Monel400合金的成分(质最分数)为:67%镍、28%铜以及铁、锰、硅和其他元素的含最为5%;熔点1349℃，密度8.9g/m3，抗拉强度448Mpa，伸长率50%。焊接施工中主要存在以下问题:在焊接中，由于蒙乃尔在一个温度区间形成一个互熔合金而凝固。这样就使得金属的流动性相当差，并且由于其熔点高、导热性差，造成过热区高温停留时间过长，使其过热区出现粗大晶粒，就很可能使枝晶缩松在晶界处形成，使焊缝接头的塑性严重下降。

    蒙乃尔合金容易吸收气体(主要吸H2、CO等气体)，在焊接完成后，如果被吸收的气体不能及时的扩散出去，就会形成分散气孔，造成类似“马蜂窝”式的缺陷，甚至有贯穿整个焊缝的可能。蒙乃尔合金的焊接，当含碳量和含硅量增加时，焊接性能很差，当含硅量达1.5%以上时，就不大好施焊了。而硫、磷及低熔点金属以液态薄膜的形式存在于界面，形成很大的收缩力，导致热裂纹倾向严重。并且蒙乃尔导热系数小，线膨胀系数小，在焊接局部加热和冷却的条件下。焊缝表面成形不良对焊缝性能的影响在常温或高温工况下表现不明显，但在低温工况下，其成形不良所造成的应力集中对焊缝低温性能的影响不亚于焊缝内部质量的影响。

一、焊接工艺

 焊接方法及设备的选择根据以上焊接性分析，蒙乃尔的焊接应采用惰性气体保护焊，并采用小电流，冷焊的方法，以提高热输人，减小高温停留时间，防止粗大晶体的形成闭。根据蒙乃尔管线的施工特点以及项目部现有的设备条件，选择了钨极亚弧焊方法，采用直流正接，焊机选用美国Miler400ST型。

 焊接接头形式和坡口形式的选择由于我们焊接的是蒙乃尔管件，接头形式主要是对接和角接。根据经验，在管件厚度小于2mm时，不用开坡口。但是，由于蒙乃尔材料的流动性差，线膨胀系数小，所以我们施工中开单面80°坡口，目的是改变树状晶的结晶方向，分散低熔点共晶的分布，减小热应力.防止热裂纹产生。

 焊接工艺参数的选择根据蒙乃尔的材料特点，应采用小电流，焊接电流为55～85A;又由于材料的流动性差，采用不摆动或微摆动，这样有利于焊缝的成型。

二、焊接操作方法

 焊前清理，在高温下，蒙乃尔合金易受S、P、Pb和其它一些低熔点物质的作用而引起脆化，而在加工过程中避免这些杂物的站污几乎不可能，所以焊前应对金属表面进行彻底的清理，而且要保证坡口平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

 焊接坡口两边20 mm处应用钢丝刷或磨光机处理干净.直至露出金属光泽，并用丙酮擦洗坡口和焊丝，以防止焊缝中氢气和硫、磷杂质的残留。

 焊接前应按照正确的方法进行点固。因蒙乃尔合金膨胀系数小，流动性差，接头须提供足够的空间用于金属填充，焊缝间隙设定为2～3mm，点固后应把点固处用钢丝刷处理干净。焊接时保护气体流量为正面10～15L/min.背面10～15L/min，气体纯度〕99.9%，以防止空气进入焊缝形成气孔；而且焊接前一定要先将原管道内残留空气用氮气赶尽后才能开始焊接气否则难以保证焊缝根部的质量。必要时还可以在焊把后面增加一个氮气拖罩，流量为15～20L/min，以增强正面焊缝焊把后面的保护效果。

 焊接应从点固端开始，采用左焊法，焊机倾角约70°，焊机微摆或不摆，以控制焊缝形状。开始焊时焊速稍慢，以后适当加快。焊接过程应注意控制焊缝成形，如发现气孔应及时回弧烧熔并消除。

  根据JB708-2000及GB50236-98推荐，蒙乃尔氮弧焊可以选择ERNICu-7焊丝。为了很好的区分推荐焊丝与常用焊丝的焊接性，我们用上述选定的焊接工艺和操作方法，采用不同的焊接材料(H1Cr24Ni13、HS201和ERNICu-7焊丝)分别对蒙乃尔管与不锈钢管、蒙乃尔管与碳钢管、蒙乃尔管与蒙乃尔管进行焊接试验。焊后焊缝外观进行渗透检测(PT)，内部进行射线检测(RT)，并进行截面宏观晶相试验、强度及气密性试验。可见，焊接蒙乃尔合金采用不锈钢焊丝H1Cr24NII3不能满足焊接性要求，因为该焊丝与母材性能上存在很大差异，并且，根据焊接惯例，焊接时应该采用低组配，焊丝H1Cr24Ni13强度很高，并且收缩性比蒙乃尔材料要好，所以焊接时在蒙乃尔一侧出现大量的裂纹;采用紫铜焊丝HS201后缺陷明显减小，是由于HS201有很好的延展性能。

 对Monel400合金管件进行对接接头的手工钨极氢弧焊试验及不同工艺条件下焊道形状参数的测定，结果表明:在通常的焊接工艺条件下，焊缝中容易产生气孔、未焊透及未熔合，焊道的熔深、熔宽较小，堆高较大。分析其原因，除了焊接材料使用上的问题外，还与该合金的热物理性能及焊道的成形特点有关。鉴于此我们提出以下措施:

 为了解决焊缝裂纹和成型问题，施工过程中，焊接蒙乃尔材料的关键是采用比一般钢材较大的坡口角度，改变焊缝住状晶的结晶方向，防止热裂纹产生;并且应采用小电流，合适的线能量，正确选用焊材，尽量一次性焊完一道焊缝以减少接头数量，这样可以解决焊接裂纹问题。

 利用不摆动或微摆动的方式，施焊时，用氮气把残余在管道内的空气赶走，并且增加正、背面盆气的纯度和流量(有的情况下要增设氮气拖罩)，防止气孔的形成，使焊缝成型达到最佳效果。

 加强焊前清理工作，彻底清除焊件表而的氧化物和其它污染物中的硫和磷，以避免引起夹渣及焊缝成型不良，并可减少焊缝气孔气体的来源。

 可以看出，只要选择正确的接头坡口型式、合适的焊接材料、合理的焊接规范，采用手工钨极氮弧焊是可以达到蒙乃尔与蒙乃尔、不锈钢(碳钢)接头的强度及气密性的要求的，同时也能够满足产品的使用要求。