还原性焊接气 氛。 焊接过程中应注意选择小电流、降慢焊接速度；打底焊 【ｌ】 侠名．２０１５年全球多晶硅发展回顾与２０１６年展望【Ｊ】．电子工业专用设 备、２０ｌ５．１０（１２）：５０－５０． ［２】 程晓农，张楠，王铖，等．新型Ｃｒｌ８Ｎｉ３１ＮｂＡＩ铁镍基合金的高温蠕变 行为［ｊ］．热加工工艺，２０１６，ｌＯ（１Ｏ）：３７－３９． 【３】 何志华，陈文吉．多晶硅冷氢化ＦＢＲ反应器生产概述【Ｊ】．石油和化工设 备．２０１ｌ，ｌ４（１２）：２６－２９． 【４】 李玲霞，赵晓丽，李南，等．一种高铬的铁镍基高温台金物理化学相分 析［Ｊ】．冶金分析，２０１５，３５（２）：６一ｌ１． １６０世界有色金属２０１７年１目上
