Invoering
Bij de productie van apparatuur voor de chemische industrie en de olie-industrie wordt staal vaak aan nikkel en legeringen gelast om het dure nikkel te besparen.
De belangrijkste problemen bij het lassen
Bij het lassen zijn de belangrijkste componenten in de las ijzer en nikkel. Deze componenten zijn oneindig oplosbaar in elkaar en vormen geen intermetallische verbindingen. Over het algemeen is het nikkelgehalte in de las relatief hoog, waardoor er in de smeltzone van de lasverbinding geen diffusielaag ontstaat. Het grootste probleem bij het lassen is de neiging tot porositeit en het ontstaan van warmtescheuren in de las.
1.Porositeit
Bij het lassen van staal en nikkel en zijn legeringen zijn zuurstof, nikkel en andere legeringselementen de belangrijkste factoren die de vorming van porositeit in de las beïnvloeden.
① Het effect van zuurstof. Bij het lassen kan het vloeibare metaal meer zuurstof oplossen, en bij hoge temperaturen kan zuurstof en nikkeloxidatie leiden tot de vorming van NiO. NiO kan reageren met waterstof en koolstof in het vloeibare metaal, waardoor waterdamp en koolmonoxide in de smeltbadstolling ontstaan, wat te laat is om te ontsnappen, waardoor er porositeit in de las ontstaat. Bij het lassen van ijzer en nikkel met zuiver nikkel en Q235-A onderpoederdekbooglassen verandert het stikstof- en waterstofgehalte niet veel. Hoe hoger het zuurstofgehalte in de las, hoe meer poriën er zijn.
2 Het effect van nikkel. In de ijzer-nikkellas is de oplosbaarheid van zuurstof in ijzer en nikkel verschillend. De oplosbaarheid van zuurstof in vloeibaar nikkel is groter dan die in vloeibaar ijzer, terwijl de oplosbaarheid van zuurstof in vast nikkel kleiner is dan die in vast ijzer. Daarom is de oplosbaarheid van zuurstof in de nikkelkristallisatie bij een plotselinge verandering sterker dan die in de ijzerkristallisatie bij een plotselinge verandering. Daarom is de neiging tot porositeit in de las klein bij een Ni-gehalte van 15% tot 30%, en bij een hoog Ni-gehalte neemt de neiging tot porositeit verder toe tot 60% tot 90%, waardoor de hoeveelheid opgelost staal zal afnemen, waardoor de neiging tot porositeitsvorming groter wordt.
③ De invloed van andere legeringselementen. Wanneer de ijzer-nikkellas mangaan, chroom, molybdeen, aluminium, titanium en andere legeringselementen bevat, of in overeenstemming is met de legering, kan de anti-porositeit van de las worden verbeterd. Dit komt doordat mangaan, titanium en aluminium, enz., een zuurstofdesinfecterende werking hebben, terwijl chroom en molybdeen de oplosbaarheid van de las in het vaste metaal verbeteren. De anti-porositeit van nikkel en 1Cr18Ni9Ti roestvrij staal is dus beter dan die van nikkel en Q235-A staal. Aluminium en titanium kunnen ook stikstof binden in stabiele verbindingen, wat de anti-porositeit van de las eveneens kan verbeteren.
2. Thermisch kraken
De belangrijkste oorzaak van thermische scheurvorming in staal en nikkel en zijn legeringen in de las is de hoge concentratie nikkel in de las met dendritische structuur, in de rand van de grove korrels, geconcentreerd in een aantal co-kristallen met een laag smeltpunt. Dit verzwakt de verbinding tussen de korrels en vermindert de scheurweerstand van het lasmetaal. Bovendien is het nikkelgehalte in het lasmetaal te hoog om thermische scheurvorming te veroorzaken. Dit heeft een aanzienlijke invloed op de ijzer-nikkellas. Zuurstof, zwavel, fosfor en andere onzuiverheden hebben ook een grote invloed op de neiging tot thermische scheurvorming.
Bij gebruik van zuurstofvrije flux wordt de kwaliteit van zuurstof, zwavel, fosfor en andere schadelijke onzuiverheden in de las verminderd, met name door de daling van het zuurstofgehalte, waardoor de hoeveelheid scheurvorming aanzienlijk afneemt. Door de kristallisatie van het smeltbad kunnen zuurstof en nikkel eutectische stoffen vormen, zoals Ni + NiO, bij een eutectische temperatuur van 1438 °C. Zuurstof kan de schadelijke effecten van zwavel versterken. Een hoog zuurstofgehalte in de las verhoogt de kans op thermische scheurvorming.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb en andere legeringselementen kunnen de scheurweerstand van het lasmetaal verbeteren. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb zijn metamorfe middelen die de lasorganisatie kunnen verfijnen en de richting van de kristallisatie kunnen verstoren. Al en Ti zijn ook sterke deoxidatiemiddelen die de hoeveelheid zuurstof in de las kunnen verminderen. Mn kan vuurvaste verbindingen vormen met S en MnS, waardoor de schadelijke effecten van zwavel worden verminderd.
Mechanische eigenschappen van lasverbindingen
De mechanische eigenschappen van ijzer-nikkel lasverbindingen hangen af van de gebruikte materialen en lasparameters. Bij het lassen van puur nikkel en koolstofarm staal zal, wanneer het Ni-equivalent in de las minder dan 30% bedraagt, onder snelle afkoeling van de las een martensietstructuur in de las ontstaan, waardoor de plasticiteit en taaiheid van de verbinding sterk afnemen. Om een betere plasticiteit en taaiheid van de verbinding te verkrijgen, moet het Ni-equivalent in de ijzer-nikkel las daarom hoger zijn dan 30%.
Plaatsingstijd: 10-03-2025