无意间找到的关于蒙乃尔的焊接工艺

hjl6025

呵呵　前天无意间找到了　希望对大家有帮助哈
另外请大家看完后　讨论下　如果是三个厚的扳子有无必要开坡口　个人认为必须开坡口　

bj2008

楼主的题目很好，发一组自己收藏的有关蒙乃尔合金焊接的专业文献：

[ 本帖最后由 bj2008 于 2007-10-3 10:48 编辑 ]

xkhua

蒙乃尔400的资料。
  C& x% F1 l: Y9 f6 n
+ @/ B2 Z- h7 c$ l蒙乃尔400(monel 400)
一、引言
" M1 _6 A2 J% Z& Y  a蒙乃尔400是一种单相固溶体Ni-Cu合金，它在很多介质环境下有良好的耐蚀性能。从轻微的氧化性介质环境到中性环境，到适宜的还原性环境，都有良好的耐蚀性能。这种合金作为耐蚀材料使用有很长的历史。在20世纪早期，人们就试图以高含量铜的镍矿石来冶炼合金，如今的蒙乃尔400中镍铜含量的比例还和当初的矿石相似。
和商业纯镍一样，蒙乃尔400在退火状态下的强度很低，因为这个原因，此材料常常要求回火处理，以提高其强度。
其特性可以归纳为如下几点：
1、        在海洋和化工环境下有良好的耐蚀性能；
, `$ @* m/ }* q9 [! E& M: E2、        对氯离子应力腐蚀开裂很不敏感；
3、        从零度以下到550℃都有良好的机械性能；
! t# H% r5 v( I3 j, _4、        被ASME认可可以用作在-10~425℃下的压力容器；
5、        良好的加工和焊接性能。
二、化学成分
元素        Ni        Fe        C        Mn        Si        Cu        Al        S
最小        63.0        1.0                                28.0               
* }$ O1 D: ^* u4 O- Z) F* m$ R% L& P最大                2.5        0.15        1.25        0.5        34.0        0.5        0.02
. z: M7 f( U: X) X三、材料标准
0 b( l. a  {) D( D( V, M产品形式        标准
        ASTM        ASME        AMS
/ R2 {% y% G" r% V! @) z) D; C板材和带材        B127        SB127        4544
% J7 z3 ^  h  g1 e" t: d/ T                       
无缝管        B163        SB163        4574
  F& O9 w1 r* R- b. B" {0 ~        B165        SB165       
1 A$ e2 V3 t' r棒材和锻件        B164        SB164        4675
        B564        SB564       
丝                        4730
' V1 B$ m6 H! `1 _2 |8 N/ {, o" [8 u                        4731
' |; W1 p& S4 i3 e! R8 F& g3 s1 FASTM:美国材料试验协会标准；ASME:美国机械工程师协会标准；AMS:美国军标
四、物理性能
   密度：8.8g/cm3     熔点范围：1300~1350℃
" }) D  A- P9 [/ k温度        ℃        比热     （J/kg-k）        热传导系数（W/m-k）        电阻率      （μΩcm）        弹性模量   （Gpa）        热膨胀系数  (20℃~T) 10-6/k
) a1 e, g' R; F- r-130                22                        11.5
-75                24                        12.1
- T8 r7 q* A( X1 _" |20        430        26        51.3        182       
/ N; ~( Z5 h! j; v& h100        445        29.5        54        180        13.9
' ^3 w# z+ Y7 H0 _200        465        33        55.5        177        15.5
300        478        36.5        57.5        170        15.8
400        490        40        58.5        165        16.0
500                44        60        150        16.3
600                48.5        61.8                16.6
700                52        63.5                17.0
800                56        65.5                17.4
- |# {/ I. A6 K0 ?- T1 n900                58        67.5                17.5
( g6 `& I0 s- O  S. `+ y$ m五．        能和应用
蒙乃尔400对中性环境和碱、盐环境有优异的耐蚀性能，现在已成为盐厂的标准应用材料。
这种合金材料是少有的几种可以耐氟、氢氟酸、氟化氢或它们的衍生物的金属。它在烧碱中也很耐蚀，在海水环境中有和铜基合金相似的耐空泡腐蚀性能，在硫酸、盐酸等环境中，尤其是没有空气中的情况下，效果更好。但是，由于材料中不含Cr，在氧化性环境中腐蚀率会大大增加。
虽然蒙乃尔400对氯离子应力腐蚀开裂具有很好的抵抗力，但是在有汞或潮湿暴露的氟化氢气体的环境中会产生应力腐蚀开裂。此时要注意对材料进行消应力热处理。
: z6 E& p- r0 t# z8 l) |其典型的工程应用如下：
1、        电站的给水和蒸汽发生器管道系统；
& o2 ~5 f) x# W" B) j2、        盐厂的加热器和蒸发器主题部分；
  w& P" [! P( `$ S3、        硫酸和氢氟酸的烷化装置；
! W) p5 W% |) f6 R4、        工业换热器；
5、        原油蒸馏装置中的复合板；
7 ~7 V7 u( B: v6 F/ C( S# M4 }6、        近海装置的防浪罩；
7、        海水系统中推进器和泵的轴；
9 `0 ~% Y0 B0 l# C' X3 V8、        核燃料生产中的铀和同位素分离系统；
5 E! D: h8 _: X( j4 d7 ]9、        烃氯化生产中的泵和阀；
% v; G# i2 f# }, t+ _2 W" }, b# {10、        MEA再沸器管道。
五、性能
; E; Z6 O4 O- R7 x. G" q5 ?室温下的最小力学性能
状态        标准        抗拉强度（MPa）        0.2%屈服强度（Mpa）        1.0%屈服强度（MPa）        延伸率δ5 （%）        布氏硬度 （HB）
退火        DIN        450        180        210        35        ≤150
        ASTM 、ASME BS        480        195        220*        35       
消应力        DIN        550        300                25        ~170
        VdTüV-Wbl        580        400                18       
        ASTM 、ASME BS        550~600        275~415                20       
硬化        DIN        700        650                3        ~210
        ASTM 、ASME        690~760        620                2       
* 仅为英国国家标准规定值
( u# l* w# S0 H- B! V6 D6 J, w8 I  A1 S7 j
6 s# k- d- A& ]* p- u德国国家标准VdTüV-Wbl中的最小力学性能
% n1 h5 O* |' _- N) ~; J) I退火 状况        最小0.2%屈服强度        抗拉强度
温度℃        100        200        300        400        425        100        200        300        400        425
  o3 D( ]. S7 S$ n( b& D' tMPa        150        135        130        130        130        420        390        380        370        360
) w$ Y  M* t! I3 n3 R" D9 q

# Y- I' I1 q: Z3 E; D, d: mISO标准V形槽冲击强度：（平均值）
退火状态             ≥150J/cm2
' L3 @) j7 C9 R, K   应力消除状态        ≥100J/cm2
七、制造与热处理
" ]( E) I6 g1 {. Y4 L" A   蒙乃尔400可以很容易地用传统的工艺方法来制造。
5 o: `. h- f9 ~4 l8 ?" u, X1、加热
) M( ]& a) b7 Z" E- ~   在热处理之前要确保蒙乃尔400表面洁净，这点非常重要。
   如果在加热过程中蒙乃尔400表面存在S、P、Pb或其他低熔点的金属等污染物，则合金的性能可能会被削弱。污染物的来源主要有标记笔痕迹、温度指示漆、润滑油脂和炉气。其中炉气的含硫量必须低。
   炉气应该是中性的，或有轻微的还原性，切不可让炉气在还原性和氧化性之间波动。炉中火焰不可以直接冲击材料。
- o) H5 x5 e8 S+ r2、热加工
2 U2 d+ c- ~5 r/ \& f$ g8 z   蒙乃尔400可以在800~1200℃范围内进行热加工，但在925℃以下时只可以做轻微的锻造。热弯曲可以在1025~1200℃之间进行。为了进行热加工要求装炉热处理时，则要把炉温首先加热到1200℃，然后把蒙乃尔400材料放入加热。
   材料加热要遵循一个准则：每100mm厚加热60分钟。加热时间一到，立刻取出材料进行热加工，如在热加工过程中材料温度下降到最小热加工温度以下则要重新加热。
3、冷加工
& E+ p# w  e6 O. m. i   冷加工的蒙乃尔400材料必须是退火状态。因为它具有比碳钢稍高的加工硬化率，所以成形装备要作适宜的改变。冷加工成形要做工序间退火处理。
   冷变形有时也用来改善机械性能。如果材料要用在如汞、潮湿暴露的氟化氢气体等易产生应力腐蚀开裂的环境下，建议进行消应力热处理。
4、热处理
   蒙乃尔400材料退火温度一般在700~900℃，在825℃时效果最宜。处理后快速空冷可以获得很好的耐蚀性能。
   退火温度和退火时间直接关系到材料的最终晶粒尺寸，因此要仔细考虑退火参数。
  D3 w' w$ b- ^0 f6 A而且退火炉中气体含硫量必须要低，以免使材料脆化。消除应力热处理一般在300℃的低温下保温1~3小时即可。
  j/ ^+ E7 ^; v" \0 @* N7 j8 J5 }   对于管材，应力消除热处理温度一般控制在550~650℃。
0 f* q! K. j/ B' ]1 i* U! u任何热处理之前材料表面的清洁必须重视。
8 w: ]8 ^. z% X/ G2 T! z5、除垢
   蒙乃尔400材料焊缝附近的氧化物和污点比不锈钢材料的要紧密，在硝酸和氢氟酸混酸中酸洗之前可以用砂轮打磨，或在盐浴中预处理。
4 a, x" U/ _& g! G6、机加工
* P% F7 X$ Q$ ]- ]4 k9 C& S/ M   蒙乃尔400材料应该在退火状态下进行机加工。冷成形和应力消除后的材料更加容易加工，对此种材料的加工硬化要有足够的认识，例如：表面切削速度和碳钢相比要小一些，刀具要连续运转，为避开表面硬化层，进刀量要大等。
   机加工刀具应该是镍基合金和高合金不锈钢专用刀具，刷焊缝要采用不锈钢刷。制造和加工机械如：剪板机、压力机、卷板机等要采取避免含铁杂质污染的措施。加工场地要清洁，并和碳钢加工场地分开。
( ]. ]) o2 b0 r2 h! v7 v+ c# [/ t7、焊接
   蒙乃尔400材料的焊接坡口适宜用机械
加工方法完成，若对坡口打磨应避免产生局
部过热。由于镍合金和高合金不锈钢相对碳
; Q" D  Z1 k! I/ x+ n# L& H钢有明显的物理性质上的差异，它们热传导
系数低，并且热膨胀系数较大，对于这点焊
$ q  l) e7 Q' d* L2 {接时要采用夹紧、大的焊脚（1-3mm）等方
法来解决。因为蒙乃尔400材料焊接熔化金
$ v0 w0 i& W; B属的流动性较差，所以要采用大的坡口角度
' X$ O8 x1 h4 y7 G（60-70°）的设计，以让焊丝能填满焊缝。
焊前对坡口和焊条用丙酮清洗,焊接方法用
% j& S8 B# q, F* R+ Q( {* kGTAW即可，焊丝用ERNiCu-7.
  蒙乃尔400焊接前不需要预热，一般也不
需要焊后热处理，因为加工后的材料强度有
; C, [. y# k' z* ~: V& b( c# D所提高，对以后的使用有一定的益处。
/ D( ?  m6 `3 X: r/ M8 \  常用焊接坡口形式如右图所示。