Introdución
Ao fabricar equipos químicos e petrolíferos, para aforrar níquel, o caro produto, o aceiro adoita soldarse a níquel e aliaxes.
Os principais problemas da soldadura
Ao soldar, os principais compoñentes da soldadura son o ferro e o níquel, que son capaces de ter unha solubilidade mutua infinita e non forman compostos intermetálicos. En xeral, o contido de níquel na soldadura é relativamente alto, polo que na zona de fusión da unión soldada non se forma ningunha capa de difusión. O principal problema da soldadura é a tendencia a producir porosidade e gretas quentes na soldadura.
1. Porosidade
Aceiro e níquel e as súas aliaxes ao soldar, os principais factores que afectan á formación de porosidade na soldadura son o osíxeno, o níquel e outros elementos de aliaxe.
① O efecto do osíxeno. Ao soldar, o metal líquido pode disolver máis osíxeno, e a altas temperaturas o osíxeno oxida o níquel, formando NiO. O NiO pode reaccionar co hidróxeno e o carbono do metal líquido para xerar vapor de auga e monóxido de carbono na solidificación da masa fundida, como a saída demasiado tarde, que deixa residuos na soldadura e forma porosidade. Na soldadura por arco mergullado de ferro e níquel con níquel puro e Q235-A, no caso de que o contido de nitróxeno e hidróxeno non varía moito; canto maior sexa o contido de osíxeno na soldadura, maior será o número de poros na soldadura.
② O efecto do níquel. Na soldadura ferro-níquel, a solubilidade do osíxeno no ferro e no níquel é diferente. A solubilidade do osíxeno no níquel líquido é maior que a do ferro líquido, mentres que a solubilidade do osíxeno no níquel sólido é menor que a do ferro sólido; polo tanto, a solubilidade do osíxeno na cristalización do níquel cun cambio repentino é máis pronunciada que na cristalización do ferro cun cambio repentino. Polo tanto, a tendencia á porosidade na soldadura cando o Ni é do 15 % ao 30 % é pequena, e cando o contido de Ni é grande, a tendencia á porosidade aumenta aínda máis ata o 60 % ao 90 %, e a cantidade de aceiro disolto diminuirá, o que provocará que a tendencia á formación de porosidade sexa maior.
③ A influencia doutros elementos de aliaxe. Cando a soldadura de ferro-níquel contén manganeso, cromo, molibdeno, aluminio, titanio e outros elementos de aliaxe ou en consonancia coa aliaxe, pode mellorar a antiporosidade da soldadura. Isto débese a que o manganeso, o titanio e o aluminio, etc., teñen o papel de desoxixenación, mentres que o cromo e o molibdeno melloran a solubilidade da soldadura no metal sólido. Polo tanto, a soldadura de níquel e aceiro inoxidable 1Cr18Ni9Ti ten unha antiporosidade maior que a soldadura de níquel e aceiro Q235-A. O aluminio e o titanio tamén poden fixar nitróxeno en compostos estables, o que tamén pode mellorar a antiporosidade da soldadura.
2. Craqueamento térmico
No aceiro, o níquel e as súas aliaxes, a principal razón para a aparición de fisuras térmicas na soldadura é que, debido á alta concentración de níquel na soldadura con organización dendrítica, nos grans grosos concéntranse varios cocristais de baixo punto de fusión, o que debilita a conexión entre os grans e reduce a resistencia á fisura do metal de soldadura. Ademais, o contido de níquel no metal de soldadura é demasiado alto para que este produza fisuras térmicas, o que ten un impacto significativo na soldadura de ferro-níquel. O osíxeno, o xofre, o fósforo e outras impurezas tamén teñen un grande impacto na tendencia á fisura térmica da soldadura.
Ao usar fluxo libre de osíxeno, debido á redución na calidade do osíxeno, xofre, fósforo e outras impurezas nocivas na soldadura, especialmente á diminución do contido de osíxeno, a cantidade de fisuras redúcese considerablemente. Debido á cristalización da masa fundida, o osíxeno e o níquel poden formar eutéctico de Ni + NiO, cunha temperatura eutéctica de 1438 ℃, e o osíxeno tamén pode reforzar os efectos nocivos do xofre. Polo tanto, cando o contido de osíxeno na soldadura é alto, a tendencia á fisura térmica é maior.
O Mn, Cr, Mo, Ti, Nb e outros elementos de aliaxe poden mellorar a resistencia á fisuración do metal de soldadura. O Mn, Cr, Mo, Ti e Nb son axentes metamórficos que poden refinar a organización da soldadura e interromper a dirección da súa cristalización. O Al e o Ti tamén son un forte axente desoxidante que pode reducir a cantidade de osíxeno na soldadura. O Mn pode formar compostos refractarios co S e o MnS, o que reduce os efectos nocivos do xofre.
Propiedades mecánicas das unións soldadas
As propiedades mecánicas das unións soldadas de ferro-níquel están relacionadas cos materiais metálicos de recheo e os parámetros de soldadura. Ao soldar níquel puro e aceiro con baixo contido en carbono, cando o equivalente de Ni na soldadura é inferior ao 30 %, baixo o rápido arrefriamento da soldadura, aparecerá unha estrutura de martensita na soldadura, facendo que a plasticidade e a tenacidade da unión diminúan drasticamente. Polo tanto, para obter unha mellor plasticidade e tenacidade da unión, o equivalente de Ni na soldadura de ferro-níquel debe ser superior ao 30 %.
Data de publicación: 10 de marzo de 2025