Tērauda, ​​niķeļa un niķeļa sakausējumu metināšana, bieži uzdotie jautājumi

Ievads

Ražojot ķīmiskās un naftas iekārtas, lai ietaupītu dārgo niķeli, tēraudu bieži metina ar niķeli un sakausējumiem.

Galvenās metināšanas problēmas

Metinot, galvenās metinājuma sastāvdaļas ir dzelzs un niķelis, kas spēj bezgalīgi savstarpēji šķīst un neveido starpmetāliskus savienojumus. Kopumā niķeļa saturs metinājumā ir relatīvi augsts, tāpēc metinātā savienojuma kušanas zonā neveidojas difūzijas slānis. Galvenā metināšanas problēma ir tendence veidot porainību un karstas plaisas metinājumā.

1.Porainība

Tērauda un niķeļa un tā sakausējumu metināšanas laikā galvenie faktori, kas ietekmē porainības veidošanos metinājumā, ir skābeklis, niķelis un citi leģējošie elementi.

1. Skābekļa ietekme. Metināšanas laikā šķidrais metāls var izšķīdināt vairāk skābekļa, un augstā temperatūrā skābeklis oksidējas, veidojoties NiO. NiO var reaģēt ar ūdeņradi un oglekli šķidrajā metālā, veidojot ūdens tvaikus un oglekļa monoksīdu izkausētā ūdenī, kas sacietē, un pēc tam izplūst, radot atlikušo tvaiku metinājumā, veidojot porainību. Tīra niķeļa un Q235-A kuģotajā loka metināšanā ar dzelzs un niķeļa metinājumiem slāpekļa un ūdeņraža saturs daudz nemainās. Jo augstāks ir skābekļa saturs metinājumā, jo lielāks ir poru skaits metinājumā.

② Niķeļa ietekme. Dzelzs-niķeļa metināšanā skābekļa šķīdība dzelzī un niķelī atšķiras, skābekļa šķīdība šķidrā niķelī ir lielāka nekā šķidrā dzelzī, savukārt skābekļa šķīdība cietā niķelī ir mazāka nekā cietā dzelzī, tāpēc skābekļa šķīdība niķeļa kristalizācijā pēc pēkšņas kristalizācijas ir izteiktāka nekā dzelzs kristalizācijā pēc pēkšņas kristalizācijas. Tāpēc metinājuma porainības tendence, ja Ni saturs ir 15–30 %, ir maza, un, ja Ni saturs ir liels, porainības tendence palielinās līdz 60–90 %, un izšķīdušā tērauda daudzums neizbēgami samazinās, tādējādi palielinot porainības veidošanās tendenci.

③ Citu leģējošo elementu ietekme. Ja dzelzs-niķeļa metinājuma šuvē ir mangāns, hroms, molibdēns, alumīnijs, titāns un citi leģējošie elementi vai tie atbilst leģējošajam elementam, tas var uzlabot metinājuma porainību. Tas ir saistīts ar mangāna, titāna un alumīnija lomu deoksigenēšanā, savukārt hroms un molibdēns uzlabo metinājuma šķīdību cietajā metālā. Tāpēc niķeļa un 1Cr18Ni9Ti nerūsējošā tērauda metinājuma porainība ir labāka nekā niķeļa un Q235-A tērauda metinājumam. Alumīnijs un titāns var arī piesaistīt slāpekli stabilos savienojumos, kas arī var uzlabot metinājuma porainību.

2. Termiskā plaisāšana

Tērauda un niķeļa un tā sakausējumu termisko plaisāšanu galvenais iemesls metinājumā ir augsta niķeļa metinājuma dendrītiskā organizācija, rupjo graudu malās koncentrējas vairāki zemas kušanas temperatūras kokristāli, tādējādi vājinot saikni starp graudiem un samazinot metinājuma metāla plaisāšanas izturību. Turklāt metinājuma metāla niķeļa saturs ir pārāk augsts, lai metinājuma metāls varētu radīt termiskās plaisāšanas, kas būtiski ietekmē dzelzs-niķeļa metinājumu, skābeklim, sēram, fosforam un citiem piemaisījumiem ir arī liela ietekme uz metinājuma termisko plaisāšanu.

Izmantojot bezskābekļa plūsmu, metināšanas šuvē samazinās skābekļa, sēra, fosfora un citu kaitīgu piemaisījumu kvalitāte, īpaši skābekļa saturs, tāpēc plaisu veidošanās ievērojami samazinās. Tā kā izkausētās šuves kristalizējas, skābeklis un niķelis var veidot Ni + NiO eitektisko savienojumu. Eitektiskā temperatūra sasniedz 1438 ℃, un skābeklis var pastiprināt sēra kaitīgo iedarbību. Tāpēc, ja metināšanas šuvē ir augsts skābekļa saturs, termiskās plaisas veidošanās tendence ir lielāka.

Mn, Cr, Mo, Ti, Nb un citi leģējošie elementi var uzlabot metinājuma metāla plaisāšanas izturību. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb ir metamorfiski aģenti, kas var uzlabot metinājuma organizāciju un var izjaukt tā kristalizācijas virzienu. Al, Ti ir arī spēcīgs deoksidējošs līdzeklis, kas var samazināt skābekļa daudzumu metinājumā. Mn var veidot ugunsizturīgus savienojumus ar S, MnS, kas samazina sēra kaitīgo ietekmi.

Metināto savienojumu mehāniskās īpašības

Dzelzs-niķeļa metināšanas savienojumu mehāniskās īpašības ir saistītas ar pildmetāla materiāliem un metināšanas parametriem. Metinot tīru niķeli un zema oglekļa satura tēraudu, ja Ni ekvivalents metinājumā ir mazāks par 30%, metinājuma straujās atdzišanas rezultātā metinājumā veidojas martensīta struktūra, kā rezultātā savienojuma plastiskums un izturība strauji samazinās. Tāpēc, lai panāktu labāku savienojuma plastiskumu un izturību, Ni ekvivalentam dzelzs-niķeļa metinājumā jābūt lielākam par 30%.