Monel K500 Słodzenie stopowe na bazie niklu

Monel K500 można spawać, a połączenie nie będzie tak mocne jak łączony stop. Nie jest to wada procedury. Jest to właściwość jedynego zalecanego do tego celu materiału dodatkowego i jest to pierwsza rzecz, którą musi wiedzieć wykonawca przed ustaleniem rysunku.

Powód tkwi w jednym opublikowanym zdaniu. Materiał dodatkowy naniesiony gatunkiem używanym do tego stopu nie jest utwardzany przez starzenie, a gdy jest używany do łączenia Monel K500, ma niższą wytrzymałość niż metal bazowy. Monel K500 uzyskuje swoją wytrzymałość dzięki obróbce cieplnej, która wytrąca cząstki w całym materiale. Pasujący materiał dodatkowy ma podobny skład chemiczny, ale nie ma użytecznej reakcji starzenia, więc obróbka cieplna po spawaniu utwardza metal bazowy wokół spoiny, pozostawiając metal spoiny w miejscu.

Jeden materiał dodatkowy jest zalecany do łączenia tego stopu i jest on oznaczony w każdym systemie klasyfikacji, który kupujący może napotkać. Ta sama elektroda spełnia wszystkie te wymagania, dlatego zapytanie cytujące jeden system i certyfikat młyna cytujący inny mogą opisywać ten sam produkt.

Dwa z tych numerów łatwo się pomylić i warto je rozdzielić. Materiał dodatkowy to 2.4377. Metal bazowy to 2.4375. Różnią się ostatnią cyfrą i są to różne materiały.

Dwie poniższe liczby pochodzą z dwóch różnych dokumentów, a zestawienie ich obok siebie jest powodem istnienia tej strony. Jedna to minimum, które musi dostarczyć materiał dodatkowy. Druga to minimum, które musi dostarczyć metal bazowy w stanie, w jakim kupuje się większość części.

Osnowa jest gwarantowana na połowę wytrzymałości na rozciąganie utwardzanego przez starzenie pręta, który łączy, a szczelina nie jest zamykana przez nic zrobione po spawaniu. Opublikowany opis osnowy mówi, że jej właściwości są podobne do właściwości stopu Monel 400, co jest właściwym sposobem myślenia o tym: zespawany element K500 zawiera obszar materiału na poziomie stopu 400 biegnący przez niego.

Wynikają z tego dwa wnioski dla rysunku. Zespawane połączenie w K500 musi być umieszczone tam, gdzie konstrukcja dopuszcza obszar o niższej wytrzymałości, co zazwyczaj oznacza z dala od sekcji o najwyższym naprężeniu. A tam, gdzie pełna wytrzymałość po starzeniu musi przejść przez połączenie, połączenie musi być wykonane metodą, która nie opiera się na materiale dodatkowym, lub część musi zostać przeprojektowana, aby uniknąć połączenia.

Opublikowane wytyczne dotyczące stopów znajdują się obok i nie zaprzeczają im, chociaż te dwa teksty mogą sprawiać wrażenie, że tak jest. Biuletyn stopowy stwierdza, że spoiny mogą być wykonane z wytrzymałością utwardzanego przez starzenie metalu bazowego, jeśli obróbka starzenia jest stosowana po spawaniu, co jest stwierdzeniem dotyczącym montażu. Karta danych materiału dodatkowego stwierdza, że metal spoiny nie jest utwardzany przez starzenie, co jest stwierdzeniem dotyczącym osnowy. Oba są prawdziwe: metal bazowy wokół spoiny odzyskuje swoją wytrzymałość po starzeniu, gdy zespawany zespół jest starzony, a metal spoiny nie.

Jest to część procedury, która jest najczęściej skracana, a jej skrócenie prowadzi do powstania części, która nie przechodzi kontroli lub ulega awarii wcześnie w eksploatacji. Opublikowana sekwencja dla zespawanego elementu K500 zawiera wyżarzanie między spawaniem a starzeniem, co oznacza łącznie trzy operacje termiczne.

Krok wyżarzania ma drugą konsekwencję, która wykracza poza spoinę. Każda część zespołu przechodzi przez 850 do 900 °C, a następnie przez cykl starzenia, więc wszystko inne połączone w tej samej konstrukcji musi to przetrwać. Uszczelka, uszczelnienie, łącznik śrubowy lub wkładka, które nie wytrzymują tych temperatur, muszą być zamontowane po obróbce cieplnej, co jest decyzją dotyczącą trasowania, a nie spawania, i warto ją ustalić na etapie rysunku.

Opublikowane wytyczne ostrzegają również przed innym kierunkiem. Materiał nadmiernie starzony nie może być odzyskany przez dalszą obróbkę starzenia: część musi być wyżarzona roztworowo w temperaturze 1800-1900 °F, aby ponownie rozpuścić osad, a następnie ponownie starzona, a korzyść z jakiejkolwiek obróbki na zimno jest tracona w tym wyżarzaniu. Zespawany zespół, który spędza zbyt dużo czasu w podwyższonej temperaturze, nie ma zatem drogi powrotnej do zaprojektowanego stanu.

Elektrody otulone stanowią drugą połowę asortymentu i są oznaczane prefiksem EN, a nie ER. Oba prefiksy nie są wymienne i nie są przeznaczone do tego samego procesu: gatunki ER to druty i pręty lite do pracy w osłonie gazu, a gatunki EN to elektrody otulone do ręcznego spawania łukowego elektrodą otuloną. Poniższa tabela zestawia każdą elektrodę otuloną z materiałem bazowym, do którego jest przeznaczona.

Trzy poprawki warto wprowadzić z tej tabeli, ponieważ opublikowane strony zawierają błędy w każdym z nich. Monel 400 to N04400; N02200 to Nikiel 200, który jest innym stopem i inną rodziną. Stop 825 to Incoloy 825, a nie Inconel, ponieważ gatunki Incoloy należą do rodziny niklowo-żelazowo-chromowych. A elektroda otulona do 254SMO to ENiCrMo-3, która ma takie samo oznaczenie jak Inconel 625, ponieważ materiał dodatkowy jest wybierany ze względu na skład chemiczny połączenia, a nie na nazwę metalu bazowego.

Jednym z powodów, dla których Monel K500 jest określany, jest to, że jest niemagnetyczny, a zespawany element może stracić tę właściwość w miejscu szwu. Opublikowany opis stopu mówi, że jest niemagnetyczny do -100 °C w stanie utwardzonym przez starzenie, z względną przenikalnością magnetyczną w temperaturze pokojowej 1,0015 lub mniej. Metal spoiny ma w tym względzie niższą jakość, a powodem jest już cytowane zdanie: osnowa ma właściwości podobne do stopu Monel 400.

Stop 400 jest jedynym gatunkiem niklowo-miedziowym, którego temperatura Curie przypada na zakres otoczenia. Jego opublikowany zakres wynosi od 21 do 49 °C, z uwagą, że wartość jest zależna od składu chemicznego, a zatem niektóre partie będą magnetyczne w temperaturze pokojowej, podczas gdy inne nie. Zgodnie z opublikowanym stwierdzeniem, że osnowa zachowuje się jak stop 400, spoina K500 wykonana z tym materiałem dodatkowym zawiera obszar, którego zachowanie magnetyczne w temperaturze pokojowej jest mniej pewne niż metalu bazowego wokół niego.

W przypadku elementu, którego całym celem jest unikanie zakłócania czujnika magnetycznego, należy to uwzględnić celowo, a nie zakładać. Praktyczne opcje to utrzymanie szwu z dala od czujnika, określenie kontroli przenikalności magnetycznej gotowego elementu, a nie tylko metalu bazowego, lub unikanie spawania w wrażliwym obszarze. Zamówienie zakupu, które określa metal bazowy i milczy na temat szwu, nie określiło istotnej właściwości.

Opublikowane wytyczne dotyczące produkcji tej rodziny są nietypowo restrykcyjne w odniesieniu do warsztatu, a powodem jest to, że stopy niklu są nietolerancyjne na zanieczyszczenia, które stal węglowa toleruje bez konsekwencji.

ERNiCu-7 do spawania łukowego w osłonie gazu, spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu i spawania pod topnikiem, oznaczany również jako AWS A5.14 ERNiCu-7 i UNS N04060, pod nazwą handlową Monel Filler Metal 60. Odpowiednikiem elektrody otulonej do ręcznego spawania łukowego jest ENiCu-7. Oznaczenie niemieckie to SG-NiCu30MnTi o numerze materiału 2.4377, a międzynarodowe to SNi4060 lub NiCu30Mn3Ti.

Nie. Opublikowane stwierdzenie mówi, że metal spoiny nie jest utwardzany przez starzenie i ma niższą wytrzymałość niż metal bazowy przy łączeniu K500. Liczby konkretnie określają wielkość luki: materiał dodatkowy jest określony na minimalną wytrzymałość na rozciąganie 70 000 psi, czyli 483 MPa, podczas gdy utwardzany przez starzenie pręt K500 jest określony na minimum 140 ksi, czyli 965 MPa. Osnowa jest gwarantowana na połowę wytrzymałości łączonego pręta, a żadna obróbka po spawaniu nie zamyka tej luki.

Wzmacnia metal bazowy wokół spoiny, a nie metal spoiny. Wytyczne dotyczące stopów, że spoiny mogą być wykonane z wytrzymałością utwardzanego przez starzenie metalu bazowego, jeśli obróbka starzenia jest stosowana po spawaniu, opisują zespół. Stwierdzenie z karty danych materiału dodatkowego, że metal spoiny nie jest utwardzany przez starzenie, opisuje osnowę. Oba są poprawne, a błędne odczytanie pierwszego jako stwierdzenia dotyczącego metalu spoiny jest błędem, któremu ma zapobiec to rozróżnienie.

Spawać element z metalem bazowym w stanie wyżarzonym roztworowo, następnie wyżarzyć zespawany element w temperaturze od 850 do 900 °C z jak najszybszym chłodzeniem, a następnie utwardzić go przez starzenie. Opublikowany zakres starzenia wynosi od 580 do 610 °C, z 4 do 16 godzin dla prętów i odkuwek, chłodzeniem w piecu w temperaturze około 12 °C na godzinę do 480 °C, a następnie chłodzeniem powietrzem. Wyżarzanie między spawaniem a starzeniem jest krokiem najczęściej pomijanym.

Nie powinno się. Opublikowane wytyczne zalecają unikanie spawania materiału utwardzonego przez starzenie z powodu znacznie zmniejszonej plastyczności. Działająca sekwencja polega na spawaniu w stanie wyżarzonym i stosowaniu obróbki starzenia po nim. Tam, gdzie element został starzony, a następnie musi zostać połączony, opcje to usunięcie starzenia przez wyżarzanie roztworowe, lub zmiana konstrukcji połączenia.

ENiCu-7, która jest elektrodą otuloną dla rodziny niklowo-miedziowej i ma ten sam numer oznaczenia co drut lity używany do K500. Opublikowana strona na ten temat podaje Monel 400 jako N02200; prawidłowy numer UNS to N04400. N02200 to Nikiel 200, nikiel handlowo czysty i inny materiał.

Monel K500 jest spawany materiałem dodatkowym niklowo-miedziowym, oznaczeniem ERNiCu-7 jako drut lity i ENiCu-7 jako elektroda otulona, z numerem materiału 2.4377 w przeciwieństwie do 2.4375 dla metalu bazowego. Ten materiał dodatkowy nie jest utwardzany przez starzenie, więc osnowa jest gwarantowana na 70 000 psi, czyli 483 MPa, w porównaniu do minimum 140 ksi, czyli 965 MPa, utwardzanego przez starzenie pręta, który łączy. Połączenie jest zatem najsłabszym regionem w elemencie z założenia, a nie przez błąd, i musi być odpowiednio umieszczone. Prawidłowa sekwencja to trzy kroki termiczne, a nie dwa: spawanie w stanie wyżarzonym z temperaturą międzywarstwową poniżej 120 °C, wyżarzanie w temperaturze od 850 do 900 °C, a następnie starzenie w temperaturze od 580 do 610 °C. Obszar roboczy, narzędzia i reżim czyszczenia mają większe znaczenie niż w przypadku stali węglowej, ponieważ stop jest mniej wyrozumiały dla zanieczyszczeń.

Materiały spawalnicze niklowo-miedziowe i pasujący metal bazowy są dostarczane z Changzhou, Jiangsu, w formach drutu litego i elektrody otulonej opisanych powyżej, z zakładu posiadającego certyfikat ISO 9001 i audytowanego przez SGS. Podaj materiały bazowe, proces i czy połączenie musi przenosić wytrzymałość po starzeniu, a materiał dodatkowy i sekwencja wynikają z tych trzech odpowiedzi.

1. Karta danych produktu Special Metals dla MONEL Filler Metal 60. Źródło materiałów dodatkowych i metali bazowych, do których jest przeznaczony, stwierdzenie, że metal spoiny nie jest utwardzany przez starzenie i ma niższą wytrzymałość niż K500 przy jego łączeniu, podobieństwo metalu osnowy do stopu 400, minimalna wytrzymałość na rozciąganie 70 000 psi i wydłużenie 30%, ograniczony skład chemiczny, lista oznaczeń w AWS, ASME, BS, DIN i ISO, zalecana warstwa barierowa dla niektórych warunków spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu, topnik do spawania pod topnikiem oraz dostępne średnice i długości proste.
2. Karta danych VDM Metals dla Alloy K-500, Nicorros Al. Źródło sekcji spawalniczej: wymóg, aby materiał był w stanie wyżarzonym roztworowo do spawania, maksymalna temperatura międzywarstwowa 120 °C, zalecenie wyżarzania w temperaturze od 850 do 900 °C po spawaniu i przed starzeniem, zakres i czasy starzenia, wymóg ochrony grani, technika impulsowa, wymagania dotyczące czyszczenia i miejsca pracy, ograniczenia narzędzi i maszyn, usuwanie zabarwienia cieplnego i sekwencja trawienia oraz stwierdzenie, że stop jest niemagnetyczny do minus 100 °C w stanie utwardzonym przez starzenie.
3. Ta sama karta danych, dotycząca obróbki starzenia i jej ograniczeń. Źródło zakresu od 580 do 610 °C, 4 do 16 godzin retencji dla prętów i odkuwek, szybkości chłodzenia w piecu około 12 °C na godzinę do 480 °C i skróconego cyklu w temperaturze 640 °C.
4. ASTM B865, pręt, drut i odkuwki ze stopu niklowo-miedziowo-aluminiowego utwardzanego przez wytrącanie. Źródło minimalnych wartości wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności i wydłużenia dla utwardzanego przez starzenie pręta i drutu używanego do porównania osnowy z metalem bazowym.
5. Biuletyn techniczny Special Metals SMC-062, stop MONEL K-500. Źródło wytycznych, że spawanie materiału utwardzonego przez starzenie powinno być unikane z powodu znacznie zmniejszonej plastyczności, że spoiny mogą być wykonane z wytrzymałością utwardzonego przez starzenie metalu bazowego, jeśli starzenie jest stosowane po spawaniu, że materiał nadmiernie starzony musi być wyżarzony roztworowo przed ponownym starzeniem, oraz zakres temperatury Curie podany dla stopu 400.
6. Biuletyn techniczny Special Metals SMC-053, stop MONEL 400. Źródło zakresu temperatury Curie od 21 do 49 °C, uwaga, że mieści się on w zakresie otoczenia, więc niektóre partie są magnetyczne w temperaturze pokojowej, oraz numer UNS N04400 dla tego stopu.
7. Zapisy dostaw przechowywane dla DLX Alloy dotyczące materiałów spawalniczych niklowo-miedziowych i metalu bazowego. Źródło dostarczanych form.

Wszystko powyższe to opublikowane wartości dla nazwanego gatunku, a żadna z nich nie jest kryterium akceptacji dla konkretnej produkcji. To, co osiąga połączenie, zależy od stanu materiału bazowego, konstrukcji połączenia, dopływu ciepła i sekwencji obróbki cieplnej razem, dlatego procedura jest kwalifikowana na zespole, a nie na drucie. Na temperaturę Curie metalu bazowego dwa opublikowane źródła różnią się nieznacznie; powyższe liczby są przypisane do źródła, z którego pochodzą.