Введение
При производстве химического и нефтяного оборудования в целях экономии дорогостоящего никеля часто применяется сварка стали с никелем и сплавами.
Основные проблемы сварки
При сварке основными компонентами в шве являются железо и никель, которые способны к бесконечной взаимной растворимости и не образуют интерметаллических соединений. В целом содержание никеля в шве относительно велико, поэтому в зоне сплавления сварного соединения не образуется диффузионный слой. Основной проблемой при сварке является тенденция к образованию пористости и горячих трещин в шве.
1.Пористость
При сварке стали и никеля и его сплавов основными факторами, влияющими на образование пористости в сварном шве, являются кислород, никель и другие легирующие элементы.
① Влияние кислорода. Сварка, жидкий металл может растворить больше кислорода, а кислород при высоких температурах и окисление никеля, образование NiO, NiO может реагировать с водородом и углеродом в жидком металле, чтобы генерировать водяной пар и оксид углерода в расплавленной ванне затвердевания, например, слишком поздно, чтобы уйти, остаточный в сварном шве при образовании пористости. В чистом никеле и Q235-A дуговой сварке под флюсом железа и никеля, в случае содержания азота и водорода не меняется сильно, чем выше содержание кислорода в сварном шве, тем больше пор в сварном шве.
② Влияние никеля. В сварном шве железо-никель растворимость кислорода в железе и никеле различна, растворимость кислорода в жидком никеле больше, чем в жидком железе, в то время как растворимость кислорода в твердом никеле меньше, чем в твердом железе, поэтому растворимость кислорода в кристаллизации никеля внезапного изменения более выражена, чем в кристаллизации железа внезапного изменения. Поэтому тенденция пористости в сварном шве, когда содержание Ni составляет 15% ~ 30%, мала, а когда содержание Ni велико, тенденция пористости еще больше увеличивается до 60% ~ 90%, и количество растворенной стали должно уменьшиться, таким образом, вызывая тенденцию формирования пористости, чтобы стать больше.
③ Влияние других легирующих элементов. Когда железо-никелевый сварной шов содержит марганец, хром, молибден, алюминий, титан и другие легирующие элементы или в соответствии с легированием, может улучшить антипористость сварного шва, это связано с тем, что марганец, титан и алюминий и т. д. играют роль дезоксигенации, в то время как хром и молибден улучшают растворимость сварного шва в твердом металле. Таким образом, никель и нержавеющая сталь 1Cr18Ni9Ti сварной шов антипористее, чем никель и сталь Q235-A сварной шов. Алюминий и титан также могут фиксировать азот в стабильных соединениях, что также может улучшить антипористость сварного шва.
2. Термическое растрескивание
Сталь и никель и его сплавы в сварном шве, основная причина термического растрескивания заключается в том, что из-за высокого содержания никеля в сварном шве с дендритной организацией, на краю крупных зерен, сосредоточенных в ряде сокристаллов с низкой температурой плавления, тем самым ослабляя связь между зернами, снижая трещиностойкость металла шва. Кроме того, содержание никеля в металле шва слишком высоко для того, чтобы металл шва вызывал термическое растрескивание, оказывает значительное влияние на железо-никелевый сварной шов, кислород, сера, фосфор и другие примеси также оказывают большое влияние на тенденцию к термическому растрескиванию сварного шва.
При использовании бескислородного флюса, из-за снижения качества кислорода, серы, фосфора и других вредных примесей в сварном шве, особенно снижения содержания кислорода, так что количество трещин значительно уменьшается. Поскольку при кристаллизации расплавленной ванны кислород и никель могут образовывать эвтектику Ni + NiO, температура эвтектики 1438 ℃, а кислород также может усиливать вредное воздействие серы. Поэтому, когда содержание кислорода в сварном шве высокое, тенденция к термическому растрескиванию больше.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb и другие легирующие элементы могут улучшить трещиностойкость металла шва. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb являются метаморфическими агентами, могут улучшать структуру шва и нарушать направление его кристаллизации. Al, Ti также являются сильными раскислителями, могут уменьшать количество кислорода в сварном шве. Mn может образовывать тугоплавкие соединения с S, MnS, что снижает вредное воздействие серы.
Механические свойства сварных соединений
Механические свойства железоникелевых сварных соединений связаны с материалами присадочного металла и параметрами сварки. При сварке чистого никеля и низкоуглеродистой стали, когда эквивалент Ni в сварном шве составляет менее 30%, при быстром охлаждении шва в шве образуется мартенситная структура, что приводит к резкому снижению пластичности и вязкости соединения. Поэтому для получения лучшей пластичности и вязкости соединения эквивалент Ni в железоникелевом сварном шве должен быть более 30%
Время публикации: 10-03-2025