Zlitina Monel400, UNS N04400, lastnosti 2.4360, vroča in hladna obdelava ter varjenje
Zlitina Monel400 (UNS N04400, 2.4360) je enofazna zlitina Ni-Cu v trdni raztopini. Je zlitina na osnovi niklja, ki lahko prenese različna korozivna okolja in ima dobro duktilnost.
Ima dobro odpornost proti koroziji v številnih medijskih okoljih. Ima dobro odpornost proti koroziji od rahlo oksidirajočega medija do nevtralnega okolja do primernega redukcijskega okolja. Ta zlitina ima dolgo zgodovino uporabe kot material, odporen proti koroziji.
V začetku 20. stoletja so ljudje poskušali taliti zlitine iz nikljevih rud z visoko vsebnostjo bakra. Današnji Monel 400 ima razmerje med vsebnostjo niklja in bakra, podobno tistemu v originalni rudi.
V primerjavi s kovinami, kot je čisti nikelj, je zlitina Monel 400 pri žarjenju manj trdna, zato ta material pogosto zahteva kaljenje, da poveča svojo trdnost.
Zlitina Monel400 se uporablja tudi v podvodnih okoljih in kloridnih raztopinah, ki jih ni mogoče oksidirati.
Materialni standardi
Oblika izdelka Standard ASTM ASME AMS
List in trak B127 SB127 4544
Brezšivna cev B163 SB163 4574 B165 SB165
Palice in odkovki B164 SB164 4675 B564 SB564
svila 4730 4731
ASTM: standardi Ameriškega združenja za testiranje in materiale; ASME: standardi Ameriškega združenja strojnih inženirjev; AMS: ameriški vojaški standardi
Fizične lastnosti
Gostota: 8,9 g/cm3 Območje tališča: 1300 ~ 1350 stopinj
Monel 400 Splošne lastnosti
Monel 400 ima odlično odpornost proti koroziji v nevtralnih okoljih, alkalijskih in solnih okoljih in je zdaj postal standardni material za uporabo v solinah.
Ta zlitina je ena redkih kovin, ki je odporna na fluor, fluorovodikovo kislino, vodikov fluorid ali njihove derivate. Prav tako je zelo odporen proti koroziji v kavstični sodi in ima podobno odpornost proti kavitacijski koroziji kot zlitine na osnovi bakra v okoljih z morsko vodo. Ima boljše učinke v žveplovi kislini, klorovodikovi kislini in drugih okoljih, zlasti v odsotnosti zraka. Ker pa material ne vsebuje Cr, se bo stopnja korozije močno povečala v oksidativnem okolju.
Čeprav je Monel 400 zelo odporen proti razpokanju zaradi napetostne korozije kloridnih ionov, lahko razvije razpoke zaradi napetostne korozije v okoljih z izpostavljenostjo živemu srebru ali vlagi plinu vodikov fluorid. V tem času je treba pozornost nameniti toplotni obdelavi materiala za razbremenitev.
Značilnosti je mogoče povzeti na naslednji način:
1. dobra odpornost proti koroziji v morskih in kemičnih okoljih;
2. zelo neobčutljiv na napetostno korozijsko pokanje kloridnih ionov;
3. Ima dobre mehanske lastnosti od pod ničlo do 550 stopinj;
4. Odobren je s strani ASME in se lahko uporablja kot tlačna posoda pri -10~425 stopinjah;
5. Dobra obdelava in varjenje.
Kemijska analiza
Proti koroziji
Zlitina Monel 400 je bolj odporna proti koroziji kot komercialno dostopen čisti nikelj (UNS N02200) v oslabljenih okoljih in bolj odporna proti koroziji kot rafinirane bakrove zlitine v oksidacijskih pogojih. V ustrezno oslabljenih kislinskih, nevtralnih ali alkalnih raztopinah se lahko uporabi zlitina 400. Zlitina je odporna proti koroziji na večino alkalij, soli, organskih spojin in atmosferskih razmer. Čeprav je material pod visokimi temperaturami, visokimi obremenitvami in visokimi koncentracijami korozije doživel korozijsko razpokanje, je zlitino 400 mogoče uporabiti v hladnejših pogojih alkalne korozije. Zlitina se uporablja v šibkih kislinah, kot sta žveplo in vodikov klorid, zlasti kadar ni prezračevanja in oksidov.
Zlitina 400 je še posebej odporna proti koroziji zaradi napetostnih razpok s kloridom. Njegovo glavno okolje uporabe so različne vrste vode, vključno z morsko in slano vodo.
Zlitina 400 bo korodirala, ko plini, ki vsebujejo žveplo, presežejo 700 stopinj Fahrenheita (371 stopinj Celzija); stopljena žveplova kislina bo korodirala, ko staljena žveplova kislina preseže približno 500 stopinj Fahrenheita (260 stopinj Celzija).
MATERIAL Stopnja korozije, mpy (mm/a)
Zlitina {{0}} (0,56)
Nickel 200 >200 (>5.08)b
Zlitina 600 150 (3,81)
AISI 304 Stainless Steel >210 (>5.33)b
AISI 316 Stainless Steel >190 (>4.83)b
Mild Steel >170 (4.32)
Stopnja korozije/erozije ALLOY
mpy mm/a
Zlitina 625 Nič Nič
Zlitina 825 0.3 0.008
Zlitina K-500 0.4 0.01
Zlitina 400 0.4 0.001
Zlitina {{0}}.0
obravnavati
toplotna obdelava
Celotno zaporedje žarjenja za Alloy 400 poteka v kratkem času v tipičnem temperaturnem območju od 1400 stopinj Fahrenheita do 1800 stopinj Fahrenheita (760-980 stopinj Celzija). Temperatura žarjenja materiala Monel 400 je običajno 700 ~ 900 stopinj, najboljši učinek pa je pri 825 stopinjah. Hitro hlajenje zraka po obdelavi lahko doseže dobro odpornost proti koroziji. Namen tega je zmehčati material po kovanju in oblikovanju, da material ostane relativno drobnih delcev. Žarjenje je treba izvajati v atmosferi, ki je čim bolj brez sulfidov, saj daljši čas izpostavljenosti znotraj temperaturnega območja žarjenja povzroči krhkost materiala. Kriogeno razbremenitev napetosti lahko uporabite na hladno deformiranih materialih tako, da jih segrevate na približno 575 stopinj Fahrenheita (300 stopinj Celzija) eno do tri ure.
Temperatura žarjenja in čas žarjenja sta neposredno povezana s končno velikostjo zrn materiala, zato je treba parametre žarjenja skrbno upoštevati.
Za cevi je temperatura toplotne obdelave za lajšanje napetosti na splošno nadzorovana pri 550 ~ 650 stopinjah.
Termična obdelava
ogrevanje
Zelo pomembno je zagotoviti, da je površina Monel 400 čista pred toplotno obdelavo. Če so med postopkom segrevanja na površini Monela 400 prisotni onesnaževalci, kot so S, P, Pb ali druge kovine z nizkim tališčem, lahko lastnosti zlitine oslabijo. Glavni viri onesnaževal so oznake markerjev, barva za označevanje temperature, mazalna mast in kurilni plin. Vsebnost žvepla v kurilnem plinu mora biti nizka.
Kurilni plin mora biti nevtralen ali rahlo reducirajoč in ne sme nihati med redukcijskimi in oksidacijskimi lastnostmi. Plamen v peči ne more neposredno vplivati na material.
Monel 400 je mogoče vroče obdelati v razponu od 800 do 1200 stopinj, vendar je mogoče izvesti le rahlo kovanje pod 925 stopinj. Vroče upogibanje se lahko izvede med 1025 ~ 1200 stopinjami. Ko je za toplotno obdelavo potrebna toplotna obdelava v peči, je treba temperaturo peči najprej segreti na 1200 stopinj, nato pa se material Monel 400 vstavi za ogrevanje.
Obstaja smernica za segrevanje materiala: 60 minut za vsakih 100 mm debeline. Po poteku časa segrevanja material takoj odnesite v termično obdelavo. Če med termično obdelavo temperatura materiala pade pod minimalno temperaturo termične obdelave, ga je treba ponovno segreti.
hladno oblikovanje
Zlitina Monel 400 kaže odlične lastnosti hladnega oblikovanja, ki so običajno povezane z nikelj-krom nerjavnimi jekli. V primerjavi z zlitino 301 ali 304 ima ta zlitina nižje razmerje utrditve in se lahko uporablja v različnih postopkih vlečenja in oblikovanja. Med tem postopkom bo prišlo do razmeroma velike deformacije v reži za popuščanje.
Hladno obdelani materiali Monel 400 morajo biti v žarjenem stanju. Ker ima nekoliko višjo stopnjo utrjevanja kot ogljikovo jeklo, je treba opremo za preoblikovanje ustrezno spremeniti. Hladno oblikovanje zahteva medprocesno žarjenje.
Hladna deformacija se včasih uporablja za izboljšanje mehanskih lastnosti. Če se bo material uporabljal v okoljih, ki so nagnjeni k razpokanju zaradi napetostne korozije, kot je živo srebro, izpostavljenost vlagi, plin vodikov fluorid itd., se priporoča toplotna obdelava za razbremenitev napetosti.
Odstranjevanje vodnega kamna
Oksidi in madeži v bližini zvarov materialov Monel 400 so bližje kot pri materialih iz nerjavnega jekla. Pred luženjem v mešanici dušikove in fluorovodikove kisline jih lahko poliramo z brusom ali predhodno obdelamo v solni kopeli.
strojna obdelava
Material Monel 400 je treba strojno obdelati v žarjenem stanju. Materiale po hladnem preoblikovanju in razbremenitvi napetosti je lažje obdelati. Imeti morate dovolj znanja o utrjevanju tega materiala. Na primer, površinska rezalna hitrost je manjša kot pri ogljikovem jeklu in orodje mora delovati neprekinjeno. Da bi se izognili sloju za utrjevanje površine, mora biti količina dovoda velika itd.
Orodja za obdelavo morajo biti posebna orodja za zlitine na osnovi niklja in visokolegirano nerjavno jeklo, za krtačenje zvarov pa je treba uporabiti krtače iz nerjavečega jekla. Stroji za proizvodnjo in predelavo, kot so škarje, stiskalnice, stroji za valjanje plošč itd., morajo sprejeti ukrepe za preprečitev kontaminacije z nečistočami železa. Območje predelave mora biti čisto in ločeno od območja predelave ogljikovega jekla.
varjenje
Zlitino Monel 400 je mogoče variti z različnimi postopki, vključno z obločnim plinskim volframovim oblokom, obločnim plinskim obločnim varjenjem kovine in obločnim varjenjem v zaščitenem plinu. Pred izvedbo vseh teh postopkov je treba dele, ki jih želite variti, očistiti, da se izognete krhkim materialom, kot so maziva in barve. Materiali morajo biti čisti za najboljše rezultate varjenja.
Postopek varjenja zlitine Monel400 je podoben postopku varjenja avstenitnega nerjavnega jekla in ni potrebna niti predgretna obdelava niti toplotna obdelava po varjenju. Zasnova varjenja je podobna tisti za avstenitna nerjavna jekla z dvema izjemama. Prvič: Naravo rešitve za varjenje kovin je treba prilagoditi tako, da je vmesni del popolnoma odprt in lahko sprejme celotno polnilno žico za zapolnitev spoja. Drugič: visoka toplotna prevodnost in čistost materiala imata za posledico nižjo penetracijo varjenja v primerjavi z avstenitnimi nerjavnimi jekli.
Varilni utor materiala Monel 400 je primeren za dokončanje z mehansko obdelavo. Če je utor poliran, se je treba izogibati lokalnemu pregrevanju. Ker imajo nikljeve zlitine in visokolegirana nerjavna jekla očitne razlike v fizikalnih lastnostih v primerjavi z ogljikovim jeklom, so njihovi koeficienti toplotne prevodnosti nizki, njihovi koeficienti toplotnega raztezanja pa veliki. Za to točko je treba med varjenjem uporabiti vpenjanje, velike varilne noge (1-3 mm) itd. način za rešitev. Ker ima material Monel 400 slabo fluidnost pri varjenju staljene kovine, je potrebna zasnova z velikim kotom utora (60-70 stopinj), da se varilni žici omogoči, da zapolni zvar.
Pred varjenjem očistite utor in varilno palico z acetonom. Kot metodo varjenja uporabite GTAW. Uporabite ERNiCu-7 za varilno žico in ENICU-7 za varilno palico. Monel 400 ne zahteva predgretja pred varjenjem in na splošno ne zahteva toplotne obdelave po varjenju, ker se izboljša trdnost materiala po varjenju, kar bo imelo določene prednosti za prihodnjo uporabo.
Področja uporabe Monel 400
Oprema za pomorsko in kemično predelavo
Ventili, vodne črpalke, propelerske gredi
Pritrdilni elementi za ladijske napeljave
Rezervoarji za bencin in čisto vodo
Obdelava posod in cevi
toplotni izmenjevalnik
Tipične inženirske aplikacije Monel 400
1. Cevovodni sistem elektrarne za oskrbo z vodo in uparjalnikom;
2. Tematski del grelnikov in uparjalnikov v solinah;
3. Naprava za alkiliranje žveplove kisline in fluorovodikove kisline;
4. Industrijski izmenjevalnik toplote;
5. Kompozitne plošče v enotah za destilacijo surove nafte;
6. Pokrov za zaščito pred valovi za naprave na morju;
7. Gredi propelerjev in črpalk v sistemih z morsko vodo;
8. sistemi za ločevanje urana in izotopov pri proizvodnji jedrskega goriva;
9. Črpalke in ventili v proizvodnji kloriranja ogljikovodikov;
10. MEA cevovod reboilerja.
