Aliatge Monel400, UNS N04400, propietats 2.4360, processament i soldadura en fred i calent
L'aliatge Monel400 (UNS N04400, 2.4360) és un aliatge de Ni-Cu de solució sòlida monofàsica. És un aliatge a base de níquel que pot suportar diversos ambients corrosius i té una bona ductilitat.
Té una bona resistència a la corrosió en molts entorns mediàtics. Té una bona resistència a la corrosió des d'un medi lleugerament oxidant fins a un ambient neutre fins a un ambient reductor adequat. Aquest aliatge té una llarga història d'ús com a material resistent a la corrosió.
A principis del segle XX, la gent va intentar fondre aliatges de minerals de níquel amb un alt contingut de coure. El Monel 400 d'avui té una relació de contingut de níquel a coure similar a la del mineral original.
En comparació amb metalls com el níquel pur, l'aliatge Monel 400 és menys fort quan es recuit, i per aquest motiu, aquest material sovint requereix temperat per augmentar la seva resistència.
L'aliatge Monel400 també s'utilitza en ambients submarins i solucions de clorur que no es poden oxidar.
Normes de materials
Forma del producte Estàndard ASTM ASME AMS
Full i tira B127 SB127 4544
Tub sense soldadura B163 SB163 4574 B165 SB165
Barres i forja B164 SB164 4675 B564 SB564
Seda 4730 4731
ASTM: American Society for Testing and Materials standards; ASME: Normes de la Societat Americana d'Enginyers Mecànics; AMS: estàndards militars americans
Propietats físiques
Densitat: 8,9 g/cm3 Interval de punt de fusió: 1300 ~ 1350 graus
Monel 400 Propietats Generals
Monel 400 té una excel·lent resistència a la corrosió en entorns neutres, entorns àlcalis i salins, i ara s'ha convertit en un material d'aplicació estàndard a les plantes de sal.
Aquest material d'aliatge és un dels pocs metalls que pot resistir el fluor, l'àcid fluorhídric, el fluorur d'hidrogen o els seus derivats. També és molt resistent a la corrosió en la sosa càustica i té una resistència a la corrosió per cavitació similar als aliatges a base de coure en entorns d'aigua de mar. Té millors efectes en àcid sulfúric, àcid clorhídric i altres ambients, especialment en absència d'aire. Tanmateix, com que el material no conté Cr, la taxa de corrosió augmentarà molt en un ambient oxidant.
Tot i que Monel 400 és molt resistent a la fissuració per corrosió per estrès d'ions clorur, pot desenvolupar esquerdes per corrosió per estrès en entorns amb exposició al mercuri o a la humitat al gas fluorur d'hidrogen. En aquest moment, s'ha de prestar atenció al tractament tèrmic que alleuja l'estrès del material.
Les característiques es poden resumir de la següent manera:
1. Bona resistència a la corrosió en ambients marins i químics;
2. Molt insensible a les esquerdes per corrosió per estrès d'ions de clorur;
3. Té bones propietats mecàniques des de sota zero fins a 550 graus;
4. Està aprovat per ASME i es pot utilitzar com a recipient a pressió a -10~425 graus;
5. Bon rendiment de processament i soldadura.
Anàlisi química
Anti-corrosió
L'aliatge Monel 400 és més resistent a la corrosió que el níquel pur disponible comercialment (UNS N02200) en entorns atenuats i més resistent a la corrosió que els aliatges de coure refinats en condicions oxidants. En solucions àcides, neutres o alcalines debilitats adequadament, es pot considerar l'ús d'Aloy 400. L'aliatge és resistent a la corrosió a la majoria d'àlcalis, sals, compostos orgànics i condicions atmosfèriques. Tot i que el material ha experimentat esquerdes per tensió de corrosió a altes temperatures, tensions elevades i concentracions de corrosió elevades, l'Aloy 400 es pot considerar per utilitzar-lo en condicions de corrosió alcalina més fredes. L'aliatge s'utilitza en àcids febles com el sofre i el clorur d'hidrogen, especialment quan no hi ha ventilació ni òxids.
L'aliatge 400 és particularment resistent a la corrosió per esquerdes de clorur. El seu entorn d'aplicació principal és diversos tipus d'aigua, inclosa l'aigua de mar i l'aigua salada.
L'aliatge 400 es corroirà quan els gasos que contenen sofre superin els 700 graus Fahrenheit (371 graus Celsius); L'àcid sulfúric fos es corroirà quan l'àcid sulfúric fos superi aproximadament els 260 graus Celsius (500 graus Fahrenheit).
MATERIAL Índex de corrosió, mpy (mm/a)
Aliatge {{0}} (0,56)
Nickel 200 >200 (>5.08)b
Aliatge 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)
ALIACIÓ Taxa de corrosió/erosió
mpy mm/a
Aliatge 625 Nil Nil
Aliatge 825 0.3 0.008
Aliatge K-500 0.4 0.01
Aliatge 400 0.4 0.001
Aliatge {{0}}.0
processament
tractament tèrmic
Tota la seqüència de recuit de l'Aliatge 400 es realitza durant un període curt de temps en el rang de temperatura típic de 1400 graus Fahrenheit a 1800 graus Fahrenheit (760-980 graus Celsius). La temperatura de recuit del material Monel 400 és generalment de 700 ~ 900 graus, i el millor efecte és a 825 graus. El refredament ràpid de l'aire després del tractament pot aconseguir una bona resistència a la corrosió. El propòsit d'això és suavitzar el material després de forjar i formar per mantenir el material amb partícules relativament fines. El recuit s'ha de realitzar en una atmosfera el més lliure de sulfurs possible, ja que l'augment del temps d'exposició dins del rang de temperatura de recuit fragilitzarà el material. L'alleujament de l'estrès criogènic es pot utilitzar en materials deformats en fred escalfant-los a aproximadament 575 graus Fahrenheit (300 graus Celsius) durant una o tres hores.
La temperatura de recuit i el temps de recuit estan directament relacionats amb la mida final del gra del material, per la qual cosa s'han de tenir en compte els paràmetres de recuit.
Per a canonades, la temperatura del tractament tèrmic d'alleujament de l'estrès es controla generalment a 550 ~ 650 graus.
Processament tèrmic
calefacció
És molt important assegurar-se que la superfície de Monel 400 estigui neta abans del tractament tèrmic. Si hi ha contaminants com ara S, P, Pb o altres metalls de baix punt de fusió a la superfície de Monel 400 durant el procés d'escalfament, les propietats de l'aliatge es poden debilitar. Les principals fonts de contaminants inclouen les marques de rotuladors, la pintura que indica la temperatura, el greix lubricant i el gas del forn. El contingut de sofre del gas del forn ha de ser baix.
El gas del forn ha de ser neutre o lleugerament reductor, i no s'ha de permetre que el gas del forn oscilli entre les propietats reductores i oxidants. La flama del forn no pot afectar directament el material.
Monel 400 es pot processar en calent en el rang de 800 ~ 1200 graus, però només es pot fer una forja lleugera per sota dels 925 graus. La flexió en calent es pot realitzar entre 1025 ~ 1200 graus. Quan es requereix un tractament tèrmic del forn per al processament tèrmic, primer s'ha d'escalfar la temperatura del forn a 1200 graus, i després el material Monel 400 s'ha d'escalfar.
Hi ha una pauta per a l'escalfament del material: 60 minuts per cada 100 mm de gruix. Un cop passat el temps d'escalfament, traieu el material immediatament per al processament tèrmic. Si la temperatura del material cau per sota de la temperatura mínima de processament tèrmic durant el processament tèrmic, s'ha de tornar a escalfar.
formació en fred
L'aliatge Monel 400 presenta excel·lents propietats de conformació en fred associades normalment als acers inoxidables de níquel-crom. En comparació amb l'aliatge 301 o 304, aquest aliatge té una relació d'enduriment per treball més baixa i es pot utilitzar en diversos processos d'estampació i conformació. Durant aquest procés, es produirà una deformació relativament gran a la bretxa de temperat.
Els materials Monel 400 treballats en fred han d'estar en estat recuit. Com que té una taxa d'enduriment lleugerament superior a l'acer al carboni, l'equip de conformació s'ha de canviar adequadament. El conformat en fred requereix un recuit entre processos.
De vegades s'utilitza la deformació en fred per millorar les propietats mecàniques. Si el material s'ha d'utilitzar en entorns propensos a esquerdes per corrosió per estrès, com ara mercuri, exposició a la humitat, gas fluorur d'hidrogen, etc., es recomana un tractament tèrmic per alleujar l'estrès.
Descalcificació
Els òxids i les taques properes a les soldadures dels materials Monel 400 estan més propers que els dels materials d'acer inoxidable. Abans del decapat en àcid mixt d'àcid nítric i àcid fluorhídric, es poden polir amb una mola o pretractar-los en un bany de sal.
mecanitzat
El material Monel 400 s'ha de mecanitzar en condicions de recuit. Els materials després de la conformació en fred i l'alleujament de l'estrès són més fàcils de processar. Heu de tenir una comprensió suficient de l'enduriment d'aquest material. Per exemple, la velocitat de tall de la superfície és menor que la de l'acer al carboni i l'eina s'ha de fer funcionar contínuament. Per evitar l'enduriment superficial de la capa, la quantitat d'alimentació ha de ser gran, etc.
Les eines de mecanitzat han de ser eines especials per a aliatges a base de níquel i acer inoxidable d'alt aliatge, i s'han d'utilitzar raspalls d'acer inoxidable per raspallar les soldadures. La maquinària de fabricació i processament com ara cisalles, premses, laminadores de planxes, etc. ha de prendre mesures per evitar la contaminació per impureses de ferro. L'àrea de processament ha d'estar neta i separada de l'àrea de processament d'acer al carboni.
soldadura
L'aliatge Monel 400 es pot soldar mitjançant una varietat de procediments, com ara arc de tungstè de gas, soldadura d'arc de metall amb gas i soldadura d'arc de metall amb gas protegit. Abans de realitzar totes aquestes operacions, cal netejar les peces a soldar per evitar materials fràgils com ara lubricants i pintures. Els materials s'han de mantenir nets per obtenir els millors resultats de soldadura.
El procediment de soldadura per a l'aliatge Monel400 és similar al de l'acer inoxidable austenític, i no cal ni tractament de preescalfament ni tractament tèrmic posterior a la soldadura. El disseny de la soldadura és similar al dels acers inoxidables austenítics amb dues excepcions. Primer: la naturalesa de la solució de soldadura metàl·lica s'ha d'ajustar perquè la part de la interfície estigui totalment oberta i pugui acomodar tot el cable de farciment per omplir la junta. Segon: l'alta conducció de calor i la puresa del material donen lloc a una menor penetració de la soldadura en comparació amb els acers inoxidables austenítics.
La ranura de soldadura del material Monel 400 és adequada per completar-se mitjançant processament mecànic. Si la ranura està polida, s'ha d'evitar el sobreescalfament local. Com que els aliatges de níquel i els acers inoxidables d'alt aliatge tenen diferències òbvies en les propietats físiques en comparació amb l'acer al carboni, els seus coeficients de conductivitat tèrmica són baixos i els seus coeficients d'expansió tèrmica són grans. Per a aquest punt, s'han d'utilitzar subjectes, peus de soldadura grans (1-3mm), etc. durant la soldadura. mètode per resoldre. Com que el material Monel 400 té poca fluïdesa quan es solda metall fos, es requereix un disseny amb un angle de ranura gran (60-70 grau) per permetre que el cable de soldadura ompli la soldadura.
Netegeu la ranura i la vareta de soldadura amb acetona abans de soldar. Utilitzeu GTAW com a mètode de soldadura. Utilitzeu ERNiCu-7 per al filferro de soldadura i ENICU-7 per a la vareta de soldadura. Monel 400 no requereix preescalfament abans de la soldadura i, en general, no requereix tractament tèrmic posterior a la soldadura, perquè es millora la resistència del material després de la soldadura, cosa que tindrà certs beneficis per a un ús futur.
Camps d'aplicació Monel 400
Equips de processament marítim i químic
Vàlvules, bombes d'aigua, eixos d'hèlix
Elements de fixació per a accessoris marins
Dipòsits de gasolina i aigua neta
Vaixells i canonades de processament
termocambiador
Aplicacions típiques d'enginyeria de Monel 400
1. Sistema de canonades de subministrament d'aigua i generador de vapor de la central elèctrica;
2. La part temàtica d'escalfadors i evaporadors en plantes de sal;
3. Dispositiu d'alquilació d'àcid sulfúric i àcid fluorhídric;
4. Bescanviador de calor industrial;
5. Plaques compostes en unitats de destil·lació de cru;
6. Coberta de protecció contra les ones per a instal·lacions offshore;
7. Eixos d'hèlixs i bombes en sistemes d'aigua de mar;
8. Sistemes de separació d'urani i isòtops en la producció de combustible nuclear;
9. Bombes i vàlvules en la producció de cloració d'hidrocarburs;
10. Conducte de reboiler MEA.
