海面加工設備Monel400

1合金介紹 
1.1 概述
Monel 400屬于銅鎳耐腐蝕合金，是一種用量最大、用途最廣、綜合性能極佳的耐蝕合金。此合金在氫氟酸和氟氣介質中具有優異的耐蝕性，對熱濃堿液也有優良的耐蝕性。同時還耐中性溶液、水、海水、大氣、有機化合物等的腐蝕。該合金的一個重要特征是一般不產生應力腐蝕裂紋，切削性能良好。
2 應用概況及特性
合金在氟氣、鹽酸、硫酸、氫氟酸以及它們的派生物中有極優秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性。酸介質：在濃度小于85%的硫酸中都是耐蝕的。Monel400是可耐氫氟酸中為數極少的重要材料之一。水腐蝕：Monel400合金在多數水腐蝕情況下，不僅耐蝕性極佳，而且孔蝕、應力腐蝕等也很少發現，腐蝕速度小于0.025mm/a。高溫腐蝕：在空氣中連續工作的最高溫度一般在600℃左右，在高溫蒸汽中，腐蝕速度小于0.026mm/a。氨： 由于合金鎳含量高，故可耐585℃以下無水氨和氨化條件下的腐蝕。
1.3 材料牌號及相近牌號
Nr 2.4361
W.Nr 2.4360
UNS N04400
AWS 040
MONEL alloy400
NiCu30Fe
Nicorros
alloy400
ATI400
NAS NW400
1.5 材料技術標準
標準美國材料實驗協會B127
美國機械工程協會SB127
美軍標準4544
聯邦或軍方標準QQ-N-281
執行標準：
ASTM B127
ASME SB-127
ASTM B163
ASME SB-163
ASTM B165
ASME SB-165
AMS 4730
ASTM B164
BS 3075 NA 13
BS 3076 NA 13
DTD 204B
ISO 15156-3
NACE MR 0175
QQ-N-281
1.6 化學成分
見表 1-1。

*為區分不同之處，為QQ-N-281所提供的材料如鉛、錫及鋅分別<0.003
7 熱處理制度
熱處理Monel400材料退火溫度一般在700~900℃，在825℃時效果最宜。處理后快速空冷可以獲得很好的耐蝕性能。退火溫度和退火時間直接關系到材料的最終晶粒尺寸，因此要仔細考慮退火參數。而且退火爐中氣體含硫量必須要低，以免使材料脆化。消除應力熱處理一般在300℃的低溫下保溫1~3小時即可。對于管材，應力消除熱處理溫度一般控制在550~650℃。任何熱處理之前材料表面的清潔必須重視。 
熱處理對Monel400銅鎳合金整個退火程序是在典型的華氏1400度至華氏1800度（攝氏760-980度）溫度范圍短時間內進行的。這樣做的目
是為了在鍛壓成型后軟化材料以保持物質相對細小的顆粒。退火應該在盡量沒有硫化物的大氣環境下進行，原因是硫磺退火溫度范圍內增加暴露時間會使材料脆化。低溫消除應力可以用于冷變形材料，將其加熱至大約華氏575度（攝氏300度）并持續一至三個小時。大部分Monel400銅鎳合金在被投入使用之前均未經過最后熱處理，熱處理的目的是為增加材料的強度。處理冷成型Monel400銅鎳合金顯示出優良的冷成型特性，這通常與鎳鉻不銹鋼有關。該合金與301或304合金相比，其加工硬化比率較低，可以用于多種拔制成型的加工中，在此過程中，回火間隙會出現相對較大的變形現象。
1.8 品種規格與供應狀態
摘自ASTM B127、ASME SB-127、ASTM B163、ASME SB-163、ASTM B165、ASME SB-165、AMS 4730、ASTM B164。
1.8.1 主要規格
厚0. 5mm?4. 0mm 板材，30. 05mm?0. 8mm 帶材；外徑 4mm?20mm、壁厚 1. 0mm~2. 0mm管材； d0. 2mm—10. 0mm絲材;D300mm棒材；各種直徑圓餅及不同直徑和壁厚的環形件;母合金鑄成圓形長棒,其直徑范圍為75mm?90mm,長度不小于250mm；不同形狀和尺寸的精密鑄件。
1.9.2供應狀態
板、帶材和管材經固溶處理+酸洗后供應，帶材也可冷軋態供應；絲材以硬態、或半硬態、或固溶+酸洗、或光亮固溶處理狀態成盤供應，也可以直條供應；棒材、餅材和環形件一般不經熱處理供應；母合金和精密鑄件以鑄態供應。
2物理、彈性和化學性能

2. 1 熔化溫度范圍1300-1350 ℃
2. 2 抗拉強度：σb≥480Mpa
2.3 屈服強度σb≥195Mpa
2.4 延伸率：δ≥35%
2.5硬度；HB135-179
2.6 密度p=8.9g/cm3
2.7電阻系數：51.0微歐姆-厘米
2.8 磁性：無
在退火條件下，該合金常常在室溫下具有適當至輕微的磁性。超過居里溫度時，該材料不具備磁性。居里溫度受少量成分變化的影響，因此，某些材料在室溫下的熱度會是它們具有磁性，而其它材料則相反。
2.9 化學性能
2.9. 1抗腐蝕性能
抗腐蝕Monel400銅鎳合金在減弱環境下比商業通用的純鎳（UNSN02200）更抗腐蝕,在氧化條件下比精制銅合金更抗腐蝕。在適當減弱的酸、中性或堿性溶液中，Monel400銅鎳合金也許會被考慮使用。該合金對大多數堿、鹽、有機物以及大氣條件均有抗腐蝕能力。雖然在高溫、高應力以及高腐蝕濃度下該材料發生過腐蝕應力裂變，但Monel400銅鎳合金可以考慮被使用在較冷的堿腐蝕條件下。該合金被用在弱酸如硫磺、氯化氫，特別是在不通風及無氧化物的情況下。
Monel400銅鎳合金尤其可以抵抗氯化物應力裂變腐蝕。其主要應用環境是包括海水、鹽水在內的各種水。
Monel400銅鎳合金在含硫氣體超過華氏700度（攝氏371度）時遭受侵蝕；當融化硫酸超過大約華氏500度（攝氏260度）時可以對Monel400銅鎳合金造成侵蝕。常規特性Monel400銅鎳合金（UNSN04400）是一種柔軟的銅鎳合金，對各種腐蝕環境具有耐受能力。該合金經常被點名在溫和的氧化環境、中性環境以及逐漸減弱的環境中使用。另外一個應用領域是海洋環境以及其它非氧化氯化物溶液中。作為抗腐蝕材料，該合金已有悠久歷史，可以追溯到20世紀。當時，它試圖被用做高銅含量的鎳金屬。金屬中的鎳銅含量大體相等，目前正式指定成為生產該合金的條件。作為商業通用的純鎳，Monel400銅鎳合金在退火條件下強度低，由于這個原因，須使用各種回火方法來增加材料的強度。
Monel400銅鎳合金在退火狀態下的強度低，因此，在軋制狀態下，它表現出較高程度的強度。400合金是延展性較好的抗腐蝕的銅鎳合金。400合金廣泛應用于氧化、中性及還原狀態環境下，它還用于海下環境及不能氧化的氯化物溶液。
Monel400與腐蝕環境
Monel400屬可變形加工的鎳-銅系鎳基合金，具有很好的耐海水腐蝕和抗化學腐蝕性能，耐氯化物應力腐蝕開裂性能強。該合金是為數不多的能使用在氟化物中的合金之一。在氫氟酸和氟氣介質中具有很好的耐氧化物應力裂變腐蝕，如海水、鹽水環境中。
在中等濃度的堿性和鹽溶液中，Monel 400也有非常好的抗腐蝕性能。
在較冷的的堿性環境下，該合金被用在弱酸如硫磺、氟化氫環境中。
酸介質：Monel400在濃度小于85%的硫酸中都是耐蝕的。Monel400是可耐氫氟酸中為數極少的重要材料之一。
水腐蝕：Monel400合金在多數水腐蝕情況下，不僅耐蝕性極佳，而且孔蝕、應力腐蝕等也很少發現，腐蝕速度小于0.025mm/a。
高溫腐蝕：Monel400在空氣中連續工作的最高溫度一般在600℃左右，在高溫蒸汽中，腐蝕速度小于0.026mm/a。氨：由于Monel400合金鎳含量高，故可耐585℃以下無水氨和氨化條件下的腐蝕。
Monel400的耐腐蝕性能一般情況下比鎳銅更優越,它比純鎳更耐還原性介質的腐蝕，比純銅耐氧化性介質的腐蝕，對硫酸、磷酸、碳的耐腐蝕性非常好。特別是耐氫氯酸的腐蝕，對熱濃堿也有優良的耐腐蝕性。Monel400合金在氟氣、鹽酸、硫酸、氫氟酸以及它們的派生物中有極優秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性
3 機械性能
機械特性下列圖表顯示的是Monel400銅鎳合金在典型室溫下的機械特性。最小強度和最柔性就是下表顯示的物體在退火條件下所具有的典型特性。

 （可聯系13472787990索取圖表）

在室溫下所有這些環境里--從100至240ft-lbs（135-325焦耳）--V型凹槽擺錘式沖擊試驗的評估
短時間內增溫特性下表所示為Monel400銅鎳合金在退火條件下、短時間高溫情況下的張力特性。當溫度超過約華氏650度（攝氏343度）時，可以考慮材料抗蠕變腐蝕。

特定熱度室溫
熱膨脹直線平均值系數

4.制造與熱處理Monel400可以很容易地用傳統的工藝方法來制造。  
4.1、加熱在熱處理之前要確保Monel400表面潔凈，這點非常重要。如果在加熱過程中Monel400表面存在S、P、Pb或其他低熔點的金屬等污染物，則合金的性能可能會被削弱。污染物的來源主要有標記筆痕跡、溫度指示漆、潤滑油脂和爐氣。其中爐氣的含硫量必須低。爐氣應該是中性的，或有輕微的還原性，切不可讓爐氣在還原性和氧化性之間波動。爐中火焰不可以直接沖擊材料。 
4.2、熱加工Monel400可以在800~1200℃范圍內進行熱加工，但在925℃以下時只可以做輕微的鍛造。熱彎曲可以在1025~1200℃之間進行。為了進行熱加工要求裝爐熱處理時，則要把爐溫首先加熱到1200℃，然后把Monel400材料放入加熱。材料加熱要遵循一個準則：每100mm厚加熱60分鐘。加熱時間一到，立刻取出材料進行熱加工，如在熱加工過程中材料溫度下降到最小熱加工溫度以下則要重新加熱。
4.3、冷加工的Monel400材料必須是退火狀態。因為它具有比碳鋼稍高的加工硬化率，所以成形裝備要作適宜的改變。冷加工成形要做工序間退火處理。冷變形有時也用來改善機械性能。如果材料要用在如汞、潮濕暴露的氟化氫氣體等易產生應力腐蝕開裂的環境下，建議進行消應力熱處理。
4.4、除垢Monel400材料焊縫附近的氧化物和污點比不銹鋼材料的要緊密，在硝酸和氫氟酸混酸中酸洗之前可以用砂輪打磨，或在鹽浴中預處理。
4.5、機加工Monel400材料應該在退火狀態下進行機加工。冷成形和應力消除后的材料更加容易加工，對此種材料的加工硬化要有足夠的認識，
例如：
表面切削速度和碳鋼相比要小一些，刀具要連續運轉，為避開表面硬化層，進刀量要大等。機加工刀具應該是鎳基合金和高合金不銹鋼專用刀具，刷焊縫要采用不銹鋼刷。制造和加工機械如：剪板機、壓力機、卷板機等要采取避免含鐵雜質污染的措施。加工場地要清潔，并和碳鋼加工場地分開。
4.6、焊接Monel400銅鎳合金可用各種程序進行焊接，其中包括氣鎢電弧、氣金屬電弧焊以及帶防護的氣金屬電弧焊接法。在進行所有這些操作前，必須清理干凈要焊接的部位，避免潤滑劑和漆料等物質使材料脆化。材料必須保持清潔以求最好的焊接效果。
對Monel400銅鎳合金的焊接程序類似與奧氏體不銹鋼，既不需要預熱處理亦無須焊接后熱處理。焊接設計與奧氏體不銹鋼的焊接方法類似，只有兩點例外。
第一：需要調整金屬焊接溶液的本質，使接口部分充分打開，能夠容納整根填充絲填充連接處。
第二：高熱傳導和材料純度使焊接穿透力與奧氏體不銹鋼相比要低
焊接Monel400材料的焊接坡口適宜用機械加工方法完成，若對坡口打磨應避免產生局部過熱。由于鎳合金和高合金不銹鋼相對碳鋼有明顯的物理性質上的差異，它們熱傳導系數低，并且熱膨脹系數較大，對于這點焊接時要采用夾緊、大的焊腳（1-3mm）等方法來解決。因為Monel400材料焊接熔化金屬的流動性較差，所以要采用大的坡口角度（60-70°）的設計，以讓焊絲能填滿焊縫。焊前對坡口和焊條用丙酮清洗,焊接方法用GTAW即可，焊絲用ERNiCu-7. Monel400焊接前不需要預熱，一般也不需要焊后熱處理，因為加工后的材料強度有所提高，對以后的使用有一定的益處。
5. 應用領域（可聯系134=7278=7990索取圖表）
應用領域有：硫酸和氫氟酸設備、船用換熱器、海水淡化設備、鹽生產設備、海洋與化學加工設備、螺旋槳軸及水泵、汽油及水箱等一種鎳-銅合金，在各種酸性和堿性環境中都有很高的強度和出色的抗腐蝕性，尤其適合還原性條件。它還具有良好的延展性和導熱性。
1. 海洋與化學加工設備
2. 閥們、水泵、螺旋槳軸
3. 海洋固定設備扣件
4. 汽油及清潔水箱
5. 加工容器及管道
6. 熱交換器