انواع مختلف آلیاژهای مونل چیست؟?

1. مقدمه

آلیاژهای مونل خانواده ای از نیکل-مس هستند (ni -cu) مواد مبتنی بر شناخته شده برای مقاومت در برابر خوردگی عالی, به خصوص در آب دریا, آب نمک و بسیاری از محیط های شیمیایی, همراه با چقرمگی و قابلیت ساخت خوب.

دو درجه -مونل 400 و Monel K-500- تسلط بر استفاده صنعتی. سایر انواع Monel برای برآورده کردن نیازهای تخصصی وجود دارد (ماشین کاری, قابلیت استفاده, هزینه).

این مقاله تفاوت بین انواع اصلی Monel را توضیح می دهد, خصوصیات نماینده را خلاصه می کند و انتخاب عملی و راهنمایی ساخت را ارائه می دهد.

2. آلیاژهای مونل چیست؟?

"مونل" نام تجاری رایج برای خانواده ای از آلیاژهای نیکل مس است که نیکل عنصر اصلی در آن است. (معمولاً 60-70 درصد وزنی) و مس شریک اصلی آلیاژسازی است (معمولاً 25-35 درصد وزنی).

سیستم Ni-Cu یک محلول جامد پیوسته را در طیف وسیعی از ترکیبات تشکیل می دهد; آلیاژهای مونل از این اهرم برای ترکیب مقاومت در برابر خوردگی نیکل با خواص حرارتی/الکتریکی مس و بهبود قابلیت ساخت استفاده می کنند..

ویژگی ها

• مقاومت در برابر خوردگی: مقاومت عالی در برابر آب دریا, اسید هیدروفلوئوریک (رقیق کردن), محلول های قلیایی و بسیاری از محیط های کاهش دهنده.
• خواص مکانیکی خوب در دمای محیط و پایین (سختی).
• دو مسیر پردازش مجزا: محلول جامد (مونل 400) و بارش قابل تقویت است (K-500) برای معاوضه سختی با قدرت.
• جوش پذیری و شکل پذیری خوب در مقایسه با بسیاری از سوپرآلیاژهای نیکل بالا.
• زیست سازگاری: مونل 400 و K-500 مطابق با ISO هستند 10993 استانداردها, مناسب برای تجهیزات پزشکی و فرآوری مواد غذایی.

3. انواع اولیه آلیاژهای مونل

توجه داشته باشید: محدوده شیمیایی زیر نماینده است. برای طراحی مهندسی با ترکیب تایید شده تامین کننده و برگه خواص مکانیکی مشورت کنید.

مونل 400 (US N04400) - درجه "اسب کار".

شیمی (معمولی): نیکل ≈ 63-67 درصد وزنی, با ≈ 28-34 درصد وزنی, آهن ≤ ~ 2.5٪, منگنز ≤ ~ 2٪, سی, آنها به دنبال شما هستند.
ذات: محلول جامد Ni-Cu تک فاز (بدون سخت شدن سن).
ویژگی های کلیدی: مقاومت در برابر خوردگی عالی در برابر آب دریا, مایعات هیدروکربنی و بسیاری از اسیدها; سختی و انعطاف پذیری خوب; عملیات حرارتی ساده (آنیل) و جوش پذیری عالی.
زمان استفاده: خدمات عمومی آب دریا, اجزای پمپ / شیر, لوله کشی, اتصال دهنده ها و تجهیزات فرآیند شیمیایی عمومی که در آن مقاومت در برابر خوردگی وجود دارد + شکل پذیری نیازهای اولیه هستند.

یادداشت های عملکردی: مونل 400 در بسیاری از محیط های کلریدی در برابر خوردگی حفره ای و شکافی بهتر از فولادهای زنگ نزن معمولی مقاومت می کند.; در برابر تمام اسیدهای اکسید کننده تهاجمی یا پوسته پوسته شدن در دمای بسیار بالا مصون نیست - در هر برنامه انتخاب کنید.

Monel K-500 (US N05500) - درجه استحکام بالا برای سن

شیمی (معمولی): پایه مشابه 400 (در ≈ 60-67, مس ≈ 28-35) با اضافات از Al ≈ 2.0-3.6 درصد وزنی و Ti ≈ 0.4-1.2 درصد وزنی (به علاوه کروم/آهن/منگنز کوچک).
ذات: بارش (سن) سخت شدنی - در هنگام پیری رسوبات بین فلزی ریز تشکیل می دهد تا استحکام را افزایش دهد.
ویژگی های کلیدی: تسلیم و استحکام کششی بسیار بالاتر در شرایط کهنه در مقایسه با Monel 400; آب دریا و مقاومت در برابر خوردگی را خوب حفظ می کند، اما با کاهش شکل پذیری در مقابل آنیل شده 400 وضعیت. نرم شدن جوش HAZ نیاز به توجه دارد.
پردازش: درمان محلول → خاموش کردن → سن (زمان/دما به دمای مورد نظر بستگی دارد). بارش (Ni3(ال,از)-مانند) تقویت را فراهم می کند.
زمان استفاده: شفت ها, کوپلینگ ها, بست های پر بار و سخت افزار زیر دریا که در آن مقاومت در برابر خوردگی به اضافه مقاومت استاتیکی یا خستگی بالا مورد نیاز است.

هشدار عملی: جوش K-500 معمولاً نیاز به ترمیم پس از جوش دارد (راه حل مجدد و سن مجدد) برای بازیابی قدرت اولیه; همچنین برنامه‌های کهنه‌سازی و حالت سرد کار بر خواص نهایی تأثیر می‌گذارد.

مونل R-405 (US N04405) - درجه ماشینکاری پیشرفته

شیمی (معمولی): پایه های نیکل مس شبیه به 400 با اضافات کوچک برای بهبود ماشینکاری (گوگرد/تلوریم یا سایر عوامل ماشینکاری آزاد در مقادیر کنترل شده).
ذات & معاوضه ها: R-405 برای برش و ماشینکاری آسان تر طراحی شده است (شکستن تراشه و پرداخت سطح بهتر).
این بهبود معمولاً با کاهش مقاومت در برابر خوردگی و گاهی اوقات کاهش جزئی در شکل‌پذیری حاصل می‌شود.
زمان استفاده: قطعاتی که توان عملیاتی ماشینکاری بالا و اشکال دقیق آنها بر کاهش اندک مقاومت در برابر خوردگی بیشتر است - اتصال دهنده ها, اتصالات نیاز به ماشینکاری سنگین.

توجه داشته باشید: زیرا اضافات ماشینکاری آزاد می توانند بر رفتار خوردگی تأثیر بگذارند, R-405 تنها پس از تایید سازگاری با محیط زیست انتخاب می شود.

مونل 502 (UNS N05502) - درجه بازیگری (تخصص)

شیمی / هدف: مونل 502 و ترکیب‌های مشابه مونل متمرکز بر بازیگران برای آن‌ها طراحی شده‌اند سیالیت ریخته گری, سالم بودن و ریخته گری, به طور بالقوه شامل تنظیمات جزئی برای بهبود ویژگی های انجماد.
ذات & استفاده کنید: برای قطعات ریخته گری در نظر گرفته شده است (پروانه ها, مسکن ها, دریچه ها) که در آن سلامت ریخته گری و کنترل ریزساختار حیاتی است.
خواص مکانیکی به صورت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی توسط تامین کنندگان ارائه می شود.

زمان استفاده: قطعات ریخته گری بزرگ در معرض سیالات خورنده که در آن مقاومت به خوردگی Monel 400 مورد نیاز است اما مسیر تولید ریخته گری است..

Monel S-67000 (UNS S67000) - نیکل پایین, درجه مقرون به صرفه (تخصص)

هدف: برخی از آلیاژهای خانواده Monel توسعه یافته اند کاهش محتوای نیکل (و در نتیجه هزینه) در حالی که مقاومت خوردگی قابل قبولی را برای محیط های خاص حفظ می کند; S-67000 نشان دهنده چنین تعیین کلاس توسعه UNS در برخی از کاتالوگ های تولید کننده است..
موارد استفاده کنید & هشدارها: این آلیاژها در جایی که هزینه و مقاومت مناسب در برابر آب دریا مورد نیاز است جذاب هستند, اما آنها باید تنها پس از تست خوردگی در محیط خدمات خاص انتخاب شوند زیرا تغییرات کوچک ترکیب می تواند به طور مادی باعث تغییر حفره و مقاومت SCC شود..

4. فیزیکی, مکانیکی, و خواص خوردگی - داده های مقایسه ای

جدول زیر نشان می دهد نماینده محدوده اموال (معمولی آنیل می شود مگر اینکه طور دیگری ذکر شده باشد). اینها هستند گویا: از گواهینامه های تامین کننده برای مقادیر نهایی استفاده کنید.

5. ساخت, پیوستن, و راهنمای عملیات حرارتی

شکل گیری & ماشینکاری

• مونل 400: شکل پذیری سرد عالی; کار سخت می شود, بنابراین در صورت لزوم از بازپخت مناسب برای بازیابی شکل پذیری استفاده کنید.
  ماشینکاری ساده است، اما ابزارهای تیز و سرعت های متوسط ​​به دلیل تمایل به سخت شدن، بهترین کار را دارند..
• K-500: می توان سرد کار کرد, اما قدرت نهایی با پیری کنترل شده تولید می شود; کار سرد سنگین قبل از پیری می تواند استحکام قابل دستیابی را افزایش دهد اما شکل پذیری را کاهش می دهد.

جوشکاری & پیوستن

• مونل 400: به راحتی با استفاده از پرکننده نیکل- مس منطبق جوش داده می شود; در صورت استفاده از پرکننده و تکنیک های مناسب، جوش ها معمولاً مقاومت در برابر خوردگی را حفظ می کنند.
• K-500: جوش HAZ نرم می شود زیرا رسوبات محلول/پیری مختل می شود; برای برنامه های کاربردی قدرت بحرانی راه حل مجدد + سن مجدد یا بازسازی مکانیکی موضعی معمولاً اعمال می شود. باید از روش های از پیش تعیین شده استفاده کرد.

عملیات حرارتی (عمومی)

• مونل 400: برای کاهش استرس یا بازگرداندن شکل‌پذیری آنیل کنید; بدون سخت شدن بارش. بازپخت معمولی در دمای بالا انجام می شود (مراجعه به تامین کننده).
• K-500:درمان راه حل در دمای بالا (برای حل کردن رسوبات) → خاموش کردن → سن در دمای متوسط ​​برای رسوب فازهای تقویتی.
  کنترل زمان/دمای پیری Rm نهایی را تعیین می کند / معاوضه شکل پذیری. نکن پیری را بدون آگاهی از خلق و خوی مورد نیاز اعمال کنید. برای زمان/دم با مشخصات مواد مشورت کنید.

6. انتخاب بین آلیاژهای مونل

از این راهنمای تصمیم گیری عملی استفاده کنید:

• مونل را انتخاب کنید 400 چه زمانی: نیاز اولیه مقاومت در برابر خوردگی قوی است, شکل پذیری و شکل پذیری خوب, و ملاحظات هزینه/در دسترس بودن به نفع یک تثبیت خوب است, آلیاژ قابل جوش.
  معمولی برای سرویس آب دریا, تجهیزات جابجایی مواد شیمیایی, و سخت افزار همه منظوره.
• زمانی که Monel K-500 را انتخاب کنید: شما نیاز دارید استحکام قابل ملاحظه ای بالاتر همراه با مقاومت در برابر خوردگی (به عنوان مثال, شفت های پر بار, کوپلینگ ها, بست های با استحکام بالا).
  عامل نیاز به عملیات حرارتی کنترل شده و بازسازی بالقوه پس از جوش.
• جایگزین ها را انتخاب کنید (سایر آلیاژهای نیکل مس یا دوبلکس) چه زمانی: هزینه, خصوصیات مغناطیسی, یا محیط های خوردگی خاص (به عنوان مثال, غلظت کلرید بالاتر, اسیدهای اکسید کننده) یک خانواده آلیاژی متفاوت ترجیح داده شود.

همیشه اجرا کنید تست سازگاری محیطی (یا به کتابچه های خوردگی مراجعه کنید) برای رسانه های تهاجمی (اکسید کننده های قوی, اسیدهای غلیظ داغ) - Monel در بسیاری از محیط‌های خورنده، اما نه در همه محیط‌ها، برجسته است.

7. کاربردهای صنعتی معمولی آلیاژهای مونل

• آب دریا & سخت افزار دریایی: پمپ شفت ها, شفت پروانه, دریچه داخلی, لوله کشی و صافی آب دریا (مونل 400 رایج ترین).
• روغن & گاز / زیرزمین: کوپلینگ ها, سخت افزار و اتصال دهنده ها (K-500 در جایی که به استحکام بالاتری نیاز بود انتخاب شد).
• پردازش شیمیایی: کشتی ها, مبدل های حرارتی و اتصالات در معرض کلرید و محیط های کاهنده.
• هوافضا & گودال: قطعاتی که در دمای پایین به چقرمگی نیاز دارند.
• اتصال دهنده ها & دریچه ها: قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت اطمینان مکانیکی دارند.

8. محدودیت ها, نگرانی های خاص, و حالت های شکست

• هزینه: محتوای نیکل و مس باعث می شود آلیاژهای مونل به طور قابل توجهی گرانتر از فولادهای زنگ نزن معمولی باشند. هزینه چرخه عمر باید انتخاب آلیاژ را توجیه کند.
• نرم شدن HAZ در K-500: اگر عملیات حرارتی پس از جوشکاری اعمال نشود، جوشکاری می تواند استحکام موضعی را کاهش دهد.
• ترک خوردگی استرس سولفیدی / اثرات هیدروژن: در حالی که مونل در بسیاری از محیط های ترش عملکرد خوبی دارد, شرایط خاص H2S و سناریوهای شارژ کاتدی نیاز به ارزیابی دقیق دارند.
• کوپلینگ گالوانیکی: مونل در تماس با فلزات نجیب کمتر می تواند جریان های خوردگی گالوانیکی ایجاد کند - عایق طراحی یا آند قربانی در صورت نیاز.
• عیوب ریخته گری: قطعات ریخته گری Monel به بهترین روش ریخته گری نیاز دارند; تخلخل یا آخال باعث کاهش خوردگی و عملکرد مکانیکی می شود.

9. باورهای غلط رایج در مورد آلیاژهای مونل

"همه درجات مونل قابل تعویض هستند"

دروغ. K-500 2.5 برابر قوی تر از 400 اما پایداری در دمای بالا پایین تر است; افزودن گوگرد R-405 قابلیت ماشینکاری را بهبود می بخشد اما شکل پذیری را اندکی کاهش می دهد.

انتخاب درجه بستگی به قدرت دارد, محیط زیست, و نیازهای پردازشی.

"مونل در همه محیط ها ضد خوردگی است"

دروغ. آلیاژهای مونل به اسیدهای اکسید کننده حساس هستند (به عنوان مثال, HNO3 غلیظ) و اسید سولفوریک با دمای بالا (>70% تمرکز).

آنها در کاهش محیط ها عالی هستند (آب دریا, اسیدهای رقیق) اما آنهایی که اکسید کننده نیستند.

"Monel K-500 فقط یک Monel 400 قوی تر است"

تا حدی درست است, اما K-500 جوش پذیری کمتری دارد (به پیری پس از جوش نیاز دارد) و به 480 درجه سانتیگراد محدود شده است (در مقابل. 550درجه سانتیگراد برای 400).

همچنین مقاومت SCC بالاتری دارد, آن را برای کاربردهای دریایی با استرس بالا بهتر می کند.

"Monel برای اکثر برنامه ها بسیار گران است"

وابسته به زمینه. قیمت مونل 3 برابر بیشتر از 316 فولاد ضد زنگ, اما آن 25+ عمر مفید سال در آب دریا در مقایسه با فولاد ضد زنگ هزینه های چرخه زندگی را 40 تا 60 درصد کاهش می دهد (که نیاز به تعویض مکرر دارد).

"آلیاژهای مونل را نمی توان جوش داد"

دروغ. تمام گریدهای اولیه مونل با فلزات پرکننده مناسب قابل جوش هستند (ERNiCu-7) و عملیات حرارتی پس از جوش (برای K-500). مونل جوش داده شده 400 حفظ می کند 90% استحکام فلز پایه.

10. مقایسه با سایر آلیاژهای نیکل

11. نتیجه گیری

آلیاژهای مونل عملی را تشکیل می دهند, خانواده قابل اعتماد مواد نیکل مس که طیف مفیدی از مقاومت در برابر خوردگی را پوشش می دهند, سختی و قدرت.

مونل 400 زمانی که مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ساخت اهمیت دارد، انتخاب پیش فرض است; Monel K-500 انتخابی برای استحکام بالاتر است که در آن سخت شدن بارش قابل قبول است و محدودیت های پردازش آن مدیریت می شود.

انواع تخصصی (R-405, 502, انواع S) برای حل ماشینکاری وجود دارد, چالش های ریخته گری یا هزینه - اما همیشه منوط به تأیید محیطی خاص است.

برای اجزای حیاتی, همیشه به شماره های UNS نیاز دارید, گواهینامه های آسیاب, و NDT مناسب و صلاحیت خوردگی.

 

سوالات متداول

کدام مونل برای پمپ های آب دریا بهترین است?

مونل 400 رایج ترین انتخاب برای پروانه های پمپ آب دریا است, شفت ها و اجزای شیر به دلیل مقاومت و چقرمگی اثبات شده آن در برابر آب دریا.

آیا می توان K-500 را بدون از دست دادن قدرت جوش داد?

جوش K-500 معمولاً HAZ را نرم می کند. برای بازگرداندن قدرت کامل, درمان محلول پس از جوش و پیری مجدد (در هر رویه تامین کننده) برای کاربردهای حیاتی مورد نیاز است.

مونل مغناطیسی است?

مونل 400 اساسا غیر مغناطیسی است (پارامغناطیس). K-500 ممکن است بسته به پردازش و خلق و خوی، واکنش مغناطیسی کمی نشان دهد.

قیمت در مقایسه با فولاد ضد زنگ چگونه است?

آلیاژهای مونل به طور قابل توجهی گرانتر از فولادهای زنگ نزن سری 300 به دلیل محتوای نیکل و مس بالاتر هستند - توجیه هزینه معمولاً عملکرد خوردگی و مزایای چرخه عمر است..

از کجا می توانم اطلاعات دقیق را برای طراحی دریافت کنم?

استفاده کنید شماره UNS (به عنوان مثال, N04400, N05500) برای درخواست برگه های اطلاعات مواد تایید شده و گواهی های آزمایش آسیاب از تامین کنندگان; در صورت لزوم، آزمایش های خوردگی خاص برنامه را انجام دهید.