Monel-400 合金及其焊接性 Monel-400 合金 Monel-400 合金是以金属镍为主（含 63%左右镍） ， 金属铜为辅（含 25%左右铜）的单相奥氏体合金。 该合金属于可变形加工的镍-铜系镍基耐蚀合金， 不仅在宽温区（至 1000F） 具有高强度、 高耐蚀、 耐磨损等优良的物理特性， 同时还具有良好的易成型、 易钎焊、 易切削等性能， 故被广泛应用于石油化工、 核工业、 国防工业等工业上和其它高强度、 高耐蚀复杂环境条件下使用的行业， 用该合金材料做成的重要零部件可以大大增加容器整体的使用寿命。 Monel-400 合金的化学成分表如表 1.1 所示：
Monel-400 合金具有较优良的耐还原性介质的腐蚀能力 [6] ， 一般情况下它比纯镍更耐还原性介质的腐蚀， 尤其是在氢氟酸和碱溶液中的稳定性更为突出， 仅比白金、 白银逊色。 在氢氟酸、 碱、 海水、 H 2 S、 H 2 SO 4 、 H 3 PO 4 、 有机酸等许多腐蚀介质中稳定性较好， Monel-400 合金由于有较高的镍含量可耐 585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀；Monel-400 是可耐氢氟酸中为数极少的重要材料之一， 在浓度小于 85%的硫酸中都是耐蚀的； Monel-400 合金在多数海水腐蚀情况下， 腐蚀速度小于 0.025mm/a； Monel-400 在高温蒸汽中， 腐蚀速度小于 0.026mm/a。
由于 Monel-400 具有良好的耐腐蚀性和切削性， 近年来被广泛的应用于石油、 化工、 造船、 制药、 电子部门等行业， 主要作为泵轴和阀杆、 输送器刮刀、 油井钻环、 弹性部件、 阀垫等构件使用。 我国重点建设工程之一洗涤剂化工厂的成套设备中有十余组管道群是由 Monel-400 合金管道组成的； 南京烷基苯厂的烷基化装置中塔器、 换热器、 工艺管线等使用了大量的蒙乃尔合金材料， 其数量不少于 300t； “八五” 后期国家重点工程建设项目之一的发电厂 500 # 管体采用退火状态的Monel-400合金。
Monel-400 合金作为重要的零部件， 其焊接结构的质量直接影响到整个容器的寿 命， 所以对于 Monel-400 合金材料的焊接性能进行深入的研究是非常必要的。
Monel-400 合金的焊接性 Monel-400 合金是固溶强化型合金， 具有优良的焊接性， 常用的焊接方法，如： 焊条电弧焊， 气体保护焊等焊接方法均可适用。 由于 Monel-400 合金成分中镍和铜成分较大， 因此在焊接过程中熔敷金属一般采用与母材化学成分相同的焊料， 一般焊丝选用ERNiCu-7， 焊条选用 ENiCu-7。 在焊接过程中， 由于 Monel-400 合金的一些热物理性能， 如导热系数（21.744 W/mK） 好等， 导致在焊接过程中容易出现热裂纹， 气孔， 未融合等缺陷。
对于 Monel-400 合金的焊接性， 甘肃省安装公司的王贵生做了比较细致的研究， 他认为在 Monel 合金的焊接中焊接接头产生热裂纹的原因是 S 的偏析导致易形成NiS 低熔点共晶， 在焊接应力作用下易形成晶间裂纹， 并且 Si 形成的硅酸盐易形成高温低塑性裂纹。 而对于气孔的产生， 他认为 Monel-400 合金的焊接气孔有 H 2 O 气孔、 H 2气孔、 CO 气孔， 但主要以 H 2 O 气孔为主。 形成 H 2 O 气孔的主要原因是当焊接熔池凝固时， 随着氧溶解度的减小， 溶解了大量氧的液态镍释放出氧与氢结合， 形成的 H 2 O来不及逃逸就形成气孔。 而焊缝和其附近区域在焊接过程中温度下降较快也导致这些区域形成的 H 2 O 气孔较多。
对于防止热裂纹的产生， 应该选用较小的焊接电流和较大的焊接速度以减少热输入量， 因为电弧产生的热量在焊接过程中不易散出， 容易形成过热， 造成晶粒粗大， 使晶间夹层增厚， 从而会减弱晶间的结合力， 导致热裂纹的形成； 严格控制层间温度， 这样可以控制 S、 P 元素的渗入， 减少容易在晶界聚集低熔点共晶物（Ni－S 共晶 Ni－P共晶） ， 因为这些等熔点共晶物强度低， 脆性大， 更容易产生热裂纹。
而为了防止气孔的产生， 应采用碱性低氢型焊条， 焊前充分烘干， 采用直流反接，焊接坡口清理干净， 并且把坡口两侧 50mm 范围内的油污、 润滑剂、 水分等物质清理干净， 在干净以后再进行焊接。 同时在不影响焊接质量的情况下可适当加入脱氧剂以降低氧的含量。
总体来说， 对于 Monel-400 合金的焊接工艺要点， 主要是选择合适的焊接方法，预留较大的焊接坡口， 减小钝边， 焊前严格清理焊缝及其附近区域， 杜绝产生裂纹和气孔的来源， 焊接时进行适当的预热， 降低焊件熔池散热速度， 使用恰当的操作方式， 选用合适的焊接工艺参数等。
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