Уводзіны
Пры вытворчасці хімічнага і нафтавага абсталявання, каб зэканоміць дарагі нікель, сталь часта зварваюць з нікелем і яго сплавамі.
Асноўныя праблемы зваркі
Пры зварцы асноўнымі кампанентамі ў шве з'яўляюцца жалеза і нікель, якія здольныя да бясконцай узаемнай растваральнасці і не ўтвараюць інтэрметалічных злучэнняў. У цэлым, утрыманне нікеля ў шве адносна высокае, таму ў зоне сплаўлення зварнога злучэння дыфузійны пласт не ўтвараецца. Асноўнай праблемай зваркі з'яўляецца тэндэнцыя да ўтварэння сітаватасці і гарачых расколін у шве.
1. Парыстасць
Пры зварцы сталі, нікеля і яго сплаваў асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на ўтварэнне парыстасці ў зварным шве, з'яўляюцца кісларод, нікель і іншыя легіруючыя элементы.
① Уплыў кіслароду. Пры зварцы вадкі метал можа раствараць больш кіслароду, а пры высокіх тэмпературах кісларод і нікель акісляюцца, утвараючы NiO. NiO можа рэагаваць з вадародам і вугляродам у вадкім метале, утвараючы вадзяную пару і аксід вугляроду ў расплаўленай ванне, якія зацвярдзелі, і, калі гэта позна, у шве ўтвараецца рэшткавая порыстасць. Пры зварцы пад флюсам з чыстага нікеля і Q235-A жалеза і нікеля ўтрыманне азоту і вадароду не змяняецца значна, і чым вышэй утрыманне кіслароду ў шве, тым большая колькасць пор у шве.
② Уплыў нікеля. У жалеза-нікелевым зварным шве растваральнасць кіслароду ў жалезе і нікелі розная, растваральнасць кіслароду ў вадкім нікелі большая, чым у вадкім жалезе, у той час як растваральнасць кіслароду ў цвёрдым нікелі меншая, чым у цвёрдым жалезе, таму растваральнасць кіслароду ў нікелевым зварным шве пры раптоўнай крышталізацыі больш выяўленая, чым у жалезным зварным шве. Такім чынам, пры ўтрыманні нікеля 15%~30% тэндэнцыя да ўтварэння сітаватасці ў зварным шве невялікая, а пры вялікім утрыманні нікеля тэндэнцыя да ўтварэння сітаватасці яшчэ больш павялічваецца да 60%~90%, і колькасць растворанай сталі абавязкова памяншаецца, што прыводзіць да павелічэння сітаватасці.
③ Уплыў іншых легіруючых элементаў. Калі жалеза-нікелевы шво змяшчае марганец, хром, малібдэн, алюміній, тытан і іншыя легіруючыя элементы, гэта можа палепшыць антысітаватасць шва, бо марганец, тытан і алюміній выконваюць ролю дэаксігенацыі, а хром і малібдэн паляпшаюць растваральнасць шва ў цвёрдым метале. Такім чынам, нікель і нержавеючая сталь 1Cr18Ni9Ti маюць больш антысітаватую структуру, чым нікель і сталь Q235-A. Алюміній і тытан таксама могуць звязваць азот у стабільных злучэннях, што таксама можа палепшыць антысітаватасць шва.
2. Тэрмічны крэкінг
Тэрмічнага расколу ў зварным шве сталі, нікеля і яго сплаваў у асноўным звязана з высокім утрыманнем нікеля з дэндрытнай арганізацыяй, які сканцэнтраваны на краі буйных зерняў у выглядзе сукрышталяў з нізкай тэмпературай плаўлення, што аслабляе сувязь паміж зернямі і зніжае ўстойлівасць зварнога шва да расколіны. Акрамя таго, утрыманне нікеля ў зварным шве занадта высокае, каб тэрмічнае расколінаванне магло ўзнікнуць у жалеза-нікелевым зварным шве. Таксама вялікі ўплыў на схільнасць зварнога шва да тэрмічнага расколінавання аказваюць прымешкі кіслароду, серы, фосфару і іншых прымешак.
Пры выкарыстанні бескіслароднага флюсу з-за зніжэння якасці кіслароду, серы, фосфару і іншых шкодных прымешак у зварным шве, асабліва з-за зніжэння ўтрымання кіслароду, значна зніжаецца колькасць расколін. З-за крышталізацыі ў расплаўленай ванне кісларод і нікель могуць утвараць эўтэктыку Ni + NiO з тэмпературай эўтэктыкі 1438 ℃, і кісларод таксама можа ўзмацніць шкодны ўплыў серы. Такім чынам, пры высокім утрыманні кіслароду ў зварным шве тэндэнцыя да тэрмічнага расколінавання павялічваецца.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb і іншыя легіруючыя элементы могуць палепшыць устойлівасць да расколін зварнога металу. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb з'яўляюцца метамарфічнымі агентамі, якія могуць удасканаліць арганізацыю зварнога шва і парушыць кірунак яго крышталізацыі. Al і Ti таксама з'яўляюцца моцнымі раскісляльнікамі, якія могуць паменшыць колькасць кіслароду ў зварным шве. Mn можа ўтвараць вогнетрывалыя злучэнні з S і MnS, што памяншае шкодны ўплыў серы.
Механічныя ўласцівасці зварных злучэнняў
Механічныя ўласцівасці зварных злучэнняў жалеза-нікель залежаць ад матэрыялаў прысаднага металу і параметраў зваркі. Пры зварцы чыстага нікеля і нізкавугляродзістай сталі, калі эквівалент нікеля ў шве менш за 30%, пры хуткім астуджэнні шва ў ім з'яўляецца мартэнсітная структура, што прыводзіць да рэзкага зніжэння пластычнасці і глейкасці шва. Такім чынам, для дасягнення лепшай пластычнасці і глейкасці шва эквівалент нікеля ў жалеза-нікелевым шве павінен быць больш за 30%.
Час публікацыі: 10 сакавіка 2025 г.