1. Materialkompatibilität und Sortenauswahl
Austenitische rostfreie Stähle (z. B. 304, 316L) sind am besten mit Monel 400 kompatibel. Ferritische und martensitische rostfreie Stähle haben einen höheren Kohlenstoffgehalt und eine höhere Härte, was zu einer höheren Rissempfindlichkeit und einer insgesamt schlechteren Schweißbarkeit führt. Daher werden sie selten zum direkten Schweißen unterschiedlicher Werkstoffe mit Monel 400 verwendet.
Das Hauptrisiko besteht in der Vermischung von Nickel-Kupfer- und Eisen-Chrom-Nickel-Systemen. Eine übermäßige Verdünnung von Eisen aus rostfreiem Stahl im Schweißgut führt zur Bildung spröder intermetallischer Phasen und erhöht die Tendenz zur Heißrissbildung.
2. Auswahl des Zusatzwerkstoffes
Das Kernprinzip besteht darin, Schweißzusätze auf Nickelbasis mit hoher Verdünnungstoleranz und ausgezeichneter Rissbeständigkeit anstelle von Edelstahlzusatzwerkstoffen oder passenden Monel 400-Zusatzwerkstoffen zu wählen.
Empfohlene Zusatzmetalle:
AWS A5.14 ERNiCu-7 (ähnlich Monel 400) kann für dünne Bleche und Verbindungen mit geringer Belastung verwendet werden, seine Toleranz gegenüber Eisenverdünnung ist jedoch begrenzt.
AWS A5.11 ENiCrFe-3 (Inconel 82-Füllstoff) wird am häufigsten empfohlen. Es hat einen hohen Chrom- und Eisengehalt, eine starke Beständigkeit gegen Heißrissbildung und interkristalline Korrosion und kann eine hohe Verdünnung durch Edelstahl aufnehmen, während gleichzeitig eine gute Duktilität und Korrosionsbeständigkeit erhalten bleiben.
ENiCrMo-3 (Typ Hastelloy C-276) wird für extreme Korrosionsumgebungen verwendet und bietet eine hervorragende Gesamt- und lokale Korrosionsbeständigkeit.
3. Schweißmethoden und Prozessparameter
Häufig angewandte Prozesse:WIG (GTAW), MIG (GMAW) und SMAW (Schutzgasschweißen). Aufgrund des stabilen Lichtbogens und des geringen Wärmeeintrags wird das WIG-Schweißen für Wurzellagen und Präzisionsverbindungen bevorzugt.
Steuerung der Wärmezufuhr: Nutzen Sie eine geringe Wärmezufuhr und eine hohe Schweißgeschwindigkeit, um die Verweilzeit bei hohen Temperaturen zu verkürzen, die Elementdiffusion zu reduzieren, intermetallische Ausfällungen zu unterdrücken und Schweißverzug und Kornwachstum zu minimieren.
Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur: Monel 400 hat im Vergleich zu Edelstahl eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei dünnen Blechen ist im Allgemeinen kein Vorwärmen erforderlich. Bei dicken Platten oder Niedrigtemperaturkonstruktionen nur auf 65–150 Grad vorheizen und die Zwischenlagentemperatur streng unter 150 Grad halten, um Heißrisse zu vermeiden.
Gasschutz: Verwenden Sie beim WIG/MIG-Schweißen hochreines Argon (99,99 % min.) als Schutzgas und Rückspülgas. Der Rückenschutz ist von entscheidender Bedeutung, um Oxidation, Porosität und Nickelverlust an der Schweißnahtwurzel zu verhindern, die die Korrosionsleistung beeinträchtigen würden.
4. Schweißvorgang und Nachbehandlung
Verdünnungsrate reduzieren:Stellen Sie sicher, dass die Schweißraupenform breit und flach ist, vermeiden Sie tiefes Eindringen und begrenzen Sie das Mischungsverhältnis der Grundmetalle. Eine übermäßige Eisenverdünnung verringert die Duktilität und Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht drastisch.
Sauberkeitsanforderung: Öl, Fett, Oxidablagerungen, Feuchtigkeit und Farbe aus der Schweißzone innerhalb von mindestens 20 mm der Nut entfernen. Verunreinigungen, die Schwefel, Phosphor, Blei und Zink enthalten, können schwere Heißrisse und Porosität verursachen.
Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT): Im Allgemeinen nicht empfohlen für unterschiedliche Schweißnähte von Monel 400 und austenitischem Edelstahl. PWHT kann die Ausfällung spröder Phasen fördern und die Eigenspannung erhöhen, kann jedoch die Gelenkleistung nicht wirksam verbessern. Für die meisten Betriebsbedingungen ist keine Spannungsentlastung erforderlich.
Überlegungen zur galvanischen Korrosion:Nach dem Schweißen kann der Potentialunterschied zwischen Monel 400 und Edelstahl zu galvanischer Korrosion in leitfähigen Elektrolyten führen. Maßnahmen wie die Beschichtungsisolierung, die Erhöhung des Kathodenflächenverhältnisses oder der Einsatz dielektrischer Dichtungen sollten bei der konstruktiven Gestaltung berücksichtigt werden.
