1. Сумісність матеріалів і вибір класу
Аустенітні нержавіючі сталі (наприклад, 304, 316L) найбільш сумісні з Monel 400. Феритні та мартенситні нержавіючі сталі мають більший вміст вуглецю та вищу твердість, що призводить до більшої чутливості до розтріскування та нижчої загальної зварюваності, тому їх рідко використовують для прямого різнорідного зварювання з Monel 400.
Основний ризик виникає через змішування систем нікель-мідь і залізо-хром-нікель. Надмірне розчинення заліза з нержавіючої сталі в металі шва призведе до утворення крихких інтерметалічних фаз і збільшення схильності до гарячих тріщин.
2. Вибір присадного металу
Основним принципом є вибір витратних матеріалів для зварювання на основі нікелю з високою толерантністю до розведення та відмінною стійкістю до розтріскування замість наповнювачів з нержавіючої сталі або відповідних наповнювачів Monel 400.
Рекомендовані присадні метали:
AWS A5.14 ERNiCu‑7 (подібний до Monel 400) можна використовувати для тонких пластин і з’єднань із низьким навантаженням, але його толерантність до розрідження заліза обмежена.
AWS A5.11 ENiCrFe‑3 (наповнювач Inconel 82) є найбільш широко рекомендованим. Він має високий вміст хрому та заліза, високу стійкість до гарячого розтріскування та міжкристалічної корозії, і може вмістити високе розбавлення з нержавіючої сталі, зберігаючи при цьому хорошу пластичність та стійкість до корозії.
ENiCrMo‑3 (тип Hastelloy C‑276) використовується для екстремальних корозійних середовищ, забезпечуючи чудову загальну та локальну корозійну стійкість.
3. Методи зварювання та параметри процесу
Зазвичай застосовувані процеси:TIG (GTAW), MIG (GMAW) і SMAW (дугове зварювання в екранованому металі). Зварювання TIG є кращим для кореневих проходів і точних з’єднань завдяки стабільній дузі та низькому нагріванню.
Контроль надходження тепла: використовуйте низьке надходження тепла та високу швидкість зварювання, щоб скоротити час перебування при високій температурі, зменшити дифузію елементів, придушити інтерметалічні опади та мінімізувати деформацію під час зварювання та зростання зерна.
Попередній нагрів і температура між проходами: Monel 400 має високу теплопровідність і низький коефіцієнт теплового розширення в порівнянні з нержавіючої сталлю. Як правило, для тонких пластин попереднє нагрівання не потрібне. Для товстих пластин або низькотемпературних конструкцій попередньо нагрівайте лише до 65–150 градусів і суворо контролюйте температуру між проходами нижче 150 градусів, щоб уникнути гарячих тріщин.
Захист газу: для зварювання TIG/MIG використовуйте аргон високої чистоти (99,99% мін.) як захисний газ і газ для зворотної продувки. Тильний захист має вирішальне значення для запобігання окисленню, пористості та втраті нікелю в корені зварного шва, що може погіршити корозійні характеристики.
4. Зварювальні операції та обробка після зварювання
Зменшити швидкість розведення:Контролюйте, щоб форма зварювального валика була широкою та дрібною, уникайте глибокого провару та обмежуйте співвідношення основних металів. Надмірне розведення заліза різко знизить пластичність і корозійну стійкість зварного шва.
Вимоги до чистоти: видаліть масло, жир, окалину, вологу та фарбу із зони зварювання не менше ніж на 20 мм від канавки. Забруднювачі, що містять сірку, фосфор, свинець і цинк, можуть спричинити серйозні гарячі тріщини та пористість.
Термічна обробка після зварювання (PWHT): Зазвичай не рекомендується для різнорідних зварних швів Монель 400 та аустенітної нержавіючої сталі. PWHT може сприяти випаданню крихких фаз і збільшенню залишкової напруги, і не може ефективно покращити роботу суглоба. Зняття напруги не потрібно для більшості умов експлуатації.
Розгляд гальванічної корозії:Після зварювання різниця потенціалів між Monel 400 і нержавіючої сталлю може викликати гальванічну корозію в провідних електролітах. Такі заходи, як ізоляція покриття, збільшення відношення площі катода або використання діелектричних прокладок, слід враховувати при проектуванні конструкції.
