Indledning
Ved fremstilling af kemisk og petroleumsudstyr svejses stål ofte til nikkel og legeringer for at spare dyrt nikkel.
De største problemer ved svejsning
Ved svejsning er hovedkomponenterne i svejsningen jern og nikkel, som er i stand til uendelig gensidig opløselighed og ikke danner intermetalliske forbindelser. Generelt er nikkelindholdet i svejsningen relativt højt, så der dannes intet diffusionslag i smeltezonen af den svejsede samling. Hovedproblemet ved svejsning er tendensen til at producere porøsitet og varme revner i svejsningen.
1. Porøsitet
Stål og nikkel og dets legeringer ved svejsning er de vigtigste faktorer, der påvirker dannelsen af porøsitet i svejsningen, ilt, nikkel og andre legeringselementer.
① Iltens virkning. Ved svejsning kan der opløses mere ilt i det flydende metal, og ilten oxiderer nikkel ved høje temperaturer, hvilket fører til dannelse af NiO. NiO kan reagere med brint og kulstof i det flydende metal og generere vanddamp og kulilte, der størkner i smeltebadet. Det smeltede materiale slipper ud for sent, hvilket resulterer i rester i svejsningen, der danner porøsitet. Ved svejsning af jern og nikkel med ren nikkel og Q235-A pulversvejsning ændrer nitrogen- og brintindholdet sig ikke meget. Jo højere iltindholdet i svejsningen er, desto højere er antallet af porer i svejsningen.
② Nikkels effekt. I jern-nikkel-svejsningen er ilts opløselighed i jern og nikkel forskellig. Opløseligheden af ilt i flydende nikkel er større end i flydende jern, mens ilts opløselighed i fast nikkel er mindre end i fast jern. Derfor er ilts opløselighed i nikkelkrystallisationen ved pludselig ændring mere udtalt end i jernkrystallisationen ved pludselig ændring. Derfor er tendensen til porøsitet i svejsningen lille, når Ni er 15%~30%, og når Ni-indholdet er stort, øges tendensen til porøsitet yderligere til 60%~90%, og mængden af opløst stål vil bundet falde, hvilket får tendensen til at danne porøsitet til at blive større.
③ Indflydelsen af andre legeringselementer. Når jern-nikkel-svejsningen indeholder mangan, krom, molybdæn, aluminium, titanium og andre legeringselementer eller i overensstemmelse med legeringen, kan det forbedre svejsningens antiporøsitet. Dette skyldes, at mangan, titanium og aluminium osv. spiller en deoxygenerende rolle, mens krom og molybdæn forbedrer svejsningens opløselighed i det faste metal. Derfor er nikkel og 1Cr18Ni9Ti rustfrit stålsvejsninger mere antiporøse end nikkel og Q235-A stålsvejsninger. Aluminium og titanium kan også fiksere nitrogen i stabile forbindelser, hvilket også kan forbedre svejsningens antiporøsitet.
2. Termisk revnedannelse
Hovedårsagen til termisk revnedannelse i stål og nikkel og dets legeringer i svejsningen er, at på grund af det høje nikkelindhold med dendritisk organisering i svejsningens kant, koncentreres en række lavtsmeltende krystaller, hvilket svækker forbindelsen mellem kornene og reducerer svejsemetallets revnemodstand. Derudover har svejsemetallets høje nikkelindhold til, at svejsemetallet kan producere termisk revnedannelse, hvilket har en betydelig indflydelse på jern-nikkel-svejsningen. I jern-nikkel-svejsningen har ilt, svovl, fosfor og andre urenheder også stor indflydelse på svejsningens tendens til termisk revnedannelse.
Når man bruger iltfri flux, reduceres mængden af revner kraftigt på grund af reduktionen i kvaliteten af ilt, svovl, fosfor og andre skadelige urenheder i svejsningen, især faldet i iltindholdet. Fordi smeltebadet krystalliserer, kan ilt og nikkel danne eutektisk Ni + NiO, eutektisk temperatur på 1438 ℃, og ilt kan også forstærke svovlets skadelige virkninger. Så når iltindholdet i svejsningen er højt, er tendensen til termisk revnedannelse større.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb og andre legeringselementer kan forbedre svejsemetallets revnemodstand. Mn, Cr, Mo, Ti og Nb er metamorfe stoffer, der kan forfine svejsestrukturen og forstyrre krystallisationsretningen. Al og Ti er også et stærkt deoxiderende middel, der kan reducere mængden af ilt i svejsningen. Mn kan danne ildfaste forbindelser med S og MnS, hvilket reducerer svovls skadelige virkninger.
Mekaniske egenskaber ved svejsede samlinger
De mekaniske egenskaber ved jern-nikkel-svejsesamlinger er relateret til fyldmetalmaterialerne og svejseparametrene. Ved svejsning af rent nikkel og lavkulstofstål, når Ni-ækvivalenten i svejsningen er mindre end 30%, vil der under hurtig afkøling af svejsningen opstå en martensitstruktur i svejsningen, hvilket får samlingens plasticitet og sejhed til at falde kraftigt. For at opnå bedre plasticitet og sejhed i samlingen bør Ni-ækvivalenten i jern-nikkel-svejsningen derfor være større end 30%.
Opslagstidspunkt: 10. marts 2025