स्टील, निकेल आणि निकेल मिश्रधातूचे वेल्डिंग, वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न

प्रस्तावना

रासायनिक आणि पेट्रोलियम उपकरणे तयार करताना, महागडे निकेल वाचवण्यासाठी, अनेकदा स्टीलला निकेल आणि मिश्रधातूंचे वेल्डिंग केले जाते.

वेल्डिंगच्या मुख्य समस्या

वेल्डिंग करताना, वेल्डमधील मुख्य घटक लोह आणि निकेल असतात, जे एकमेकांमध्ये अमर्यादपणे विरघळू शकतात आणि आंतरधातू संयुगे तयार करत नाहीत. सामान्यतः, वेल्डमधील निकेलचे प्रमाण तुलनेने जास्त असते, त्यामुळे वेल्ड केलेल्या जोडाच्या संलयन क्षेत्रात कोणताही विसरण थर तयार होत नाही. वेल्डिंगमधील मुख्य समस्या म्हणजे वेल्डमध्ये सच्छिद्रता आणि उष्ण भेगा निर्माण होण्याची प्रवृत्ती होय.

१. सच्छिद्रता

स्टील आणि निकेल व त्याच्या मिश्रधातूंचे वेल्डिंग करताना, वेल्डमध्ये सच्छिद्रता निर्माण होण्यावर परिणाम करणारे मुख्य घटक म्हणजे ऑक्सिजन, निकेल आणि इतर मिश्रधातू घटक होत.

① ऑक्सिजनचा परिणाम. वेल्डिंग करताना, वितळलेल्या धातूमध्ये अधिक ऑक्सिजन विरघळू शकतो, आणि उच्च तापमानात ऑक्सिजन व निकेलच्या ऑक्सिडेशनमुळे NiO तयार होते. NiO, वितळलेल्या धातूमधील हायड्रोजन आणि कार्बनसोबत अभिक्रिया करून पाण्याची वाफ आणि कार्बन मोनॉक्साईड तयार करते. वितळलेल्या भागाच्या घनीकरणात, हे घटक बाहेर पडण्यास खूप उशीर झाल्यास, वेल्डमध्ये अवशिष्ट पदार्थांवर पोरोसिटी (छिद्रता) तयार होते. शुद्ध निकेल आणि Q235-A च्या सबमर्ज्ड आर्क वेल्डिंगमध्ये लोखंड आणि निकेलच्या वेल्डमध्ये, नायट्रोजन आणि हायड्रोजनच्या प्रमाणात फारसा बदल होत नाही, वेल्डमधील ऑक्सिजनचे प्रमाण जितके जास्त असते, वेल्डमधील छिद्रांची संख्या तितकीच जास्त असते.

२) निकेलचा परिणाम. लोह-निकेल वेल्डमध्ये, लोह आणि निकेलमधील ऑक्सिजनची विद्राव्यता भिन्न असते. द्रव निकेलमधील ऑक्सिजनची विद्राव्यता द्रव लोहापेक्षा जास्त असते, तर घन निकेलमधील ऑक्सिजनची विद्राव्यता घन लोहापेक्षा कमी असते. त्यामुळे, निकेलच्या स्फटिकीकरणातील अचानक बदल हा लोहाच्या स्फटिकीकरणातील अचानक बदलापेक्षा अधिक ठळकपणे दिसून येतो. म्हणून, जेव्हा निकेलचे प्रमाण १५% ते ३०% असते, तेव्हा वेल्डमध्ये सच्छिद्रता निर्माण होण्याची प्रवृत्ती कमी असते. आणि जेव्हा निकेलचे प्रमाण जास्त होऊन ते ६०% ते ९०% होते, तेव्हा सच्छिद्रता निर्माण होण्याची प्रवृत्ती आणखी वाढते आणि विरघळलेल्या स्टीलचे प्रमाण कमी होते, ज्यामुळे सच्छिद्रता निर्माण होण्याची प्रवृत्ती वाढते.

③ इतर मिश्रधातू घटकांचा प्रभाव. जेव्हा लोह-निकेल वेल्डमध्ये मॅंगनीज, क्रोमियम, मॉलिब्डेनम, ॲल्युमिनियम, टायटॅनियम आणि इतर मिश्रधातू घटक असतात किंवा मिश्रधातूच्या स्वरूपात असतात, तेव्हा वेल्डची छिद्रता-रोधकता सुधारू शकते. याचे कारण असे की, मॅंगनीज, टायटॅनियम आणि ॲल्युमिनियम इत्यादी डीऑक्सिजनेशनची (ऑक्सिजन काढून टाकण्याची) भूमिका बजावतात, तर क्रोमियम आणि मॉलिब्डेनम घन धातूमध्ये वेल्डची विद्राव्यता सुधारतात. त्यामुळे निकेल आणि 1Cr18Ni9Ti स्टेनलेस स्टील वेल्डची छिद्रता-रोधकता, निकेल आणि Q235-A स्टील वेल्डपेक्षा जास्त असते. ॲल्युमिनियम आणि टायटॅनियम नायट्रोजनला स्थिर संयुगांमध्ये स्थिर करू शकतात, ज्यामुळे वेल्डची छिद्रता-रोधकता आणखी सुधारू शकते.

२. औष्णिक भेगा

स्टील आणि निकेल व त्याच्या मिश्रधातूंच्या वेल्डमध्ये औष्णिक तडे जाण्याचे मुख्य कारण म्हणजे, उच्च निकेल वेल्डमध्ये डेंड्रिटिक (वृक्षसदृश) रचनेमुळे, जाड कणांच्या कडेला कमी वितळणबिंदू असलेले अनेक सह-स्फटिक जमा होतात, ज्यामुळे कणांमधील जोड कमकुवत होतो आणि वेल्ड धातूचा तडे जाण्याचा प्रतिकार कमी होतो. याव्यतिरिक्त, लोह-निकेल वेल्डमध्ये, वेल्ड धातूमधील निकेलचे प्रमाण खूप जास्त असण्याचाही औष्णिक तडे जाण्यावर महत्त्वपूर्ण परिणाम होतो, तसेच ऑक्सिजन, सल्फर, फॉस्फरस आणि इतर अशुद्धींचाही वेल्डच्या औष्णिक तडे जाण्याच्या प्रवृत्तीवर मोठा प्रभाव पडतो.

ऑक्सिजन-मुक्त फ्लक्स वापरताना, वेल्डमधील ऑक्सिजन, सल्फर, फॉस्फरस आणि इतर हानिकारक अशुद्धींचे प्रमाण कमी झाल्यामुळे, विशेषतः ऑक्सिजनचे प्रमाण घटल्यामुळे, तडे जाण्याचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात कमी होते. वितळलेल्या भागाच्या स्फटिकीकरणामुळे, ऑक्सिजन आणि निकेल मिळून Ni + NiO युटेक्टिक तयार करू शकतात, ज्याचे युटेक्टिक तापमान १४३८ ℃ असते, आणि ऑक्सिजन सल्फरचे हानिकारक परिणाम देखील वाढवू शकतो. त्यामुळे जेव्हा वेल्डमध्ये ऑक्सिजनचे प्रमाण जास्त असते, तेव्हा औष्णिक तडे जाण्याची शक्यता अधिक असते.

Mn, Cr, Mo, Ti, Nb आणि इतर मिश्रधातू घटक वेल्ड धातूचा तडे जाण्याचा प्रतिकार सुधारू शकतात. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb हे रूपांतरणकारक घटक आहेत, जे वेल्डची रचना अधिक सूक्ष्म करू शकतात आणि त्याच्या स्फटिकीकरणाची दिशा विस्कळीत करू शकतात. Al, Ti हे देखील एक प्रभावी ऑक्सिजन-निवारक घटक आहेत, जे वेल्डमधील ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी करू शकतात. Mn हे S सोबत MnS सारखी उष्णतारोधक संयुगे तयार करू शकते, ज्यामुळे सल्फरचे हानिकारक परिणाम कमी होतात.

वेल्ड केलेल्या सांध्यांचे यांत्रिक गुणधर्म

लोह-निकेल वेल्डिंग जोडांचे यांत्रिक गुणधर्म हे फिल मेटल मटेरियल आणि वेल्डिंग पॅरामीटर्सशी संबंधित असतात. शुद्ध निकेल आणि कमी कार्बन स्टीलचे वेल्डिंग करताना, जेव्हा वेल्डमधील निकेलचे प्रमाण ३०% पेक्षा कमी असते, तेव्हा वेल्डच्या जलद थंड होण्यामुळे वेल्डमध्ये मार्टेन्साइट संरचना निर्माण होते, ज्यामुळे जोडाची लवचिकता आणि कणखरपणा झपाट्याने कमी होतो. म्हणून, जोडाची उत्तम लवचिकता आणि कणखरपणा मिळवण्यासाठी, लोह-निकेल वेल्डमधील निकेलचे प्रमाण ३०% पेक्षा जास्त असले पाहिजे.