海面加工设备Monel400

1合金介绍 
1.1 概述
Monel 400属于铜镍耐腐蚀合金，是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹，切削性能良好。
2 应用概况及特性
合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有极优秀的耐蚀性。同时在海水中比铜基合金更具耐蚀性。酸介质：在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。Monel400是可耐氢氟酸中为数极少的重要材料之一。水腐蚀：Monel400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性极佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a。高温腐蚀：在空气中连续工作的最高温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm/a。氨： 由于合金镍含量高，故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。
1.3 材料牌号及相近牌号
Nr 2.4361
W.Nr 2.4360
UNS N04400
AWS 040
MONEL alloy400
NiCu30Fe
Nicorros
alloy400
ATI400
NAS NW400
1.5 材料技术标准
标准美国材料实验协会B127
美国机械工程协会SB127
美军标准4544
联邦或军方标准QQ-N-281
执行标准：
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 化学成分
见表 1-1。

*为区分不同之处，为QQ-N-281所提供的材料如铅、锡及锌分别<0.003
7 热处理制度
热处理Monel400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。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。对于管材，应力消除热处理温度一般控制在550~650℃。任何热处理之前材料表面的清洁必须重视。 
热处理对Monel400铜镍合金整个退火程序是在典型的华氏1400度至华氏1800度（摄氏760-980度）温度范围短时间内进行的。这样做的目
是为了在锻压成型后软化材料以保持物质相对细小的颗粒。退火应该在尽量没有硫化物的大气环境下进行，原因是硫磺退火温度范围内增加暴露时间会使材料脆化。低温消除应力可以用于冷变形材料，将其加热至大约华氏575度（摄氏300度）并持续一至三个小时。大部分Monel400铜镍合金在被投入使用之前均未经过最后热处理，热处理的目的是为增加材料的强度。处理冷成型Monel400铜镍合金显示出优良的冷成型特性，这通常与镍铬不锈钢有关。该合金与301或304合金相比，其加工硬化比率较低，可以用于多种拔制成型的加工中，在此过程中，回火间隙会出现相对较大的变形现象。
1.8 品种规格与供应状态
摘自ASTM B127、ASME SB-127、ASTM B163、ASME SB-163、ASTM B165、ASME SB-165、AMS 4730、ASTM B164。
1.8.1 主要规格
厚0. 5mm〜4. 0mm 板材，30. 05mm〜0. 8mm 带材；外径 4mm〜20mm、壁厚 1. 0mm~2. 0mm管材； d0. 2mm—10. 0mm丝材;D300mm棒材；各种直径圆饼及不同直径和壁厚的环形件;母合金铸成圆形长棒,其直径范围为75mm〜90mm,长度不小于250mm；不同形状和尺寸的精密铸件。
1.9.2供应状态
板、带材和管材经固溶处理+酸洗后供应，带材也可冷轧态供应；丝材以硬态、或半硬态、或固溶+酸洗、或光亮固溶处理状态成盘供应，也可以直条供应；棒材、饼材和环形件一般不经热处理供应；母合金和精密铸件以铸态供应。
2物理、弹性和化学性能

2. 1 熔化温度范围1300-1350 ℃
2. 2 抗拉强度：σb≥480Mpa
2.3 屈服强度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电阻系数：51.0微欧姆-厘米
2.8 磁性：无
在退火条件下，该合金常常在室温下具有适当至轻微的磁性。超过居里温度时，该材料不具备磁性。居里温度受少量成分变化的影响，因此，某些材料在室温下的热度会是它们具有磁性，而其它材料则相反。
2.9 化学性能
2.9. 1抗腐蚀性能
抗腐蚀Monel400铜镍合金在减弱环境下比商业通用的纯镍（UNSN02200）更抗腐蚀,在氧化条件下比精制铜合金更抗腐蚀。在适当减弱的酸、中性或碱性溶液中，Monel400铜镍合金也许会被考虑使用。该合金对大多数碱、盐、有机物以及大气条件均有抗腐蚀能力。虽然在高温、高应力以及高腐蚀浓度下该材料发生过腐蚀应力裂变，但Monel400铜镍合金可以考虑被使用在较冷的碱腐蚀条件下。该合金被用在弱酸如硫磺、氯化氢，特别是在不通风及无氧化物的情况下。
Monel400铜镍合金尤其可以抵抗氯化物应力裂变腐蚀。其主要应用环境是包括海水、盐水在内的各种水。
Monel400铜镍合金在含硫气体超过华氏700度（摄氏371度）时遭受侵蚀；当融化硫酸超过大约华氏500度（摄氏260度）时可以对Monel400铜镍合金造成侵蚀。常规特性Monel400铜镍合金（UNSN04400）是一种柔软的铜镍合金，对各种腐蚀环境具有耐受能力。该合金经常被点名在温和的氧化环境、中性环境以及逐渐减弱的环境中使用。另外一个应用领域是海洋环境以及其它非氧化氯化物溶液中。作为抗腐蚀材料，该合金已有悠久历史，可以追溯到20世纪。当时，它试图被用做高铜含量的镍金属。金属中的镍铜含量大体相等，目前正式指定成为生产该合金的条件。作为商业通用的纯镍，Monel400铜镍合金在退火条件下强度低，由于这个原因，须使用各种回火方法来增加材料的强度。
Monel400铜镍合金在退火状态下的强度低，因此，在轧制状态下，它表现出较高程度的强度。400合金是延展性较好的抗腐蚀的铜镍合金。400合金广泛应用于氧化、中性及还原状态环境下，它还用于海下环境及不能氧化的氯化物溶液。
Monel400与腐蚀环境
Monel400属可变形加工的镍-铜系镍基合金，具有很好的耐海水腐蚀和抗化学腐蚀性能，耐氯化物应力腐蚀开裂性能强。该合金是为数不多的能使用在氟化物中的合金之一。在氢氟酸和氟气介质中具有很好的耐氧化物应力裂变腐蚀，如海水、盐水环境中。
在中等浓度的碱性和盐溶液中，Monel 400也有非常好的抗腐蚀性能。
在较冷的的碱性环境下，该合金被用在弱酸如硫磺、氟化氢环境中。
酸介质：Monel400在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。Monel400是可耐氢氟酸中为数极少的重要材料之一。
水腐蚀：Monel400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性极佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a。
高温腐蚀：Monel400在空气中连续工作的最高温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm/a。氨：由于Monel400合金镍含量高，故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。
Monel400的耐腐蚀性能一般情况下比镍铜更优越,它比纯镍更耐还原性介质的腐蚀，比纯铜耐氧化性介质的腐蚀，对硫酸、磷酸、碳的耐腐蚀性非常好。特别是耐氢氯酸的腐蚀，对热浓碱也有优良的耐腐蚀性。Monel400合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有极优秀的耐蚀性。同时在海水中比铜基合金更具耐蚀性
3 机械性能
机械特性下列图表显示的是Monel400铜镍合金在典型室温下的机械特性。最小强度和最柔性就是下表显示的物体在退火条件下所具有的典型特性。

 （可联系13472787990索取图表）

在室温下所有这些环境里--从100至240ft-lbs（135-325焦耳）--V型凹槽摆锤式冲击试验的评估
短时间内增温特性下表所示为Monel400铜镍合金在退火条件下、短时间高温情况下的张力特性。当温度超过约华氏650度（摄氏343度）时，可以考虑材料抗蠕变腐蚀。

特定热度室温
热膨胀直线平均值系数

4.制造与热处理Monel400可以很容易地用传统的工艺方法来制造。  
4.1、加热在热处理之前要确保Monel400表面洁净，这点非常重要。如果在加热过程中Monel400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。 
4.2、热加工Monel400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Monel400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。
4.3、冷加工的Monel400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。
4.4、除垢Monel400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。
4.5、机加工Monel400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。
4.6、焊接Monel400铜镍合金可用各种程序进行焊接，其中包括气钨电弧、气金属电弧焊以及带防护的气金属电弧焊接法。在进行所有这些操作前，必须清理干净要焊接的部位，避免润滑剂和漆料等物质使材料脆化。材料必须保持清洁以求最好的焊接效果。
对Monel400铜镍合金的焊接程序类似与奥氏体不锈钢，既不需要预热处理亦无须焊接后热处理。焊接设计与奥氏体不锈钢的焊接方法类似，只有两点例外。
第一：需要调整金属焊接溶液的本质，使接口部分充分打开，能够容纳整根填充丝填充连接处。
第二：高热传导和材料纯度使焊接穿透力与奥氏体不锈钢相比要低
焊接Monel400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，对于这点焊接时要采用夹紧、大的焊脚（1-3mm）等方法来解决。因为Monel400材料焊接熔化金属的流动性较差，所以要采用大的坡口角度（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GTAW即可，焊丝用ERNiCu-7. Monel400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所提高，对以后的使用有一定的益处。
5. 应用领域（可联系134=7278=7990索取图表）
应用领域有：硫酸和氢氟酸设备、船用换热器、海水淡化设备、盐生产设备、海洋与化学加工设备、螺旋桨轴及水泵、汽油及水箱等一种镍-铜合金，在各种酸性和碱性环境中都有很高的强度和出色的抗腐蚀性，尤其适合还原性条件。它还具有良好的延展性和导热性。
1. 海洋与化学加工设备
2. 阀们、水泵、螺旋桨轴
3. 海洋固定设备扣件
4. 汽油及清洁水箱
5. 加工容器及管道
6. 热交换器