Introduktion
Vid tillverkning av kemisk och petroleumutrustning svetsas stål ofta till nickel och legeringar för att spara dyrt nickel.
De största problemen med svetsning
Vid svetsning är huvudkomponenterna i svetsen järn och nickel, vilka är oändligt lösliga i varandra och inte bildar intermetalliska föreningar. Generellt sett är nickelhalten i svetsen relativt hög, så i smältzonen i den svetsade fogen bildas inget diffusionsskikt. Det största problemet med svetsning är tendensen att producera porositet och heta sprickor i svetsen.
1. Porositet
Stål och nickel och dess legeringar vid svetsning är de viktigaste faktorerna som påverkar porositetsbildningen i svetsen syre, nickel och andra legeringsämnen.
① Syrets inverkan. Vid svetsning kan mer syre lösas upp i den flytande metallen, och syre oxideras vid höga temperaturer och leder till nickeloxidation, vilket leder till bildandet av NiO. NiO kan reagera med väte och kol i den flytande metallen för att generera vattenånga och kolmonoxid i den smälta badmassan, vilket kan leda till stelning för sent, vilket leder till att rester bildas i svetsen och porer bildas. Vid svetsning av järn och nickel med ren nickel och Q235-A pulverbågsvetsning förändras inte kväve- och vätehalten mycket. Ju högre syrehalten i svetsen är, desto högre blir antalet porer i svetsen.
② Nickels effekt. I järn-nickelsvetsning är syrelösligheten i järn och nickel annorlunda. Syrets löslighet i flytande nickel är större än i flytande järn, medan syrelösligheten i fast nickel är mindre än i fast järn. Därför är syrelösligheten vid plötslig förändring i nickelkristallisation mer uttalad än vid plötslig förändring i järnkristallisation. Därför är tendensen till porositet i svetsen liten när Ni är 15%~30%, och när Ni-halten är stor ökar tendensen till porositet ytterligare till 60%~90%, och mängden upplöst stål minskar oundvikligen, vilket gör att tendensen att bilda porositet ökar.
③ Inverkan av andra legeringselement. När järn-nickel-svetsen innehåller mangan, krom, molybden, aluminium, titan och andra legeringselement eller i linje med legeringen kan svetsens antiporositet förbättras, vilket beror på att mangan, titan och aluminium etc. har en syreavledande roll, medan krom och molybden förbättrar svetsens löslighet i den fasta metallen. Därför är nickel och 1Cr18Ni9Ti rostfria stålsvetsar antiporösa än nickel och Q235-A stålsvetsar. Aluminium och titan kan också fixera kväve i stabila föreningar, vilket också kan förbättra svetsens antiporositet.
2. Termisk sprickbildning
Den främsta orsaken till termisk sprickbildning i stål, nickel och dess legeringar i svetsen är att på grund av dendritisk organisation i svetsen finns ett antal lågsmältande samkristaller i de grova kornens kanter, vilket försvagar kopplingen mellan kornen och minskar svetsgodsets sprickmotstånd. Dessutom är nickelhalten i svetsgodset för hög för att svetsgodset ska kunna orsaka termisk sprickbildning. Detta har en betydande inverkan på svetsningen av järn-nickel. Syre, svavel, fosfor och andra föroreningar har också stor inverkan på svetsen, vilket har en stor tendens till termisk sprickbildning.
Vid användning av syrefritt flussmedel minskar mängden sprickbildning kraftigt på grund av minskad kvalitet på syre, svavel, fosfor och andra skadliga föroreningar i svetsen, särskilt på grund av minskningen av syrehalten. På grund av kristalliseringen i den smälta poolen kan syre och nickel bilda eutektikum av Ni + NiO, med en eutektisk temperatur på 1438 ℃, och syre kan också förstärka svavlets skadliga effekter. Så när syrehalten i svetsen är hög är tendensen till termisk sprickbildning större.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb och andra legeringselement kan förbättra svetsgodsets sprickmotstånd. Mn, Cr, Mo, Ti och Nb är metamorfa ämnen som kan förfina svetsstrukturen och störa dess kristallisationsriktning. Al och Ti är också starka deoxiderande ämnen som kan minska mängden syre i svetsen. Mn kan bilda eldfasta föreningar med S och MnS, vilket minskar svavels skadliga effekter.
Mekaniska egenskaper hos svetsade fogar
De mekaniska egenskaperna hos järn-nickel-svetsfogar är relaterade till fyllnadsmetallmaterialen och svetsparametrarna. Vid svetsning av ren nickel och lågkolstål, när Ni-ekvivalenten i svetsen är mindre än 30 %, kommer en martensitstruktur att uppstå i svetsen under snabb kylning av svetsen, vilket gör att fogens plasticitet och seghet minskar kraftigt. För att få bättre plasticitet och seghet i fogen bör därför Ni-ekvivalenten i järn-nickel-svetsen vara större än 30 %.
Publiceringstid: 10 mars 2025