1. Zgodność materiałów i wybór gatunku
Austenityczne stale nierdzewne (np. 304, 316L) są najbardziej kompatybilne z Monel 400. Ferrytyczne i martenzytyczne stale nierdzewne mają wyższą zawartość węgla i wyższą twardość, co prowadzi do większej wrażliwości na pękanie i gorszej ogólnej spawalności, dlatego rzadko są używane do bezpośredniego spawania odmiennego z Monel 400.
Główne ryzyko wynika z mieszania układów niklowo-miedzianych i żelazowo-chromowo-niklowych. Nadmierne rozcieńczenie żelaza ze stali nierdzewnej w stopiwie spowoduje utworzenie kruchych faz międzymetalicznych i zwiększenie tendencji do pękania na gorąco.
2. Wybór metalu wypełniającego
Podstawową zasadą jest wybór materiałów spawalniczych na bazie niklu, charakteryzujących się dużą tolerancją rozcieńczania i doskonałą odpornością na pękanie, zamiast wypełniaczy ze stali nierdzewnej lub odpowiednich wypełniaczy Monel 400.
Zalecane spoiwa:
AWS A5.14 ERNiCu-7 (podobny do Monel 400) może być stosowany do cienkich blach i połączeń o niskim naprężeniu, ale jego tolerancja na rozcieńczenie żelaza jest ograniczona.
Najczęściej zalecanym jest AWS A5.11 ENiCrFe-3 (wypełniacz Inconel 82). Ma wysoką zawartość chromu i żelaza, dużą odporność na pękanie na gorąco i korozję międzykrystaliczną i może wytrzymać duże rozcieńczenia ze stali nierdzewnej, zachowując jednocześnie dobrą ciągliwość i odporność na korozję.
ENiCrMo-3 (typ Hastelloy C-276) jest stosowany w ekstremalnych środowiskach korozyjnych, zapewniając doskonałą odporność na korozję ogólną i miejscową.
3. Metody spawania i parametry procesu
Powszechnie stosowane procesy:TIG (GTAW), MIG (GMAW) i SMAW (spawanie łukiem metalowym w osłonie). Spawanie TIG jest preferowane w przypadku warstw graniowych i połączeń precyzyjnych ze względu na stabilny łuk i niski dopływ ciepła.
Kontrola dopływu ciepła: Zastosuj niski dopływ ciepła i dużą prędkość spawania, aby skrócić czas przebywania w wysokiej temperaturze, zmniejszyć dyfuzję pierwiastków, stłumić wytrącanie międzymetaliczne oraz zminimalizować odkształcenia spawania i wzrost ziaren.
Temperatura podgrzewania i międzyściegowa: Monel 400 ma wysoką przewodność cieplną i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej w porównaniu ze stalą nierdzewną. Ogólnie rzecz biorąc, podgrzewanie wstępne nie jest wymagane w przypadku cienkich płyt. W przypadku grubych płyt lub konstrukcji niskotemperaturowych rozgrzej wstępnie tylko do 65–150 stopni i ściśle kontroluj temperaturę międzyściegową poniżej 150 stopni, aby uniknąć pęknięć na gorąco.
Ochrona przed gazem: Do spawania TIG/MIG należy używać argonu o wysokiej czystości (99,99% min) jako gazu osłonowego i gazu płuczącego. Tylna ochrona ma kluczowe znaczenie, aby zapobiec utlenianiu, porowatości i utracie niklu w grani spoiny, co mogłoby pogorszyć właściwości korozyjne.
4. Operacja spawania i obróbka po spawaniu
Zmniejszyć stopień rozcieńczenia:Kontroluj kształt ściegu spawalniczego, aby był szeroki i płytki, unikaj głębokiej penetracji i ograniczaj stosunek mieszania metali nieszlachetnych. Nadmierne rozcieńczenie żelaza drastycznie zmniejszy ciągliwość i odporność spoiny na korozję.
Wymóg czystości: Usuń olej, smar, zgorzelinę tlenkową, wilgoć i farbę ze strefy spawania w odległości co najmniej 20 mm od rowka. Zanieczyszczenia zawierające siarkę, fosfor, ołów i cynk mogą powodować poważne pękanie na gorąco i porowatość.
Obróbka cieplna po spawaniu (PWHT): Ogólnie nie zalecana do spoin różnych Monel 400 i austenitycznej stali nierdzewnej. PWHT może sprzyjać wytrącaniu się kruchych faz i zwiększać naprężenia szczątkowe, ale nie może skutecznie poprawiać wydajności złącza. W większości warunków świadczenia usług odprężanie nie jest wymagane.
Uwzględnienie korozji galwanicznej:Po spawaniu różnica potencjałów pomiędzy Monel 400 a stalą nierdzewną może powodować korozję galwaniczną w elektrolitach przewodzących. Przy projektowaniu konstrukcyjnym należy uwzględnić takie środki, jak izolacja powłoki, zwiększenie współczynnika powierzchni katody lub zastosowanie uszczelek dielektrycznych.
