Uvod
Prilikom proizvodnje hemijske i naftne opreme, kako bi se uštedio skupi nikl, čelik se često zavaruje s niklom i legurama.
Glavni problemi zavarivanja
Prilikom zavarivanja, glavne komponente u zavaru su željezo i nikl, koji su sposobni za beskonačnu međusobnu topljivost i ne formiraju intermetalne spojeve. Općenito, sadržaj nikla u zavaru je relativno visok, tako da se u zoni taljenja zavarenog spoja ne formira difuzijski sloj. Glavni problem kod zavarivanja je tendencija stvaranja poroznosti i vrućih pukotina u zavaru.
1. Poroznost
Kod zavarivanja čelika, nikla i njegovih legura, glavni faktori koji utiču na stvaranje poroznosti u zavaru su kisik, nikl i drugi legirajući elementi.
① Utjecaj kisika. Zavarivanje, tekući metal može otopiti više kisika, a kisik na visokim temperaturama i oksidacija nikla stvaraju NiO. NiO može reagirati s vodikom i ugljikom u tekućem metalu, stvarajući vodenu paru i ugljični monoksid u rastopljenom bazenu, što dovodi do skrućivanja, što je prekasno za izlazak, a ostatak u zavaru stvara poroznost. Kod zavarivanja željeza i nikla pod praškom, čistog nikla i Q235-A, sadržaj dušika i vodika se ne mijenja mnogo, a što je veći sadržaj kisika u zavaru, to je veći broj pora u zavaru.
② Utjecaj nikla. U zavaru željezo-nikl, topljivost kisika u željezu i niklu je različita, topljivost kisika u tekućem niklu je veća nego u tekućem željezu, dok je topljivost kisika u čvrstom niklu manja nego u čvrstom željezu, stoga je topljivost kisika u nagloj kristalizaciji nikla izraženija nego u nagloj kristalizaciji željeza. Stoga je tendencija poroznosti u zavaru mala kada je sadržaj Ni 15%~30%, a kada je sadržaj Ni velik, tendencija poroznosti se dodatno povećava na 60%~90%, a količina otopljenog čelika se mora smanjiti, što uzrokuje tendenciju stvaranja poroznosti.
③ Utjecaj drugih legirajućih elemenata. Kada zavar željeza i nikla sadrži mangan, hrom, molibden, aluminij, titan i druge legirajuće elemente ili u skladu s legiranjem, to može poboljšati antiporoznost zavara, zbog toga što mangan, titan i aluminij itd. imaju ulogu u deoksigenaciji, dok hrom i molibden poboljšavaju topljivost zavara u čvrstom metalu. Dakle, nikl i nehrđajući čelik 1Cr18Ni9Ti imaju veću antiporoznost od nikla i čelika Q235-A. Aluminij i titan također mogu vezati dušik u stabilnim spojevima, što također može poboljšati antiporoznost zavara.
2. Termičko pucanje
Glavni razlog termičkog pucanja u zavaru čelika, nikla i njegovih legura je visok sadržaj nikla u zavaru s dendritičnom organizacijom, na rubu grubih zrna koncentriranih u brojne kokristale niske tačke topljenja, što slabi vezu između zrna i smanjuje otpornost zavara na pucanje. Osim toga, sadržaj nikla u zavaru je previsok da bi zavar uzrokovao termičko pucanje, što ima značajan utjecaj na željezo-nikl zavar, a kisik, sumpor, fosfor i druge nečistoće također imaju veliki utjecaj na sklonost termičkom pucanju zavara.
Prilikom korištenja fluksa bez kisika, zbog smanjenja kvalitete kisika, sumpora, fosfora i drugih štetnih nečistoća u zavaru, posebno zbog smanjenja sadržaja kisika, znatno se smanjuje količina pukotina. Zbog kristalizacije u rastopljenom sloju, kisik i nikl mogu formirati eutektičku smjesu Ni + NiO, čija je eutektička temperatura 1438 ℃, a kisik također može pojačati štetne učinke sumpora. Dakle, kada je sadržaj kisika u zavaru visok, veća je tendencija termičkog pucanja.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb i drugi legirajući elementi mogu poboljšati otpornost metala zavara na pucanje. Mn, Cr, Mo, Ti i Nb su metamorfni agensi, mogu poboljšati organizaciju zavara i poremetiti smjer njegove kristalizacije. Al i Ti su također jaki deoksidacijski agensi, mogu smanjiti količinu kisika u zavaru. Mn može formirati vatrostalna jedinjenja sa S i MnS, što smanjuje štetne efekte sumpora.
Mehanička svojstva zavarenih spojeva
Mehanička svojstva zavarenih spojeva željezo-nikl povezana su s materijalima dodatnog metala i parametrima zavarivanja. Prilikom zavarivanja čistog nikla i niskougljičnog čelika, kada je ekvivalent Ni u zavaru manji od 30%, pri brzom hlađenju zavara, u zavaru će se pojaviti martenzitna struktura, što uzrokuje nagli pad plastičnosti i žilavosti spoja. Stoga, kako bi se postigla bolja plastičnost i žilavost spoja, ekvivalent Ni u zavaru željezo-nikl treba biti veći od 30%.
Vrijeme objave: 10. mart 2025.