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Nickel-Legierung 400

Produktbeschreibung

Alloy 400, auch bekannt als UNS N04400 oder Monel 400, ist eine duktile Nickel-Kupfer-Legierung, die eine hervorragende Beständigkeit gegen verschiedene korrosive Bedingungen bietet. Es wird häufig in Umgebungen verwendet, die von leicht oxidierend bis neutral sowie unter mäßig reduzierenden Bedingungen reichen. Eines der bemerkenswerten Merkmale von Alloy 400 ist seine Beständigkeit gegen Korrosion durch eine Vielzahl von Substanzen, einschließlich Meerwasser, Dampf, Salz und Lauge. Dadurch eignet es sich besonders gut für Anwendungen in maritimen Umgebungen und anderen nichtoxidierenden Chloridlösungen. Die Legierung weist gute mechanische Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich auf und wird häufig in Anwendungen wie der chemischen Verarbeitung, der Schiffstechnik, der Kohlenwasserstoff- und petrochemischen Verarbeitung sowie in Anlagen zur Herstellung von Benzin, Süßwasser und Dampf eingesetzt. Es ist erwähnenswert, dass Alloy 400 eine relativ niedrige Korrosionsrate in fließendem Meerwasser aufweist, aber unter bestimmten Bedingungen anfällig für Spannungsrisskorrosion sein kann. Daher ist es wichtig, die spezifischen Betriebsbedingungen zu berücksichtigen und den Hersteller der Legierung oder einen Werkstoffingenieur zu konsultieren, um sich über ihre Eignung für eine bestimmte Anwendung zu informieren.

 
 

Anträge

  • Chemische Verarbeitungsanlagen – für den Einsatz in Fluor, Flusssäure, Fluorwasserstoff, Salzsäure, Schwefelsäure, neutralen und alkalischen Salzlösungen, Laugen und nicht oxidierenden Halogeniden und Trockenchlor.
  • Schiffskomponenten – Schiffbau, Ventile, Pumpen, Wellen und in Meer- und Brackwasser
  • Öl- und Gasförderung – Splash-Zones für Offshore-Strukturen und Sauergasanwendungen
  • Erzaufbereitung – Uranraffination und -trennung bei der Herstellung von Kernbrennstoffen
  • Erdölraffination – Alkylierungsanlagen, Rohöldestillierapparate, Rohrleitungen und Lagertanks
  • Energieerzeugung – Speisewassererhitzer und Dampferzeuger
  • Wasseraufbereitung – Soleheizungen und Verdampfer in Meerwasserentsalzungsanlagen

Normen

ASTM.................. Nr. B 127
ASME.................. SB 127
AMS................... 4544
Bundes............... QQ-N-281
 

Allgemeine Eigenschaften

Alloy 400 (UNS N04400) ist eine Nickel-Kupfer-Legierung mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen. Es ist beständig gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion und weist eine hohe Festigkeit und Zähigkeit über einen weiten Temperaturbereich auf.
Die Legierung wird in vielen korrosiven Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der Schifffahrt und in der chemischen Verarbeitungsindustrie. Alloy 400 lässt sich leicht durch konventionelle Verarbeitungsverfahren herstellen.
Die Legierung 400AR wird im gewalzten Zustand hergestellt, um höhere Festigkeitsanforderungen zu erfüllen

Chemische Analyse

Gewicht % (alle Werte sind maximal, sofern nicht anders angegeben)

 

 

 

 

Nickel (plus Kobalt)

63,0 min.-70,0 max.

Eisen

2.50

Kupfer

28,0 min.-34,0 max.

Schwefel

0.024

Kohlenstoff

0.3

Silizium

0.5

Mangan

2.0

 

 

Physikalische Eigenschaften

Dichte

0,318 lbs/in3
8,80 g/cm3

Spezifische Wärme

0,102 BTU/lb-°F (68 °F)
427 J/kg-°K (20 °C)

Elastizitätsmodul

26,4 x 103 ksi (68 °F)
182 GPa (20 °C)

 

Wärmeleitfähigkeit 200 °F (100 °C)

150 BTU/h/ft2/ft/°F (68 °F)
22,0 W/m-°K (20 °C)

Schmelzbereich

2370 – 2460 °F
1300 – 1350°C

Elektrischer Widerstand

307 Mikrohm in bei 70°C
0,511 Mikrohm-cm bei 21°C
 
Mittlere lineare Ausdehnung

Temperatur

Mittlere lineare Ausdehnung

°F

°C

in/in/°F x 10-6

um/m•°C

-320

-200

-300

-180

6.1

11.1

-200

-130

6.4

11.4

-100

-70

6.7

12.1

70

21

200

100

7.7

14.2

400

200

8.6

15.2

600

300

8.8

15.7

800

400

8.9

16.1

1000

500

9.1

16.3

1200

600

9.3

16.6

1400

700

9.6

17.0

1600

800

9.8

17.4

1800

900

Nr. 10,0 Mrd.

17.7

2000

1000

Nr. 10,3 Mrd.

18,1 Mrd.

a) geglühtes Material, b) extrapoliertes Material

Mechanische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften der Legierungen 400 und 400AR bei Nenntemperatur bei Raumtemperatur

FORM UND ZUSTAND

Streckgrenze
0,2 % Ausgleich

Zugfestigkeit

Dehnung, %

Härte

Ksi

Mpa

Ksi

Mpa

Brinell
(3000 kg)

Rockwell
B

Teller

 

 

 

 

 

 

 

Warmgewalzt, gewalzt

40-75

276-517

75-95

517-655

45-30

125-215

70-96

Warmgewalzt, geglüht

28-50

193-345

70-85

482-586

50-35

110-140

60-76

Nickel Alloy 400/400AR
Korrosionstests von Anlagen bei der Lagerung von handelsüblicher 60-65%iger Flusssäure

MATERIAL

Korrosionsrate, mpy (mm/a)

Legierung 400

22 (0.56)

Nickel 200

>200 (5,08 >)

Legierung 600

150 (3.81)

Edelstahl AISI 304

>210 (5.33)b >

AISI 316 Edelstahl

>190 (4,83 >) b

Baustahl

>170 (4,32)

(a) Die Säure enthält 1,5-2,5 % Fluosilizsäure, 0,3-1,25 % Schwefelsäure und 0,01-0,03 % Eisen. Prüflinge, die in Lösung in einem Lagertank eingetaucht sind. Temperatur, 60-80 °F (15-27 °C); Dauer des Tests: 28 Tage.
b) Probe während der Prüfung vollständig zerstört.

Nickel Alloy 400/400AR

Beständigkeit von Nickellegierungen gegen Aufprallangriff durch Meerwasser bei 150 ft/sec (45,7 m/s)

LEGIERUNG

Korrosions-/Erosionsrate

 

MPY

mm/a

Legierung 625

Null

Null

Legierung 825

0.3

0.008

Legierung K-500

0.4

0.01

Legierung 400

0.4

0.001

Legierung 200

40

1.0

 

Fertigungsdaten

Alloy 400 lässt sich leicht durch konventionelle Verarbeitungsverfahren herstellen.
Warmbearbeitung
Alloy 400 ist ein relativ weiches Material, das für die Warmumformung in nahezu jede Form empfänglich ist. Der Temperaturbereich der Warmumformung liegt zwischen 649 und 1177 °C (1200 - 2150 °F). Für starke Reduzierungen beträgt der empfohlene Temperaturbereich 927 – 1177 °C (1700 – 2150 °F). Lichtreduzierungen sind bei Temperaturen von bis zu 649 °C (1200 °F) möglich. Das Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und einer geringeren Korngröße.

Kaltumformung

Alloy 400 lässt sich mit praktisch allen Kaltfertigungsverfahren leicht kaltumformen. Die Kaltumformung sollte an geglühtem Material durchgeführt werden. Die Legierung hat eine etwas höhere Kaltverfestigungsrate als Kohlenstoffstahl, aber nicht so hoch wie Edelstahl 304.

Zerspanung

Alloy 400 kann mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen zu Standardgeschwindigkeiten bearbeitet werden. Die Oberflächenschnittgeschwindigkeiten sollten im Vergleich zu Kohlenstoffstahl aufgrund der hohen Kaltverfestigungsrate der Legierung niedrig sein.

Schweißen

Die Legierung 400 kann mit herkömmlichen Schweißverfahren mit sich selbst oder unterschiedlichen Metallen verschweißt werden. Dazu gehören konventionelle oder Heißdraht-GTAW (WIG), Plasmalichtbogen, GMAW (MIG/MAG) und SMAW (MMA). Die Wahl des Schweißprodukts hängt von den zu schweißenden Materialien und der Umgebung ab, in der es hergestellt wird.