Sissejuhatus
Keemia- ja naftatööstuse seadmete tootmisel keevitatakse terast kalli nikli kokkuhoiuks sageli nikli ja sulamitega.
Keevitamise peamised probleemid
Keevitamisel on keevisõmbluse peamised komponendid raud ja nikkel, mis on võimelised lõpmatuks vastastikuseks lahustuvuseks ega moodusta metallidevahelisi ühendeid. Üldiselt on keevisõmbluse niklisisaldus suhteliselt kõrge, seega keevisõmbluse sulamistsoonis difusioonikihti ei teki. Keevitamise peamine probleem on kalduvus tekitada keevisõmbluses poorsust ja kuumpragusid.
1. Poorsus
Terase ja nikli ning selle sulamite keevitamisel on keevisõmbluse poorsuse teket mõjutavateks peamisteks teguriteks hapnik, nikkel ja muud legeerelemendid.
1. Hapniku mõju. Keevitamisel võib vedel metall lahustada rohkem hapnikku ning kõrgel temperatuuril ja nikli oksüdeerumisel tekib NiO. NiO võib reageerida vedela metalli vesiniku ja süsinikuga, tekitades veeauru ja süsinikmonooksiidi sulavannis. See tahkub liiga hilja, et välja pääseda ja keevisõmbluses jääkide poorsuse teket põhjustada. Puhta nikli ja Q235-A raua ja nikli keevitamisel ränidioksiidiga kaarkeevituses lämmastiku ja vesiniku sisaldus palju ei muutu. Mida suurem on keevisõmbluse hapnikusisaldus, seda suurem on keevisõmbluse pooride arv.
② Nikli mõju. Raud-nikkelkeevis on hapniku lahustuvus rauas ja niklis erinev, vedelas niklis on hapniku lahustuvus suurem kui vedelas rauas, samas kui tahkes niklis on hapniku lahustuvus väiksem kui tahkes rauas. Seetõttu on hapniku lahustuvus nikli kristallisatsioonis järskude muutuste korral suurem kui raua kristallisatsioonis järskude muutuste korral. Seetõttu on keevisõmbluse poorsuse kalduvus väike, kui Ni sisaldus on 15–30%, ja kui Ni sisaldus on suur, suureneb poorsuse kalduvus veelgi 60–90%-ni ning lahustunud terase hulk väheneb paratamatult, põhjustades poorsuse tekkimise kalduvuse suurenemist.
③ Teiste legeerelementide mõju. Kui raud-nikkel keevisõmblus sisaldab mangaani, kroomi, molübdeeni, alumiiniumi, titaani ja muid legeerelemente või on need kooskõlas legeeriv elementidega, võib see parandada keevisõmbluse poorsusevastast toimet. See on tingitud mangaani, titaani ja alumiiniumi rollist hapniku sidumisel, samas kui kroom ja molübdeen parandavad keevisõmbluse lahustuvust tahkes metallis. Seega on nikli ja 1Cr18Ni9Ti roostevaba terase keevisõmbluse poorsusevastasus parem kui nikli ja Q235-A terase keevisõmblusel. Alumiinium ja titaan suudavad siduda lämmastikku stabiilsetes ühendites, mis võib samuti parandada keevisõmbluse poorsusevastast toimet.
2. Termiline krakkimine
Terase ja nikli ning selle sulamite keevisõmbluse termilise pragunemise peamine põhjus on see, et keevisõmbluse kõrge niklisisalduse ja dendriitse struktuuri tõttu on jämedateraliste servade servades koondunud arvukalt madala sulamistemperatuuriga kokristalle, mis nõrgestab teradevahelist ühendust ja vähendab keevismetalli pragunemiskindlust. Lisaks on keevismetalli niklisisaldus termilise pragunemise tekkeks liiga kõrge, mis mõjutab oluliselt raua-nikli keevisõmblust. Hapnikul, väävlil, fosforil ja muudel lisanditel on keevisõmbluse termilise pragunemise kalduvusele samuti suur mõju.
Hapnikuvaba räbusti kasutamisel väheneb keevisõmbluse hapniku, väävli, fosfori ja muude kahjulike lisandite kvaliteet, eriti hapnikusisaldus, mistõttu pragunemise hulk väheneb oluliselt. Kuna sulavann kristalliseerub, võivad hapnik ja nikkel moodustada Ni + NiO eutektilist lahust. Eutektiline temperatuur on 1438 ℃ ja hapnik võib tugevdada väävli kahjulikku mõju. Seega, kui keevisõmbluse hapnikusisaldus on kõrge, on termilise pragunemise kalduvus suurem.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb ja muud legeerelemendid võivad parandada keevismetalli pragunemiskindlust. Mn, Cr, Mo, Ti ja Nb on metamorfsed ained, mis võivad täpsustada keevisõmbluse organisatsiooni ja häirida selle kristalliseerumise suunda. Al ja Ti on ka tugevad deoksüdeerivad ained, mis võivad vähendada keevisõmbluse hapniku hulka. Mn võib moodustada S ja MnS-iga tulekindlaid ühendeid, mis vähendab väävli kahjulikku mõju.
Keevitatud liigeste mehaanilised omadused
Raud-nikkel keevitusliidete mehaanilised omadused on seotud täitemetalli materjalide ja keevitusparameetritega. Puhta nikli ja madala süsinikusisaldusega terase keevitamisel, kui keevisõmbluse Ni ekvivalent on alla 30%, tekib keevisõmbluse kiire jahutamise tõttu keevisõmblusesse martensiitne struktuur, mis põhjustab liite plastilisuse ja sitkuse järsu languse. Seetõttu peaks liite parema plastilisuse ja sitkuse saavutamiseks raua-nikkel keevisõmbluse Ni ekvivalent olema üle 30%.
Postituse aeg: 10. märts 2025