سبيكة Monel400، UNS N04400، خصائص 2.4360، المعالجة الساخنة والباردة واللحام
سبيكة Monel400 (UNS N04400، 2.4360) عبارة عن سبيكة Ni-Cu ذات محلول صلب أحادي الطور. إنها سبيكة قائمة على النيكل يمكنها تحمل البيئات المسببة للتآكل المختلفة ولها ليونة جيدة.
لديها مقاومة جيدة للتآكل في العديد من بيئات الوسائط. إنها تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل من بيئة الوسائط المؤكسدة قليلاً إلى البيئة المحايدة إلى بيئة التخفيض المناسبة. تتمتع هذه السبيكة بتاريخ طويل من الاستخدام كمادة مقاومة للتآكل.
في أوائل القرن العشرين، حاول الناس صهر السبائك من خامات النيكل التي تحتوي على نسبة عالية من النحاس. يحتوي Monel 400 اليوم على نسبة محتوى من النيكل إلى النحاس مماثلة لتلك الموجودة في الخام الأصلي.
بالمقارنة مع المعادن مثل النيكل النقي، فإن سبيكة Monel 400 تكون أقل قوة عند التلدين، ولهذا السبب، غالبًا ما تتطلب هذه المادة تلطيفًا لزيادة قوتها.
تُستخدم سبيكة Monel400 أيضًا في البيئات تحت الماء ومحاليل الكلوريد التي لا يمكن أكسدتها.
معايير المواد
شكل المنتج قياسي ASTM ASME AMS
ورقة وشريط B127 SB127 4544
الأنابيب غير الملحومة B163 SB163 4574 B165 SB165
القضبان والمطروقات B164 SB164 4675 B564 SB564
حرير 4730 4731
ASTM: الجمعية الأمريكية للاختبار ومعايير المواد؛ ASME: معايير الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين؛ AMS: المعايير العسكرية الأمريكية
الخصائص الفيزيائية
الكثافة: 8.9 جم/سم 3 نطاق نقطة الانصهار: 1300 ~ 1350 درجة
مونيل 400 خصائص عامة
يتمتع Monel 400 بمقاومة ممتازة للتآكل في البيئات المحايدة والبيئات القلوية والملحية، وقد أصبح الآن مادة تطبيق قياسية في مصانع الملح.
تعتبر مادة السبائك هذه واحدة من المعادن القليلة التي يمكنها مقاومة الفلور أو حمض الهيدروفلوريك أو فلوريد الهيدروجين أو مشتقاتها. كما أنها مقاومة جدًا للتآكل في الصودا الكاوية ولها مقاومة للتآكل التجويف مماثلة للسبائك القائمة على النحاس في بيئات مياه البحر. وله تأثيرات أفضل في حامض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك وغيرها من البيئات، وخاصة في غياب الهواء. ومع ذلك، بما أن المادة لا تحتوي على الكروم، فإن معدل التآكل سيزداد بشكل كبير في البيئة المؤكسدة.
على الرغم من أن Monel 400 مقاوم جدًا للتشقق الناجم عن إجهاد أيون الكلوريد، إلا أنه يمكن أن يتطور إلى تشقق بسبب التآكل الإجهادي في البيئات التي تتعرض للزئبق أو الرطوبة لغاز فلوريد الهيدروجين. في هذا الوقت، ينبغي إيلاء الاهتمام للمعالجة الحرارية لتخفيف الضغط على المواد.
ويمكن تلخيص الخصائص على النحو التالي:
1. مقاومة جيدة للتآكل في البيئات البحرية والكيميائية.
2. غير حساس للغاية لتكسير التآكل الناتج عن إجهاد أيون الكلوريد؛
3. لديها خصائص ميكانيكية جيدة من تحت الصفر إلى 550 درجة.
4. تمت الموافقة عليه من قبل ASME ويمكن استخدامه كوعاء ضغط عند درجة -10~425 درجة؛
5. أداء جيد للمعالجة واللحام.
تحليل كيميائي
المضادة للتآكل
تعتبر سبيكة Monel 400 أكثر مقاومة للتآكل من النيكل النقي المتوفر تجاريًا (UNS N02200) في البيئات المخففة وأكثر مقاومة للتآكل من سبائك النحاس المكررة في ظروف الأكسدة. في المحاليل الحمضية أو المحاليل المحايدة أو القلوية المضعفة بشكل مناسب، يمكن النظر في استخدام سبيكة 400. السبيكة مقاومة للتآكل لمعظم القلويات والأملاح والمركبات العضوية والظروف الجوية. على الرغم من أن المادة تعرضت للتشقق بسبب إجهاد التآكل تحت درجات حرارة عالية، وضغوط عالية وتركيزات عالية للتآكل، إلا أنه يمكن اعتبار السبائك 400 للاستخدام في ظل ظروف التآكل القلوي الأكثر برودة. يتم استخدام السبيكة في الأحماض الضعيفة مثل الكبريت وكلوريد الهيدروجين، خاصة عندما لا يكون هناك تهوية ولا أكاسيد.
تتميز السبائك 400 بأنها مقاومة بشكل خاص للتآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد. بيئة التطبيق الرئيسية هي أنواع مختلفة من المياه بما في ذلك مياه البحر والمياه المالحة.
سوف تتآكل سبيكة 400 عندما تتجاوز الغازات المحتوية على الكبريت 700 درجة فهرنهايت (371 درجة مئوية)؛ سوف يتآكل حمض الكبريتيك المنصهر عندما تتجاوز درجة حرارة حمض الكبريتيك المنصهر حوالي 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية).
معدل تآكل المواد، mpy (مم/أ)
سبيكة {{0}} (0.56)
Nickel 200 >200 (>5.08)b
سبيكة 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)
سبائك التآكل / معدل التآكل
mpy مم/أ
سبيكة 625 لا شيء
سبيكة 825 0.3 0.008
سبيكة ك -500 0.4 0.01
سبيكة 400 0.4 0.001
سبيكة {{0}}.0
يعالج
المعالجة الحرارية
يتم إجراء تسلسل التلدين الكامل للسبائك 400 خلال فترة زمنية قصيرة في نطاق درجة الحرارة النموذجي الذي يتراوح بين 1400 درجة فهرنهايت إلى 1800 درجة فهرنهايت (760-980 درجة مئوية). تتراوح درجة حرارة التلدين لمادة Monel 400 عمومًا بين 700 إلى 900 درجة، وأفضل تأثير هو عند 825 درجة. تبريد الهواء السريع بعد العلاج يمكن أن يحقق مقاومة جيدة للتآكل. والغرض من ذلك هو تليين المادة بعد تزويرها وتشكيلها للحفاظ على جزيئات المادة الدقيقة نسبيًا. يجب إجراء عملية التلدين في جو خالٍ من الكبريتيدات قدر الإمكان، حيث أن زيادة وقت التعرض ضمن نطاق درجة حرارة التلدين سوف يؤدي إلى هشاشة المادة. يمكن استخدام تخفيف الضغط المبرد على المواد المشوهة بالبرد عن طريق تسخينها إلى حوالي 575 درجة فهرنهايت (300 درجة مئوية) لمدة ساعة إلى ثلاث ساعات.
ترتبط درجة حرارة التلدين ووقت التلدين ارتباطًا مباشرًا بحجم الحبوب النهائي للمادة، لذلك يجب مراعاة معلمات التلدين بعناية.
بالنسبة للأنابيب، يتم التحكم بشكل عام في درجة حرارة المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط عند 550 إلى 650 درجة.
المعالجة الحرارية
التدفئة
من المهم جدًا التأكد من أن سطح Monel 400 نظيف قبل المعالجة الحرارية. في حالة وجود ملوثات مثل S أو P أو Pb أو معادن أخرى ذات نقطة انصهار منخفضة على سطح Monel 400 أثناء عملية التسخين، فقد تضعف خصائص السبيكة. وتشمل المصادر الرئيسية للملوثات علامات قلم التحديد، والطلاء الذي يشير إلى درجة الحرارة، وشحوم التشحيم، وغاز الفرن. يجب أن يكون محتوى الكبريت في غاز الفرن منخفضًا.
يجب أن يكون غاز الفرن محايدًا أو مختزلًا قليلاً، ويجب عدم السماح لغاز الفرن بالتقلب بين خصائص الاختزال والأكسدة. لا يمكن للهب الموجود في الفرن أن يؤثر بشكل مباشر على المادة.
يمكن معالجة Monel 400 على الساخن في نطاق 800 ~ 1200 درجة، ولكن يمكن إجراء تزوير بسيط فقط تحت 925 درجة. يمكن إجراء الانحناء الساخن بين 1025 ~ 1200 درجة. عندما تكون المعالجة الحرارية بالفرن مطلوبة للمعالجة الحرارية، يجب أولاً تسخين درجة حرارة الفرن إلى 1200 درجة، ومن ثم يتم وضع مادة Monel 400 للتسخين.
هناك إرشادات لتسخين المواد: 60 دقيقة لكل 100 ملم من السمك. بمجرد انتهاء وقت التسخين، قم بإخراج المادة على الفور للمعالجة الحرارية. إذا انخفضت درجة حرارة المادة عن الحد الأدنى لدرجة حرارة المعالجة الحرارية أثناء المعالجة الحرارية، فيجب إعادة تسخينها.
تشكيل بارد
تعرض سبيكة Monel 400 خصائص ممتازة للتشكيل على البارد ترتبط عادةً بالفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع من النيكل والكروم. بالمقارنة مع السبائك 301 أو 304، فإن هذه السبيكة لديها نسبة تصلب أقل ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من عمليات الرسم والتشكيل. خلال هذه العملية، سوف يحدث تشوه كبير نسبيًا في فجوة التقسية.
يجب أن تكون مواد المونيل 400 المعالجة على البارد في حالة التلدين. نظرًا لأن لديه معدل تصلب عمل أعلى قليلاً من الفولاذ الكربوني، فيجب تغيير معدات التشكيل بشكل مناسب. يتطلب التشكيل على البارد التلدين بين العمليات.
يستخدم التشوه البارد أحيانًا لتحسين الخواص الميكانيكية. إذا كان سيتم استخدام المادة في البيئات المعرضة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي مثل الزئبق، والتعرض للرطوبة، وغاز فلوريد الهيدروجين، وما إلى ذلك، يوصى بالمعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد.
إزالة الترسبات
الأكاسيد والبقع القريبة من اللحامات في مواد Monel 400 هي أقرب من تلك الموجودة في مواد الفولاذ المقاوم للصدأ. قبل التخليل في حمض مختلط من حمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك، يمكن صقلهما بعجلة طحن أو معالجتهما مسبقًا في حمام ملح.
بالقطع
ينبغي تشكيل مادة Monel 400 في حالة التلدين. تكون المواد بعد التشكيل على البارد وتخفيف الضغط أسهل في المعالجة. يجب أن يكون لديك فهم كافٍ لتصلب هذه المادة. على سبيل المثال، سرعة قطع السطح أصغر من سرعة قطع الفولاذ الكربوني، ويجب تشغيل الأداة بشكل مستمر. من أجل تجنب طبقة تصلب السطح، يجب أن تكون كمية التغذية كبيرة، الخ.
يجب أن تكون أدوات التصنيع أدوات خاصة للسبائك القائمة على النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك، ويجب استخدام فرش الفولاذ المقاوم للصدأ لتنظيف اللحامات. يجب أن تتخذ آلات التصنيع والمعالجة مثل المقصات والمكابس وآلات لف الألواح وما إلى ذلك تدابير لتجنب التلوث بشوائب الحديد. يجب أن تكون منطقة المعالجة نظيفة ومنفصلة عن منطقة معالجة الفولاذ الكربوني.
لحام
يمكن لحام سبائك Monel 400 من خلال مجموعة متنوعة من الإجراءات، بما في ذلك قوس التنغستن الغازي، واللحام القوسي المعدني الغازي، واللحام القوسي المعدني الغازي المحمي. قبل إجراء جميع هذه العمليات، يجب تنظيف الأجزاء المراد لحامها لتجنب المواد الهشة مثل مواد التشحيم والدهانات. يجب أن تظل المواد نظيفة للحصول على أفضل نتائج اللحام.
إجراءات اللحام لسبائك Monel400 مماثلة لتلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، ولا يلزم إجراء معالجة مسبقة التسخين أو معالجة حرارية بعد اللحام. تصميم اللحام مشابه لتصميم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع استثناءين. أولاً: يجب تعديل طبيعة محلول اللحام المعدني بحيث يكون جزء الواجهة مفتوحاً بالكامل ويتسع لكامل سلك الحشو لملء الوصلة. ثانياً: يؤدي التوصيل الحراري العالي ونقاء المواد إلى انخفاض اختراق اللحام مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
أخدود اللحام لمادة Monel 400 مناسب ليتم استكماله عن طريق المعالجة الميكانيكية. إذا كان الأخدود مصقولًا، فيجب تجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية. نظرًا لأن سبائك النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك لها اختلافات واضحة في الخواص الفيزيائية مقارنة بالفولاذ الكربوني، فإن معاملات التوصيل الحراري الخاصة بها منخفضة ومعاملات التمدد الحراري الخاصة بها كبيرة. لهذه النقطة، يجب استخدام المشبك وأرجل اللحام الكبيرة (1-3مم) وما إلى ذلك أثناء اللحام. طريقة لحل. نظرًا لأن مادة Monel 400 تتمتع بسيولة ضعيفة عند لحام المعدن المنصهر، يلزم تصميم بزاوية أخدود كبيرة (60-70 درجة) للسماح لسلك اللحام بملء اللحام.
قم بتنظيف الأخدود وقضيب اللحام بالأسيتون قبل اللحام. استخدم GTAW كطريقة لحام. استخدم ERNiCu-7 لسلك اللحام وENICU-7 لقضيب اللحام. لا يتطلب Monel 400 التسخين المسبق قبل اللحام، ولا يتطلب بشكل عام معالجة حرارية بعد اللحام، وذلك لأن قوة المادة بعد اللحام تتحسن، مما سيكون له فوائد معينة للاستخدام المستقبلي.
مجالات التطبيق مونيل 400
معدات المعالجة البحرية والكيميائية
الصمامات، مضخات المياه، مهاوي المروحة
السحابات للتركيبات البحرية
خزانات بنزين ومياه نظيفة
تجهيز الأوعية والأنابيب
مبادل حراري
التطبيقات الهندسية النموذجية للمونيل 400
1. نظام أنابيب إمدادات المياه ومولد البخار لمحطة الطاقة.
2. الجزء الخاص بالسخانات والمبخرات في مصانع الملح.
3. جهاز الألكلة لحمض الكبريتيك وحمض الهيدروفلوريك.
4. مبادل حراري صناعي.
5. الألواح المركبة في وحدات تقطير الزيت الخام.
6. غطاء حماية الأمواج للمنشآت البحرية.
7. مهاوي المراوح والمضخات في أنظمة مياه البحر.
8. أنظمة فصل اليورانيوم والنظائر في إنتاج الوقود النووي.
9. المضخات والصمامات في إنتاج الكلورة الهيدروكربونية.
10. خط أنابيب إعادة الغليان MEA.
