Monel K500 Nickel-Based Alloy Welding Rod การเชื่อมโยง

Monel K500 สามารถเชื่อมได้ และรอยต่อจะมีความแข็งแรงไม่เท่ากับโลหะผสมที่เชื่อมเข้าด้วยกัน นั่นไม่ใช่ข้อบกพร่องในกระบวนการ เป็นคุณสมบัติของโลหะเติมที่แนะนำสำหรับงานนี้เท่านั้น และเป็นสิ่งแรกที่ผู้ผลิตต้องทราบก่อนที่แบบจะถูกกำหนด

เหตุผลอยู่ในประโยคเดียวที่ตีพิมพ์ โลหะเติมที่ใช้สำหรับโลหะผสมนี้ไม่สามารถแข็งตัวด้วยการอบชุบและเมื่อใช้เชื่อม Monel K500 จะมีความแข็งแรงน้อยกว่าโลหะฐาน Monel K500 ได้รับความแข็งแรงจากการอบชุบด้วยความร้อนที่ตกตะกอนอนุภาคทั่วทั้งวัสดุ โลหะเติมที่เข้ากันได้มีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายกัน แต่ไม่มีการตอบสนองต่อการอบชุบที่ใช้งานได้ ดังนั้นการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมจะทำให้โลหะฐานรอบรอยเชื่อมแข็งตัว และปล่อยให้โลหะเชื่อมอยู่ที่เดิม

มีการแนะนำโลหะเติมหนึ่งชนิดสำหรับการเชื่อมโลหะผสมนี้ และได้รับการกำหนดในระบบการจำแนกประเภททั้งหมดที่ผู้ซื้ออาจสั่งซื้อ ลวดเดียวกันนี้ใช้ได้กับทั้งหมด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการสอบถามที่อ้างอิงระบบหนึ่งและใบรับรองโรงสีที่อ้างอิงอีกระบบหนึ่งจึงสามารถอธิบายผลิตภัณฑ์เดียวกันได้

ตัวเลขสองตัวนั้นง่ายต่อการสลับและควรแยกออกจากกันครั้งเดียว โลหะเติมคือ 2.4377 โลหะฐานคือ 2.4375 แตกต่างกันที่ตัวเลขสุดท้าย และเป็นวัสดุที่แตกต่างกัน

ตัวเลขสองตัวด้านล่างมาจากเอกสารสองฉบับที่แตกต่างกัน และการนำมาวางเคียงข้างกันคือเหตุผลทั้งหมดที่หน้านี้มีอยู่ หนึ่งคือขั้นต่ำที่โลหะเติมต้องส่งมอบ อีกอันคือขั้นต่ำที่โลหะฐานต้องส่งมอบในสภาวะที่ชิ้นส่วนส่วนใหญ่ซื้อมา

ชั้นโลหะเชื่อมรับประกันที่ครึ่งหนึ่งของความต้านแรงดึงของแท่งที่อบชุบแข็งที่มันเชื่อม และช่องว่างจะไม่ถูกปิดโดยสิ่งใดก็ตามที่ทำหลังการเชื่อม คำอธิบายที่ตีพิมพ์ของชั้นโลหะเชื่อมคือคุณสมบัติคล้ายกับ Monel alloy 400 ซึ่งเป็นวิธีคิดที่ถูกต้อง: รอยเชื่อม K500 ประกอบด้วยบริเวณของวัสดุระดับ alloy 400 วิ่งผ่าน

ผลที่ตามมาสองประการสำหรับแบบร่าง รอยต่อที่เชื่อมใน K500 จะต้องวางไว้ในตำแหน่งที่การออกแบบอนุญาตให้มีบริเวณที่มีความแข็งแรงต่ำ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ห่างจากส่วนที่มีความเค้นสูงสุด และที่ซึ่งความแข็งแรงที่อบชุบเต็มที่ต้องข้ามรอยต่อ รอยต่อจะต้องทำด้วยวิธีที่ไม่พึ่งพาโลหะเติม หรือชิ้นส่วนจะต้องได้รับการออกแบบใหม่เพื่อหลีกเลี่ยงรอยต่อ

คำแนะนำโลหะผสมที่ตีพิมพ์อยู่เคียงข้างกันและไม่ขัดแย้งกัน แม้ว่าทั้งสองจะอ่านเหมือนอาจจะขัดแย้งกันก็ตาม โบรชัวร์โลหะผสมระบุว่าสามารถผลิตรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงของโลหะฐานที่อบชุบแข็งได้หากใช้การอบชุบหลังการเชื่อม ซึ่งเป็นข้อความเกี่ยวกับชุดประกอบ แผ่นข้อมูลโลหะเติมระบุว่าโลหะเชื่อมไม่สามารถแข็งตัวด้วยการอบชุบได้ ซึ่งเป็นข้อความเกี่ยวกับชั้นโลหะเชื่อม ทั้งสองอย่างถูกต้อง: โลหะฐานรอบรอยเชื่อมจะฟื้นความแข็งแรงที่อบชุบแล้วเมื่อชุดประกอบที่เชื่อมถูกอบชุบ และชั้นโลหะเชื่อมจะไม่เป็นเช่นนั้น

นี่คือส่วนของกระบวนการที่มักจะถูกบีบอัด และการบีบอัดจะทำให้ชิ้นส่วนที่ล้มเหลวในการตรวจสอบหรือล้มเหลวในช่วงต้นของการใช้งาน ลำดับที่ตีพิมพ์สำหรับส่วนประกอบ K500 ที่เชื่อมมีการอบอ่อนระหว่างการเชื่อมและการอบชุบ ซึ่งหมายถึงการดำเนินการความร้อนสามครั้งทั้งหมด

ขั้นตอนการอบอ่อนมีผลที่สองซึ่งขยายไปไกลกว่ารอยเชื่อม ชิ้นส่วนทั้งหมดของชุดประกอบจะผ่าน 850 ถึง 900 °C และจากนั้นผ่านวงจรการอบชุบแข็ง ดังนั้นสิ่งอื่นใดที่เชื่อมเข้ากับการผลิตเดียวกันจะต้องทนต่อทั้งสองอย่าง ปะเก็น ซีล ข้อต่อแบบสลัก หรือส่วนแทรกที่ไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิเหล่านั้นได้จะต้องติดตั้งหลังจากการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งเป็นการตัดสินใจเกี่ยวกับเส้นทางและไม่ใช่การเชื่อม และควรตัดสินใจตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ

คำแนะนำที่ตีพิมพ์ยังเตือนถึงทิศทางอื่น วัสดุที่อบชุบเกินแล้วไม่สามารถกู้คืนได้ด้วยการอบชุบเพิ่มเติม: ชิ้นส่วนจะต้องได้รับการอบอ่อนแบบสารละลายที่ 1,800 ถึง 1,900 °F เพื่อละลายตะกอนอีกครั้งและอบชุบอีกครั้ง และประโยชน์ของการทำงานเย็นใดๆ จะสูญเสียไปในการอบอ่อนนั้น ดังนั้นชุดประกอบที่เชื่อมซึ่งสัมผัสกับอุณหภูมิเป็นเวลานานเกินไปจึงไม่มีเส้นทางกลับสู่สภาวะที่ออกแบบไว้

ลวดเชื่อมหุ้มเป็นอีกครึ่งหนึ่งของช่วง และได้รับการกำหนดด้วยคำนำหน้า EN ไม่ใช่ ER คำนำหน้าทั้งสองไม่สามารถใช้แทนกันได้และไม่ใช่สำหรับกระบวนการเดียวกัน: เกรด ER เป็นลวดเปลือยและแท่งสำหรับงานที่ใช้แก๊สป้องกัน และเกรด EN เป็นลวดเชื่อมหุ้มสำหรับอาร์คโลหะด้วยมือ ตารางด้านล่างจับคู่ลวดเชื่อมหุ้มแต่ละชนิดกับโลหะฐานที่ใช้

การแก้ไขสามประการที่ควรนำไปใช้จากตารางนั้น เนื่องจากหน้าตีพิมพ์ผิดพลาดทั้งหมด Monel 400 คือN04400; N02200 คือ Nickel 200 ซึ่งเป็นโลหะผสมที่แตกต่างกันและตระกูลที่แตกต่างกัน Alloy 825 คือIncoloy 825 ไม่ใช่ Inconel เนื่องจากเกรด Incoloy เป็นตระกูลนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียม และลวดเชื่อมหุ้มสำหรับ 254SMO คือ ENiCrMo-3 ซึ่งเป็นการกำหนดเดียวกันที่ใช้สำหรับ Inconel 625 เนื่องจากโลหะเติมถูกเลือกตามองค์ประกอบทางเคมีของรอยต่อและไม่ใช่ตามชื่อโลหะฐาน

เหตุผลหนึ่งที่ Monel K500 ถูกระบุคือมันไม่ใช่แม่เหล็ก และส่วนประกอบที่เชื่อมอาจสูญเสียคุณสมบัตินั้นที่รอยต่อ คำอธิบายที่ตีพิมพ์ของโลหะผสมคือมันไม่ใช่แม่เหล็กจนถึงอุณหภูมิ −100 °C ในสภาวะที่อบชุบแข็ง โดยมีค่าสภาพซึมซาบได้ทางแม่เหล็กสัมพัทธ์ที่อุณหภูมิห้องเท่ากับ 1.0015 หรือน้อยกว่า โลหะเชื่อมมีคุณภาพต่ำกว่าในแง่นี้ และเหตุผลคือประโยคที่ยกมาแล้ว: ชั้นโลหะเชื่อมมีคุณสมบัติคล้ายกับ Monel alloy 400

Alloy 400 เป็นเกรดนิกเกิล-ทองแดงเพียงชนิดเดียวที่มีอุณหภูมิ Curie อยู่ในช่วงอุณหภูมิแวดล้อม ช่วงที่ตีพิมพ์คือ 21 ถึง 49 °C พร้อมหมายเหตุประกอบว่าค่านี้ได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบทางเคมี ดังนั้นบางชุดอาจเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่บางชุดอาจไม่เป็นเช่นนั้น ตามข้อความที่ตีพิมพ์ว่าชั้นโลหะเชื่อมมีพฤติกรรมเหมือน alloy 400 รอยเชื่อม K500 ที่ทำด้วยโลหะเติมนี้จะมีบริเวณที่มีพฤติกรรมทางแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้องไม่แน่นอนเท่ากับโลหะฐานรอบๆ

สำหรับส่วนประกอบที่มีวัตถุประสงค์ทั้งหมดคือเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนเซ็นเซอร์แม่เหล็ก จะต้องจัดการอย่างจงใจและไม่ถือเป็นเรื่องปกติ ตัวเลือกที่เป็นไปได้คือการวางรอยต่อให้ห่างจากเซ็นเซอร์ การกำหนดให้ตรวจสอบค่าสภาพซึมซาบได้ทางแม่เหล็กของส่วนประกอบที่เสร็จสมบูรณ์และไม่ใช่เฉพาะโลหะฐาน หรือหลีกเลี่ยงการเชื่อมในบริเวณที่ไวต่อแสงโดยสิ้นเชิง ใบสั่งซื้อที่ระบุโลหะฐานและเงียบเกี่ยวกับรอยต่อไม่ได้ระบุคุณสมบัติที่สำคัญ

คำแนะนำการผลิตที่ตีพิมพ์สำหรับตระกูลนี้มีความเข้มงวดเป็นพิเศษเกี่ยวกับโรงงาน และเหตุผลคือนิกเกิลอัลลอยด์ไม่ทนต่อการปนเปื้อนที่เหล็กกล้าคาร์บอนทนทานโดยไม่มีผลกระทบ

ERNiCu-7 สำหรับการเชื่อมด้วยทังสเตนแก๊ส, การเชื่อมด้วยอาร์คโลหะแก๊ส และการเชื่อมใต้น้ำ, ยังกำหนดเป็น AWS A5.14 ERNiCu-7 และ UNS N04060, ด้วยชื่อการค้า Monel Filler Metal 60 ลวดเชื่อมหุ้มที่เทียบเท่าสำหรับการเชื่อมด้วยมือคือ ENiCu-7 การกำหนดของเยอรมันคือ SG-NiCu30MnTi ที่หมายเลขวัสดุ 2.4377 และการกำหนดสากลคือ SNi4060 หรือ NiCu30Mn3Ti

ไม่ ข้อความที่ตีพิมพ์คือโลหะเชื่อมไม่สามารถแข็งตัวด้วยการอบชุบและมีความแข็งแรงน้อยกว่าโลหะฐานเมื่อใช้เชื่อม K500 ตัวเลขทำให้ช่องว่างมีขนาดที่แน่นอน: โลหะเติมถูกกำหนดให้มีความต้านแรงดึงขั้นต่ำ 70,000 psi หรือ 483 MPa ในขณะที่แท่ง K500 ที่อบชุบแข็งถูกกำหนดให้มีค่าขั้นต่ำ 140 ksi หรือ 965 MPa ชั้นโลหะเชื่อมรับประกันที่ครึ่งหนึ่งของความแข็งแรงของแท่งที่มันเชื่อม และไม่มีการอบชุบหลังการเชื่อมใดๆ ที่จะปิดช่องว่างนั้น

มันทำให้โลหะฐานรอบรอยเชื่อมแข็งแรงขึ้น ไม่ใช่โลหะเชื่อม คำแนะนำโลหะผสมที่ว่าสามารถผลิตรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงของโลหะฐานที่อบชุบแข็งได้หากใช้การอบชุบหลังการเชื่อม เป็นการอธิบายชุดประกอบ ข้อความในแผ่นข้อมูลโลหะเติมที่ว่าโลหะเชื่อมไม่สามารถแข็งตัวด้วยการอบชุบได้ เป็นการอธิบายชั้นโลหะเชื่อม ทั้งสองอย่างถูกต้อง และการอ่านอย่างแรกเป็นการอธิบายโลหะเชื่อมคือข้อผิดพลาดที่ความแตกต่างนี้มีไว้เพื่อป้องกัน

เชื่อมชิ้นส่วนโดยให้โลหะฐานอยู่ในสภาวะอบอ่อนแบบสารละลาย จากนั้นอบอ่อนส่วนประกอบที่เชื่อมระหว่าง 850 ถึง 900 °C พร้อมกับการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วที่สุด จากนั้นอบชุบแข็ง ช่วงการอบชุบแข็งที่ตีพิมพ์คือ 580 ถึง 610 °C โดยใช้เวลา 4 ถึง 16 ชั่วโมงสำหรับแท่งและชิ้นส่วนตีขึ้นรูป การทำให้เย็นในเตาอบที่ประมาณ 12 °C ต่อชั่วโมงลงไปที่ 480 °C และจากนั้นทำให้เย็นในอากาศ การอบอ่อนระหว่างการเชื่อมและการอบชุบแข็งเป็นขั้นตอนที่มักจะถูกละเลยมากที่สุด

ไม่ควรทำ คำแนะนำที่ตีพิมพ์คือให้หลีกเลี่ยงการเชื่อมวัสดุที่อบชุบแข็งเนื่องจากความเหนียวลดลงอย่างมาก ลำดับที่ได้ผลคือการเชื่อมในสภาวะอบอ่อนและใช้การอบชุบแข็งหลังจากนั้น ในกรณีที่ชิ้นส่วนได้รับการอบชุบแล้วและต้องการเชื่อม ตัวเลือกคือการลบการอบชุบโดยการอบอ่อนแบบสารละลายก่อน หรือเปลี่ยนการออกแบบรอยต่อ

ENiCu-7 ซึ่งเป็นลวดเชื่อมหุ้มสำหรับตระกูลนิกเกิล-ทองแดง และใช้หมายเลขการกำหนดเดียวกันกับลวดเปลือยที่ใช้สำหรับ K500 หน้าตีพิมพ์เกี่ยวกับหัวข้อนี้ให้ Monel 400 เป็น N02200 หมายเลข UNS ที่ถูกต้องคือ N04400 N02200 คือ Nickel 200 ซึ่งเป็นนิกเกิลบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์และเป็นวัสดุที่แตกต่างกัน

Monel K500 เชื่อมด้วยโลหะเติม นิกเกิล-ทองแดง กำหนดเป็น ERNiCu-7 เป็นลวดเปลือย และ ENiCu-7 เป็นลวดเชื่อมหุ้ม โดยมีหมายเลขวัสดุ 2.4377 เทียบกับ 2.4375 สำหรับโลหะฐาน โลหะเติมนั้นไม่สามารถแข็งตัวด้วยการอบชุบได้ ดังนั้นชั้นโลหะเชื่อมจึงรับประกันที่ 70,000 psi หรือ 483 MPa เทียบกับขั้นต่ำ 140 ksi หรือ 965 MPa ของแท่งที่อบชุบแข็งที่มันเชื่อม ดังนั้นรอยต่อจึงเป็นบริเวณที่อ่อนแอที่สุดในส่วนประกอบโดยการออกแบบ ไม่ใช่โดยข้อผิดพลาด และจะต้องวางไว้ตามนั้น ลำดับที่ถูกต้องคือสามขั้นตอนความร้อนและไม่ใช่สอง: เชื่อมในสภาวะอบอ่อนโดยรักษาอุณหภูมิระหว่างชั้นไว้ต่ำกว่า 120 °C, อบอ่อนระหว่าง 850 ถึง 900 °C, จากนั้นอบชุบแข็งที่ 580 ถึง 610 °C สภาพแวดล้อมการทำงาน เครื่องมือ และระบบการทำความสะอาดมีความสำคัญมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน เนื่องจากโลหะผสมไม่ทนต่อการปนเปื้อน

วัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการเชื่อม นิกเกิล-ทองแดง และโลหะฐานที่เข้ากันได้ จัดส่งจากฉางโจว มณฑลเจียงซู ในรูปแบบลวดเปลือยและลวดเชื่อมหุ้มตามที่อธิบายไว้ข้างต้น จากโรงงานที่ได้รับการรับรอง ISO 9001 และได้รับการตรวจสอบโดย SGS ส่งวัสดุฐาน กระบวนการ และไม่ว่ารอยต่อจะต้องรับความแข็งแรงที่อบชุบแล้วหรือไม่ และโลหะเติมและลำดับจะตามมาจากสามคำตอบนี้

1. เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ Special Metals สำหรับ MONEL Filler Metal 60 แหล่งที่มาของโลหะเติมและโลหะฐานที่ตั้งใจไว้ ข้อความที่ว่าโลหะเชื่อมไม่สามารถแข็งตัวด้วยการอบชุบและมีความแข็งแรงน้อยกว่า K500 เมื่อใช้เชื่อมกับมัน ความคล้ายคลึงของโลหะที่เชื่อมกับ alloy 400 ความต้านแรงดึงขั้นต่ำ 70,000 psi และการยืดตัว 30 %, องค์ประกอบทางเคมีที่จำกัด รายการการกำหนดประเภทข้าม AWS, ASME, BS, DIN และ ISO, ชั้นกั้นที่แนะนำสำหรับสภาวะการเชื่อมด้วยอาร์คโลหะแก๊สบางประเภท, ฟลักซ์การเชื่อมใต้น้ำ, และขนาดที่มีจำหน่ายและความยาวตรง
2. เอกสารข้อมูล VDM Metals สำหรับ Alloy K-500, Nicorros Al แหล่งที่มาสำหรับส่วนการเชื่อม: ข้อกำหนดว่าวัสดุต้องอยู่ในสภาวะอบอ่อนแบบสารละลายสำหรับการเชื่อม, อุณหภูมิระหว่างชั้นสูงสุด 120 °C, คำแนะนำให้อบอ่อนระหว่าง 850 ถึง 900 °C หลังการเชื่อมและก่อนการอบชุบแข็ง, ช่วงและเวลาการอบชุบแข็ง, ข้อกำหนดการป้องกันราก, เทคนิคแบบพัลส์, ข้อกำหนดการทำความสะอาดและสถานที่ทำงาน, ข้อจำกัดของเครื่องมือและเครื่องจักร, การกำจัดความร้อนสี และลำดับการดอง, และข้อความที่ว่าโลหะผสมไม่ใช่แม่เหล็กจนถึงลบ 100 °C ในสภาวะที่อบชุบแข็ง
3. เอกสารข้อมูลเดียวกัน เกี่ยวกับการอบชุบแข็งและการจำกัด แหล่งที่มาของช่วง 580 ถึง 610 °C, การคงสภาพ 4 ถึง 16 ชั่วโมงสำหรับแท่งและชิ้นส่วนตีขึ้นรูป, อัตราการทำให้เย็นในเตาอบประมาณ 12 °C ต่อชั่วโมงถึง 480 °C, และวงจรที่สั้นลงที่ 640 °C
4. ASTM B865, แท่ง, แท่ง, ลวด และชิ้นส่วนตีขึ้นรูปโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดง-อะลูมิเนียมที่ตกตะกอนแข็ง แหล่งที่มาของค่าความต้านแรงดึง, ความแข็งแรงคราก และการยืดตัวขั้นต่ำสำหรับแท่งและแท่งที่อบชุบแข็งที่ใช้ในการเปรียบเทียบชั้นโลหะเชื่อมกับโลหะฐาน
5. เอกสารทางเทคนิค Special Metals SMC-062, MONEL alloy K-500 แหล่งที่มาของคำแนะนำว่าควรหลีกเลี่ยงการเชื่อมวัสดุที่อบชุบแข็งเนื่องจากความเหนียวลดลงอย่างมาก, ว่าสามารถผลิตรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงของโลหะฐานที่อบชุบแข็งได้หากใช้การอบชุบหลังการเชื่อม, ว่าวัสดุที่อบชุบเกินแล้วจะต้องได้รับการอบอ่อนแบบสารละลายก่อนที่จะอบชุบอีกครั้ง, และช่วงอุณหภูมิ Curie ที่ระบุสำหรับ alloy 400
6. เอกสารทางเทคนิค Special Metals SMC-053, MONEL alloy 400 แหล่งที่มาของช่วงอุณหภูมิ Curie 21 ถึง 49 °C, หมายเหตุว่าอยู่ในช่วงอุณหภูมิแวดล้อม ดังนั้นบางชุดจึงเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง และหมายเลข UNS N04400 สำหรับโลหะผสมนั้น
7. บันทึกการจัดส่งที่ถือครองสำหรับ DLX Alloy ครอบคลุมวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการเชื่อม นิกเกิล-ทองแดง และโลหะฐาน แหล่งที่มาของรูปแบบที่จัดจำหน่าย

ทุกอย่างข้างต้นเป็นค่าที่ตีพิมพ์สำหรับเกรดที่ระบุ และไม่มีสิ่งใดเป็นเกณฑ์การยอมรับสำหรับการผลิตเฉพาะ สิ่งที่รอยต่อจะไปถึงขึ้นอยู่กับสภาวะของโลหะฐาน การออกแบบรอยต่อ ความร้อนที่ป้อนเข้า และลำดับการอบชุบด้วยความร้อนรวมกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกระบวนการจึงได้รับการรับรองบนชุดประกอบและไม่ใช่บนลวด สำหรับอุณหภูมิ Curie ของโลหะฐาน แหล่งที่ตีพิมพ์สองแหล่งแตกต่างกันเล็กน้อย ตัวเลขข้างต้นอ้างอิงถึงแหล่งที่มาที่แต่ละแหล่งมาจาก