Въведение
При производството на химическо и петролно оборудване, за да се спести скъп никел, стоманата често се заварява към никел и сплави.
Основните проблеми на заваряването
При заваряване основните компоненти в заваръчния шев са желязо и никел, които са способни на безкрайна взаимна разтворимост и не образуват интерметални съединения. Като цяло съдържанието на никел в заваръчния шев е сравнително високо, така че в зоната на топене на заваръчното съединение не се образува дифузионен слой. Основният проблем при заваряването е тенденцията за създаване на порьозност и горещи пукнатини в заваръчния шев.
1.Порьозност
Стомана и никел и неговите сплави при заваряване, основните фактори, влияещи върху образуването на порьозност в заваръчния шев, са кислород, никел и други легиращи елементи.
① Ефектът на кислорода. Заваряването, течният метал може да разтвори повече кислород и кислород при високи температури и окисляване на никел, образуването на NiO, NiO може да реагира с водород и въглерод в течния метал, за да генерира водна пара и въглероден оксид в разтопения басейн втвърдяване, като твърде късно да избяга, остатък в заваръчния шев при образуването на порьозност. При чист никел и Q235-A дъгова заварка под флюс на желязо и никел заваръчен шев, в случай на съдържание на азот и водород не се променя много, колкото по-високо е съдържанието на кислород в заваръчния шев, толкова по-голям е броят на порите в заваръчния шев.
② Ефектът на никела. При заваръчния шев желязо-никел разтворимостта на кислорода в желязото и никела е различна, разтворимостта на кислорода в течния никел е по-голяма от тази в течното желязо, докато разтворимостта на кислорода в твърдия никел е по-малка от тази в твърдото желязо, следователно разтворимостта на кислорода при кристализацията на никел при внезапната промяна е по-изразена от тази при кристализацията на желязото при внезапна промяна промяна. Следователно, тенденцията на порьозност в заваръчния шев, когато Ni е 15% ~ 30%, е малка, а когато съдържанието на Ni е голямо, тенденцията на порьозност се увеличава допълнително до 60% ~ 90% и количеството на разтворената стомана трябва да намалее, като по този начин причинява тенденцията за образуване на порьозност да стане по-голяма.
③ Влиянието на други легиращи елементи. Когато заваръчният шев желязо-никел съдържа манган, хром, молибден, алуминий, титан и други легиращи елементи или в съответствие със сплавта, може да подобри анти-порьозността на заваръчния шев, това се дължи на мангана, титана и алуминия и т.н. имат ролята на деоксигениране, докато хромът и молибденът подобряват разтворимостта на заваръчния шев в твърдия метал. Така че никел и 1Cr18Ni9Ti неръждаема стомана заваряване анти-порьозност от никел и Q235-A стомана заварка. Алуминият и титанът също могат да фиксират азота в стабилни съединения, което също може да подобри анти-порьозността на заваръчния шев.
2. Термичен крекинг
Стомана и никел и техните сплави в заваръчния шев, основната причина за термично напукване е, че поради високия никелов шев с дендритна организация, в ръба на грубите зърна, концентрирани в редица съкристали с ниска точка на топене, като по този начин отслабва връзката между зърната, намалявайки устойчивостта на напукване на заваръчния метал. В допълнение, съдържанието на никел в заваръчния метал е твърде високо, за да може заваръчният метал да предизвика термично напукване, има значително влияние върху заваръчния шев желязо-никел, кислород, сяра, фосфор и други примеси върху склонността към термично напукване на заваръчния шев също има голямо влияние.
Когато се използва безкислороден поток, поради намаляването на качеството на кислорода, сярата, фосфора и други вредни примеси в заваръчния шев, особено намаляването на съдържанието на кислород, така че количеството на напукване е значително намалено. Тъй като кристализацията на разтопения басейн, кислородът и никелът могат да образуват Ni + NiO евтектика, евтектична температура от 1438 ℃, а кислородът може също да засили вредното въздействие на сярата. Така че, когато съдържанието на кислород в заваръчния шев е високо, тенденцията за термично напукване е по-голяма.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb и други легиращи елементи могат да подобрят устойчивостта на напукване на заваръчния метал. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb са метаморфни агенти, могат да прецизират организацията на заваръчния шев и могат да нарушат посоката на неговата кристализация. Al, Ti също е силен дезоксидиращ агент, може да намали количеството кислород в заваръчния шев. Mn може да образува огнеупорни съединения със S, MnS, което намалява вредното въздействие на сярата.
Механични свойства на заварени съединения
Механичните свойства на заваръчните съединения желязо-никел са свързани с материалите на запълващия метал и параметрите на заваряване. При заваряване на чист никел и нисковъглеродна стомана, когато еквивалентът на Ni в заваръчния шев е по-малък от 30%, при бързото охлаждане на заваръчния шев, в заваръчния шев ще се появи мартензитна структура, което води до рязък спад на пластичността и якостта на съединението. Следователно, за да се получи по-добра пластичност и якост на съединението, еквивалентът на Ni в заваръчния шев желязо-никел трябва да бъде по-голям от 30%
Време на публикуване: 10 март 2025 г