جوشکاری فولاد و نیکل و آلیاژ نیکل، پرسش و پاسخ

مقدمه

هنگام ساخت تجهیزات شیمیایی و نفتی، به منظور صرفه جویی در نیکل گران قیمت، فولاد اغلب به نیکل و آلیاژها جوش داده می شود.

مشکلات اصلی جوشکاری

در هنگام جوشکاری، اجزای اصلی در جوش آهن و نیکل هستند که قابلیت حلالیت بی نهایت متقابل را دارند و ترکیبات بین فلزی را تشکیل نمی دهند. به طور کلی، میزان نیکل در جوش نسبتاً زیاد است، بنابراین در ناحیه ذوب اتصال جوش داده شده، لایه انتشار تشکیل نمی شود. مشکل اصلی جوش، تمایل به ایجاد تخلخل و ترک های داغ در جوش است.

1-تخلخل

فولاد و نیکل و آلیاژهای آن هنگام جوشکاری، عوامل اصلی مؤثر بر تشکیل تخلخل در جوش، اکسیژن، نیکل و سایر عناصر آلیاژی است.

① اثر اکسیژن. در جوشکاری، فلز مایع ممکن است اکسیژن بیشتری را حل کند، و اکسیژن در دماهای بالا و اکسیداسیون نیکل، تشکیل NiO، NiO می تواند با هیدروژن و کربن موجود در فلز مایع واکنش دهد تا بخار آب و مونوکسید کربن در انجماد حوضچه مذاب تولید کند، مانند خیلی دیر برای فرار، باقیمانده تخلخل روی شکل. در جوشکاری زیرپودری نیکل خالص و Q235-A جوشکاری آهن و نیکل در مورد نیتروژن و هیدروژن تغییر زیادی نمی کند، هر چه میزان اکسیژن در جوش بیشتر باشد، تعداد منافذ جوش بیشتر می شود.

② اثر نیکل. در جوش آهن-نیکل، حلالیت اکسیژن در آهن و نیکل متفاوت است، حلالیت اکسیژن در نیکل مایع بیشتر از آهن مایع است، در حالی که حلالیت اکسیژن در نیکل جامد کمتر از آهن جامد است، بنابراین، حلالیت اکسیژن بیشتر از میزان حلالیت اکسیژن در مقدار زیاد است. تبلور آهن از تغییر ناگهانی. بنابراین، تمایل تخلخل در جوش زمانی که Ni 15٪ تا 30٪ باشد، کوچک است، و زمانی که مقدار Ni زیاد باشد، تمایل تخلخل به 60٪ تا 90٪ افزایش می یابد و مقدار فولاد محلول به طور قطع کاهش می یابد، در نتیجه باعث می شود که تمایل به ایجاد تخلخل بزرگتر شود.

③ تأثیر سایر عناصر آلیاژی. هنگامی که جوش آهن نیکل حاوی منگنز، کروم، مولیبدن، آلومینیوم، تیتانیوم و سایر عناصر آلیاژی است یا در راستای آلیاژ، می تواند ضد تخلخل جوش را بهبود بخشد، این به این دلیل است که منگنز، تیتانیوم و آلومینیوم و غیره نقش اکسیژن زدایی دارند، در حالی که کروم و مولیبدن جامد را بهبود می بخشد. بنابراین نیکل و فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti نسبت به جوش نیکل و فولاد Q235-A ضد تخلخل هستند. آلومینیوم و تیتانیوم همچنین می توانند نیتروژن را در ترکیبات پایدار تثبیت کنند، که همچنین می تواند ضد تخلخل جوش را بهبود بخشد.

2. ترک حرارتی

فولاد و نیکل و آلیاژهای آن در جوش، دلیل اصلی ترک‌خوردگی حرارتی این است که به دلیل جوش نیکل بالا با سازمان دهی دندریتی، در لبه دانه‌های درشت، در تعدادی کریستال با نقطه ذوب پایین متمرکز شده و در نتیجه اتصال بین دانه‌ها ضعیف می‌شود و مقاومت فلز جوش کاهش می‌یابد. علاوه بر این، محتوای نیکل فلز جوش برای فلز جوش برای ایجاد ترک حرارتی بسیار زیاد است و تأثیر قابل توجهی در جوش آهن نیکل، اکسیژن، گوگرد، فسفر و سایر ناخالصی ها بر روی تمایل به ترک حرارتی جوش نیز تأثیر زیادی دارد.

هنگام استفاده از فلاکس بدون اکسیژن به دلیل کاهش کیفیت اکسیژن، گوگرد، فسفر و سایر ناخالصی های مضر در جوش، به ویژه کاهش میزان اکسیژن، به طوری که میزان ترک خوردگی بسیار کاهش می یابد. از آنجا که تبلور استخر مذاب، اکسیژن و نیکل می تواند Ni + NiO یوتکتیک را تشکیل دهد، دمای یوتکتیک 1438 ℃، و اکسیژن نیز می تواند اثرات مضر گوگرد را تقویت کند. بنابراین هنگامی که میزان اکسیژن در جوش زیاد باشد، تمایل به ترک حرارتی بیشتر است.

منگنز، کروم، مو، تیتانیم، Nb و سایر عناصر آلیاژی، می توانند مقاومت در برابر ترک خوردگی فلز جوش را بهبود بخشند. منگنز، کروم، مو، تیتانیم، Nb عامل دگرگونی هستند، می توانند سازمان جوش را اصلاح کنند و می توانند جهت تبلور آن را مختل کنند. MnS که اثرات مضر گوگرد را کاهش می دهد.

خواص مکانیکی اتصالات جوش داده شده

خواص مکانیکی اتصالات جوشکاری آهن نیکل به مواد پرکننده فلز و پارامترهای جوش مربوط می شود. هنگام جوشکاری نیکل خالص و فولاد کم کربن، زمانی که معادل نیکل در جوش کمتر از 30 درصد باشد، تحت سرد شدن سریع جوش، ساختار مارتنزیت در جوش ظاهر می شود که باعث می شود انعطاف پذیری و چقرمگی اتصال به شدت کاهش یابد. بنابراین، برای به دست آوردن انعطاف پذیری و چقرمگی بهتر اتصال، معادل نیکل در جوش آهن نیکل باید بیشتر از 30٪ باشد.