مونيل 400 مونيل 400 ASTM قياسي

مونيل 400 (UNS N04400 / سبيكة 400) عبارة عن سبيكة ثنائية من النيكل والنحاس تتميز بمقاومة استثنائية لمياه البحر، والعديد من المواد الكيميائية المسببة للتآكل، والأداء الميكانيكي الممتاز من درجة حرارة دون الصفر إلى حوالي 538 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت). بالنسبة للمشتريات والمواصفات الهندسية، فهي محكومة بمجموعة من معايير ASTM/ASME (الأكثر شيوعًا أستم ب 127، ب 164، ب 165، ب 166ومعايير المنتجات ذات الصلة)، والتي تحدد حدود التركيب والمتطلبات الميكانيكية وأشكال المنتجات والاختبارات المطلوبة - لذا استخدم وثيقة ASTM ذات الصلة لكل شكل من أشكال المنتجات عند كتابة مواصفات الشراء.

ما هي مادة مونيل 400 Monel 400؟

إن سبيكة 400 (التي يتم تسويقها عادةً تحت العلامة التجارية Monel®) هي سبيكة من النيكل والنحاس ذات محلول صلب (UNS N04400). وهو معدن مكعّب أحادي الطور متمركز الوجه في الظروف النموذجية، ويتم تقويته فقط عن طريق الشغل على البارد (وليس عن طريق المعالجة الحرارية). تأتي قيمته العملية من مزيج من المحتوى العالي من النيكل (الأغلبية)، والنحاس الكبير، والصلابة الجيدة، ومقاومة التآكل التي تتفوق على الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع في العديد من بيئات الكلوريد ومياه البحر. توجد كميات كبيرة من الخبرة الفنية وبيانات الخدمة للسبائك 400 في الصناعات البحرية والمعالجة الكيميائية والصناعات الهيدروكربونية.

التركيب الكيميائي والبنية المجهرية

حدود التركيب الرئيسية (حدود ASTM/الصناعة النموذجية)

يوجز الجدول التالي حدود التركيب المشار إليها عادةً في معايير منتجات ASTM لـ UNS N04400. قد تختلف الحدود الدقيقة اختلافًا طفيفًا بين مستندات ASTM أو معايير وطنية محددة؛ اذكر دائمًا المواصفات الحاكمة في طلب الشراء.

الملاحظات: تُظهر العديد من أوراق البيانات النيكل كعنصر مهيمن والنحاس عادةً في نطاق 28-34%؛ ويتم التحكم في العناصر النزرة (Fe، Mn، Si) بإحكام لأنها تؤثر على السلوك الميكانيكي والتآكل. للحصول على معايير القبول الدقيقة، استخدم معيار منتج ASTM الدقيق المطبق على شكل المكون (لوحة، قضيب معدني، أنبوب، إلخ).

البنية المجهرية

السبيكة 400 هي عبارة عن محلول صلب مكعب أحادي الطور محوره الوجه (لا توجد مراحل تصلب الترسيب). في الحالة المصقولة غير المحفورة، عادةً ما تُظهر فقط شوائب غير معدنية مشتتة (كبريتيدات، أكاسيد). ونظرًا لأن السبيكة أحادية الطور، فإن التقوية الميكانيكية تأتي من التشوه البارد بدلاً من التقادم.

معايير ASTM / ASME - التي يجب استخدامها لكل شكل من أشكال المنتجات

عند تحديد مواصفات مونيل 400، يحدد نموذج المنتج معيار ASTM/ASME المطبق. فيما يلي خريطة مدمجة يستخدمها المهندسون عند إعداد مستندات الشراء.

كيفية قراءة هذه المعايير: تحدد كل مواصفة قياسية الحدود الكيميائية والاختبارات الميكانيكية (الشد، الاستطالة)، والحالة المسموح بها (مشغولة على الساخن، مشغولة على البارد، ملدنة)، والاختبارات المطلوبة (الشد، الصلابة)، والفحوصات الإضافية غير المدمرة عند الاقتضاء. تحتوي العديد من نماذج المنتجات أيضًا على معادلات كود ASME للغلايات وأوعية الضغط (SB/SA) المرتبطة بها والتي تستخدم لمعدات الضغط. احرص دائمًا على الرجوع إلى السنة/الإصدار الدقيق للمعيار المطلوب من قبل العميل أو المشروع.

الخواص الميكانيكية وحدود درجة الحرارة

الخواص الميكانيكية التمثيلية قصيرة المدى

عادةً ما يتم أخذ الإجهادات المسموح بها وبيانات الزحف وحدود التصميم من جداول ASME أو صحائف بيانات المواد عند تصميم معدات الضغط. يحتفظ مونيل 400 بالليونة في درجات الحرارة المبردة ويظهر تقوية مع الشغل على البارد.

سلوك التآكل - ما الذي يقاوم التآكل وأين يلزم الحذر

تستند سمعة سبيكة 400 إلى بيانات الخدمة العملية التي تُظهر معدلات تآكل منخفضة في العديد من البيئات القاسية.

ملخص التآكل العملي

• ممتاز: مياه البحر المتدفقة والمياه قليلة الملوحة، والمحاليل المحايدة إلى المختزلة للكلوريد، والعديد من القلويات (المواد الكاوية) في ظروف محددة.

• جيد: العديد من الأحماض العضوية، والأحماض الكبريتية المخففة (حسب التركيز ودرجة الحرارة) عند التحكم في الأكسجين.

• ضعيف أو حذر: الأحماض المؤكسدة المركزة (حمض النيتريك القوي)، والكلوريد المؤكسد بشدة + ظروف درجات الحرارة العالية التي يمكن أن تعزز الهجوم الموضعي على بعض سبائك Ni-Cu، وبعض البيئات التي تسبب التقصف الهيدروجيني أو التشقق الإجهادي (SCC) - على الرغم من أن السبائك 400 أكثر مقاومة للتشقق الإجهادي للكلوريد من العديد من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ.

جدول التآكل - الوسائط الشائعة

ملاحظة عملية: يتحكم مزيج درجة الحرارة، وتركيز الكلوريد، والإجهاد (الشد أو المتبقي)، ومحتوى الأكسجين في العديد من أنماط فشل التآكل. بالنسبة للخدمة الحرجة، اطلب اختبار الكوبون أو راجع بيانات التآكل لدى البائع لمزيج درجة الحرارة/الكيمياء الدقيق.

التصنيع واللحام

قابلية اللحام: يتم لحام السبيكة 400 بسهولة بطرق الانصهار والمقاومة القياسية. معادن الحشو النموذجية لسبائك MIG/TIG هي سبائك حشو Monel® (على سبيل المثال، Monel 400 أو Monel 60)، أو قضبان النيكل والنحاس، أو سبائك النيكل الأخرى كما هو محدد. التسخين المسبق غير مطلوب بشكل عام؛ كما أن التلدين بعد اللحام غير ضروري عادةً لأن السبيكة تقوى بالعمل على البارد فقط. تكون اللحامات قابلة للسحب وتحتفظ بمقاومة جيدة للتآكل عندما يكون اختيار معدن اللحام متوافقًا.

قابلية التشغيل الآلي: معدلات التصنيع معتدلة؛ وينبغي اختيار الأدوات والتغذية بناءً على حجم المقطع والمزاج. من الناحية العملية، تكون قابلية التشغيل الآلي مماثلة للمواد عالية النيكل؛ وغالباً ما يوفر البائعون إرشادات التشغيل الآلي.

التشكيل والعمل على البارد: يمكن استخدام المونيل 400 المشغول على الساخن والمُشغول على البارد؛ ويزيد الشغل على البارد من القوة والصلابة. بالنسبة للتشكيل المحكم (السحب العميق)، استخدم مادة ملدنة؛ للتطبيقات التي تتطلب قوة أعلى، حدد مزاجًا مشغولاً على البارد (على سبيل المثال، 1/4 صلب، 1/2 صلب). معدلات تصلب العمل معتدلة إلى عالية - خطط خلوص الأداة وقوى الضغط وفقًا لذلك.

فحص اللحام: حيثما تكون اللحامات محتفظة بالضغط، اتبع معايير ASTM/ASME المعمول بها فيما يتعلق بالمعايير البصرية أو الصبغة المخترقة أو التصوير الإشعاعي أو الموجات فوق الصوتية كما هو مطلوب بموجب المواصفات الحاكمة.

المعالجة الحرارية والتقوية

مونيل 400 هو لا تصلب الترسيب. تزداد القوة الميكانيكية بشكل رئيسي عن طريق الشغل على البارد. يتم التلدين (التليين) عن طريق المعالجات الحرارية بالمحلول لاستعادة الليونة بعد التشوه البارد الشديد. يتم تحديد جداول التلدين النموذجية لإزالة تصلب الشغل في بيانات البائع ومعايير المنتج (راجع مواصفات ASTM أو ورقة بيانات المواد الخاصة بالبائع). ونظرًا لأن التقوية يجب أن تأتي من الشغل على البارد، يختار مهندسو التصميم المزاج بناءً على قيم الخضوع أو الشد المطلوبة.

الاختبار والفحص وقبول الجودة (متطلبات ASTM)

تشمل الاختبارات النموذجية التي تتطلبها معايير منتجات ASTM ما يلي:

• التحليل الكيميائي - تحليل واحد لكل حرارة أو دفعة (التكرار الدقيق حسب المعيار).

• اختبار (اختبارات) التوتر - العائد/الاستهلاك/الاستطالة حسب الحالة وحجم المنتج.

• الصلابة - حيثما كان محددًا، أو للتحقق من درجات الحرارة الباردة.

• الاختبار الهيدروستاتيكي/الاختبار الكهربائي غير التدميري - للأنابيب/الأنابيب وفقًا للمواصفة ASTM B165.

• الفحص المجهري/الميكروسكوبي - مطلوبة أحيانًا للمطروقات أو الأجزاء الحرجة.

• التصديق - تقارير اختبار المطاحن (MTR) التي يمكن تتبعها إلى الحرارة والمعيار المبين في أمر الشراء.

إذا كان المقصود معدات الضغط، تأكد من تضمين قسم كود ASME وتسمية ASME/SA في الطلب (على سبيل المثال، ASME SB165).

التطبيقات والبدائل - اعتبارات الاختيار

مجالات التطبيق النموذجية

• المعدات البحرية: الأعمدة، ومكونات المروحة، والمثبتات.

• المعالجة الكيميائية: الأوعية والمبادلات الحرارية والأنابيب التي تتعامل مع المياه المالحة أو المالحة.

• الأنظمة الهيدروكربونية والبحرية: الصمامات وأعمدة المضخات والتجهيزات.

• العناصر المبردة حيث تكون الصلابة مطلوبة في درجات الحرارة المنخفضة.

• النوابض والأجهزة التي تتطلب تآكل + قوة معتدلة.

جدول المقارنة (سبيكة 400 مقابل البدائل)

نصيحة اختيار: اختر السبيكة 400 حيثما يكون التعرض للكلوريد/المياه الجوفية والصلابة مهمين ولكن عندما لا تكون القوة العالية للغاية أو مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية هي المعيار الرئيسي. بالنسبة للأحماض شديدة التأكسد أو متطلبات القوة في درجات الحرارة العالية جدًا، ضع في اعتبارك سبائك النيكل الأخرى (مثل السبائك 625 والسبائك 825).

كيفية تحديد مونيل 400 في طلب الشراء

عند كتابة أمر الشراء أو سطر المواصفات الفنية لبند في مونيل 400، قم بتضمين:

1. اسم المادة ورقم المادة UNS - "سبيكة 400، UNS N04400."

2. شكل المنتج ونهايته - على سبيل المثال، "صفيحة، 12 مم، ملدنة، ASTM B127 (أحدث تنقيح)، ASME SB127."

3. مواصفات ASTM/ASME وسنة المراجعة - على سبيل المثال: "ASTM B127-19 / ASME SB127".

4. المزاج/الحالة المطلوبة - صلب، مخفف الإجهاد، 1/4 صلب، إلخ.

5. متطلبات الخصائص الميكانيكية - الحد الأدنى من الشد والإخضاع والاستطالة وفقًا لجدول ASTM المعمول به أو القيم الخاصة.

6. قبول التركيب الكيميائي - الرجوع إلى جدول ASTM؛ طلب تقرير اختبار المطحنة (MTR) لمرافقة الشحنة.

7. الاختبار والفحص - تحديد الاختبارات المطلوبة: الصلابة والشد والاختبارات الهيدروستاتيكية (إذا كانت الأنابيب)، واختبارات الفحص غير الميكانيكي (إذا كانت اللحامات)، واختبارات فحص مديري المشتريات إذا لزم الأمر.

8. التتبع - ختم الرقم الحراري، واختبار MTR، وشهادة مطابقة للمواصفة EN 10204 3.1 أو ما يعادلها إذا طُلب ذلك.

9. التعبئة والتغليف ووضع العلامات - وفقًا لـ ASTM وممارسات الشركة المصنعة.

10. بلد المنشأ والموافقات الخاصة - إذا كان المشروع يتطلب موافقات محددة (على سبيل المثال، Lloyd's Lloyd's، DNV، ABS)، اذكرها.

تحذيرات التصميم العملية ونصائح الخدمة

• تجنب تحديد درجات حرارة عالية الشد للمكونات التي ستشهد إجهاد كلوريد + شد قوي ما لم يثبت الاختبار الميداني صحة المقاومة.

• بالنسبة للخدمة الطويلة في مياه البحر، ضع في اعتبارك الحماية الكاثودية والتوافق الجلفاني (يمكن أن تقترن سبائك النيكل والنحاس مع الفولاذ الشائع).

• بالنسبة للتركيبات الملحومة في الخدمة المسببة للتآكل، اختر معدن حشو متوافق ومعالجات ما بعد اللحام فقط إذا لزم الأمر وفقًا لمعيار المنتج.

• عند استبدال المواد، تحقق من التكافؤ الكيميائي والميكانيكي، وليس الاسم التجاري فقط. أرقام UNS هي الطريقة الأكثر أماناً لتحديد السبيكة.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

1. ما هو معيار ASTM للوح مونيل 400؟
ASTM B127 (ASME SB127) يحكم الصفيحة المدرفلة والصفائح والشرائح المدرفلة في UNS N04400. اذكر دائمًا سنة المراجعة التي تطلبها.

2. ما هي المواصفة القياسية التي تغطي قضبان وقضبان مونيل 400؟
ASTM B164 يغطي القضبان والقضبان والأسلاك (المشغولة على الساخن والبارد) لأشكال UNS N04400.

3. ما هي المواصفة القياسية التي يجب أن أرجع إليها لأنابيب مونيل 400 غير الملحومة؟
ASTM B165 (ASME SB165) هو المعيار النموذجي للأنابيب والأنابيب غير الملحومة في UNS N04400.

4. هل المونيل 400 قابل للمعالجة بالحرارة لزيادة القوة؟
رقم السبيكة 400 هو تقويتها بالعمل الباردوليس بالمعالجة الحرارية بالترسيب. تزداد القوة مع التشوه؛ ويستعيد التلدين الليونة.

5. ما مدى مقاومة المونيل 400 لمياه البحر؟
مقاوم للغاية؛ يستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مياه البحر المتدفقة (الأعمدة والمضخات والمبادلات الحرارية). إنها واحدة من السبائك المفضلة لمثل هذه الخدمة.

6. هل يعاني المونيل 400 من التشقق الإجهادي الإجهادي بالكلوريد (SCC)؟
إنه أقل عرضة للتأثر للكلوريد SCC مقارنةً بالعديد من أنواع الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، ولكن الظروف (درجة الحرارة، إجهاد الشد، البيئة) يمكن أن تسبب مشاكل. من أجل السلامة، راجع البيانات الخاصة بالتطبيق.

7. ما هي معادن الحشو الموصى بها للحام؟
يشيع استخدام سبائك حشو النيكل والنحاس (حشوات مونيل) أو قضبان حشو النيكل المتوافقة؛ اختر الحشو الذي يتناسب مع التآكل والمتطلبات الميكانيكية.

8. هل يمكن استخدام المونيل 400 في درجات حرارة عالية؟
نعم، الاستخدام شائع حتى 538 درجة مئوية تقريبًا (1000 درجة فهرنهايت) في الأجواء المؤكسدة للخدمة المحدودة، ولكن يجب التحقق من قوة درجات الحرارة العالية وسلوك الأكسدة لكل تصميم.

9. كيف يمكنني طلب الاختبار والشهادة من المطحنة؟
اطلب تقارير اختبار المطحنة (MTRs) التي توضح نتائج التحليل الكيميائي والاختبار الميكانيكي وفقًا لمعيار ASTM الذي أشرت إليه؛ اطلب إمكانية التتبع إلى رقم الحرارة. قم بتضمين أي اختبار إضافي للاختبار غير قابل للاختبار أو اختبار الضغط في أمر الشراء.

10. هل هناك معادلات أو بدائل حديثة؟
تعتمد البدائل على الخاصية الحرجة: بالنسبة للقوة الأعلى أو مقاومة الأحماض المؤكسدة ضع في اعتبارك سبائك النيكل والكروم أو سبائك النيكل المولي (مثل السبائك 625، السبائك 825). بالنسبة للحساسة من حيث التكلفة، ضع في اعتبارك الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج لبعض خدمات مياه البحر حيثما أمكن - ولكن تحقق من أداء التآكل الموضعي والتآكل الموضعي بعناية.