Uvod
Prilikom proizvodnje kemijske i naftne opreme, kako bi se uštedio skupi nikal, čelik se često zavaruje s niklom i legurama.
Glavni problemi zavarivanja
Prilikom zavarivanja, glavne komponente u zavaru su željezo i nikal, koji su sposobni za beskonačnu međusobnu topljivost i ne tvore intermetalne spojeve. Općenito, sadržaj nikla u zavaru je relativno visok, pa se u zoni taljenja zavarenog spoja ne stvara difuzijski sloj. Glavni problem kod zavarivanja je sklonost stvaranju poroznosti i vrućih pukotina u zavaru.
1. Poroznost
Kod zavarivanja čelika, nikla i njegovih legura, glavni čimbenici koji utječu na stvaranje poroznosti u zavaru su kisik, nikal 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 ugljikov monoksid u rastaljenoj kupki, što dovodi do skrućivanja, na primjer, prekasno izlazi, što rezultira stvaranjem poroznosti u zavaru. Kod zavarivanja pod praškom čistog nikla i Q235-A željeza i nikla, u slučaju zavara pod praškom, sadržaj dušika i vodika se ne mijenja puno, što je veći sadržaj kisika u zavaru, to je veći broj pora u zavaru.
② Utjecaj nikla. U zavaru željezo-nikal, 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 promjeni kristalizacije nikla izraženija nego u nagloj promjeni kristalizacije 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 smanjuje, što uzrokuje tendenciju stvaranja poroznosti.
③ Utjecaj drugih legirajućih elemenata. Kada zavar željeza i nikla sadrži mangan, krom, 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 deoksigenacije, dok krom i molibden poboljšavaju topljivost zavara u čvrstom metalu. Dakle, nikal i nehrđajući čelik 1Cr18Ni9Ti imaju veću antiporoznost od nikla i čelika Q235-A. Aluminij i titan također mogu vezati dušik u stabilne spojeve, što također može poboljšati antiporoznost zavara.
2. Termičko pucanje
Glavni razlog termičkog pucanja u zavaru čelika, nikla i njegovih legura je taj što se zbog visokog udjela nikla u zavaru s dendritičnom organizacijom, na rubu grubih zrna, koncentrira niz kokristala s niskom točkom taljenja, 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-nikal zavar, a kisik, sumpor, fosfor i druge nečistoće također imaju veliki utjecaj na sklonost termičkom pucanju zavara.
Pri korištenju bezkisikovog fluksa, 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 rastaljenom sloju, kisik i nikal mogu formirati Ni + NiO eutektik, eutektičke temperature od 1438 ℃, a kisik također može pojačati štetne učinke sumpora. Dakle, kada je sadržaj kisika u zavaru visok, veća je sklonost toplinskom pucanju.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb i drugi legirajući elementi mogu poboljšati otpornost zavara na pucanje. Mn, Cr, Mo, Ti i Nb su metamorfni agensi koji mogu poboljšati organizaciju zavara i poremetiti smjer njegove kristalizacije. Al i Ti su također jaki deoksidacijski agensi koji mogu smanjiti količinu kisika u zavaru. Mn može formirati vatrostalne spojeve sa S i MnS, što smanjuje štetne učinke sumpora.
Mehanička svojstva zavarenih spojeva
Mehanička svojstva zavarenih spojeva željeza i nikla povezana su s materijalima metala za punjenje 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 željeza i nikla trebao bi biti veći od 30%.
Vrijeme objave: 10. ožujka 2025.