Uvod
Prilikom proizvodnje hemijske i naftne opreme, radi uštede skupog nikla, čelik se često zavaruje za nikl i legure.
Glavni problemi zavarivanja
Prilikom zavarivanja, glavne komponente u zavaru su željezo i nikal, koji su sposobni za beskonačnu međusobnu topljivost i ne stvaraju intermetalne spojeve. Općenito, sadržaj nikla u zavaru je relativno visok, pa se u zoni fuzije zavarenog spoja ne formira difuzijski sloj. Glavni problem kod zavarivanja je sklonost stvaranju poroznosti i vrućih pukotina u zavaru.
1.Poroznost
Čelik i nikl i njegove legure pri zavarivanju, glavni faktori koji utiču na stvaranje poroznosti u šavu su kiseonik, nikl i drugi legirajući elementi.
① Efekat kiseonika. Zavarivanje, tečni metal može otopiti više kisika, a kisik na visokim temperaturama i oksidacijom nikla, stvaranjem NiO, NiO može reagirati s vodikom i ugljikom u tekućem metalu kako bi se stvorila vodena para i ugljični monoksid u rastopljenom bazenu stvrdnjavanja, kao što je prekasno da pobjegne, ostatak u zavaru pri formiranju poroznosti. Kod čistog nikla i Q235-A elektrolučnog zavarivanja željeza i nikla zavarivanja, u slučaju sadržaja dušika i vodonika se ne mijenja mnogo, što je veći sadržaj kisika u šavu, to je veći broj pora u šavu.
② Efekat nikla. U zavaru željezo-nikl, rastvorljivost kiseonika u gvožđu i niklu je različita, rastvorljivost kiseonika u tekućem niklu je veća od one u tekućem gvožđu, dok je rastvorljivost kiseonika u čvrstom niklu manja nego u čvrstom gvožđu, stoga je rastvorljivost kiseonika u kristalizaciji nikla iznenadne promene izraženija u naglim promenama u kristalu gvožđa. Prema tome, tendencija poroznosti u zavaru kada je Ni 15%~30% je mala, a kada je sadržaj Ni veliki, tendencija poroznosti se dalje povećava na 60%~90%, a količina otopljenog čelika se mora smanjiti, uzrokujući time da tendencija formiranja poroznosti postaje veća.
③ Uticaj drugih legirajućih elemenata. Kada željezo-nikl zavar sadrži mangan, krom, molibden, aluminij, titan i druge legirne elemente ili u skladu sa legiranjem, može poboljšati anti-poroznost šava, to je zbog toga što mangan, titan i aluminij itd. imaju ulogu deoksigenacije, dok krom i molibden poboljšavaju rastvorljivost čvrstog metala u molibden. Dakle, nikl i 1Cr18Ni9Ti nerđajući čelik zavaruju protiv poroznosti nego nikl i Q235-A čelik. Aluminij i titan također mogu fiksirati dušik u stabilnim spojevima, što također može poboljšati anti-poroznost šava.
2. Termičko pucanje
Čelik i nikl i njegove legure u šavu, glavni razlog termičkog pucanja je taj što se, zbog visoke nikalne dendritske organizacije, u rubu krupnih zrna koncentrira u nizu kokristala niske tačke topljenja, čime se slabi veza između zrna, smanjujući otpornost metala šava na pucanje. Osim toga, sadržaj nikla u metalu šava je previsok da bi metal šava proizveo termičke pukotine, ima značajan utjecaj na željezo-nikl šav, kisik, sumpor, fosfor i druge nečistoće na tendenciju termičkog pucanja šava također imaju veliki utjecaj.
Kod upotrebe fluksa bez kisika, zbog smanjenja kvalitete kisika, sumpora, fosfora i drugih štetnih nečistoća u šavu, posebno pada sadržaja kisika, tako da se količina pucanja jako smanjuje. Budući da kristalizacija rastopljenog bazena, kisik i nikal mogu formirati Ni + NiO eutektiku, eutektička temperatura od 1438 ℃, a kisik također može pojačati štetne efekte sumpora. Dakle, kada je sadržaj kiseonika u zavaru visok, tendencija termičkog pucanja je veća.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb i drugi legirajući elementi, mogu poboljšati otpornost na pucanje metala šava. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb su metamorfni agensi, mogu poboljšati organizaciju zavara i mogu poremetiti smjer njegove kristalizacije. Al, Ti je također jako sredstvo za deoksidaciju, može smanjiti količinu kisika u zavaru koji može stvoriti štetne efekte Mn, MnS. sumpora.
Mehanička svojstva zavarenih spojeva
Mehaničke osobine zavarenih spojeva gvožđe-nikl su povezane sa materijalom za punjenje i parametrima zavarivanja. Prilikom zavarivanja čistog nikla i čelika s niskim udjelom ugljika, kada je ekvivalent Ni u zavaru manji od 30%, pod brzim hlađenjem šava, u zavaru će se pojaviti martenzitna struktura, što uzrokuje nagli pad plastičnosti i žilavosti spoja. Stoga, da bi se postigla bolja plastičnost i žilavost spoja, ekvivalent Ni u zavaru željezo-nikl treba biti veći od 30%
Vrijeme objave: Mar-10-2025