Výzkum svařovací technologie slitiny odolné vůči korozi na bázi niklu
1. Úvod
Slitiny s niklovou hmotnostní frakcí více než 30% se obecně nazývají korozní slitiny rezistentní na nikl, které jsou podobné austenitické nerezové oceli. Mikrostruktura slitin rezistentních na korozi na bázi niklu je jednofázový austenit a v pevném stavu nedochází k změně fáze. Zrna rodičovského materiálu a svařovacího kovu nelze vylepšit tepelným zpracováním.
Má jedinečné vlastnosti fyzikální, chemické a korozi. Může odolat korozi z různých korozivních médií v rozsahu 200-1090 stupně. Současně má také dobré mechanické vlastnosti s vysokou a nízkou teplotou. Obecně se používá v petrochemické, jaderné energii, letectví a dalších průmyslových odvětvích.
Běžně používané slitiny rezistentní na korozi na bázi niklu lze rozdělit do čtyř hlavních sérií:
① Systém Ni-Cu je složen z Ni a Cu jako hlavní prvky, nazývané slitina monel, představovaná čísly série 4000;
② Systém NICRFE je složen hlavně z Ni, CR je více než Fe, nazývá se inconel slitina, představovaná čísly řady 6000;
③ Systém nikl-železo-chromium, obsah Ni je menší než 50%, Fe je více než CR, nazývaný slitina incoloy, představovaná čísly 8000 sérií;
Systém Ni Mo nebo Ni Mo Cr se nazývá slitina Hastelloy, s Ni jako hlavním prvkem a vysokým obsahem MO.
2. běžné problémy v procesu svařování slitin na bázi niklu
2.1 Horké trhliny
Ve svařovacím procesu slitin na bázi niklu je svar náchylný k makro trhlinám (tuhnutí trhlin) a mikro trhliny (polygonální trhliny) nebo obojí.
Intergranulární kapalinový film je hlavním metalurgickým faktorem způsobujícím tuhnutí praskliny v jednofázových austenitických svarech slitin na bázi niklu. Při svařování slitin na bázi niklu se nečistoty, jako jsou S a Si segregace ve svarovém kovu, vytvářejí eutektickou eutektiku s nízkým rozlišením (ninis, 645 stupňů).
Během krystalizace svarového kovu zůstává eutektický kapalný film s nízkým rozlišením v hraniční oblasti zrna. Vzhledem k velkému lineárnímu koeficientu lineární expanze slitin na bázi niklu se během svařování vytváří významný tahový napětí a kapalný film je náchylný k praskání pod působením napětí smrštění během krystalizace.
Mikrostruktura svaru slitiny na bázi niklu je jednofázový austenit. Tvorba a vývoj hranic polygonálních zrn mezi čistými kovovými a jednofázovými svary slitinami je hlavními důvody generování polygonálních trhlin ve svarech slitin na bázi niklu.
Aby se zlepšila schopnost jednofázové austenitické slitiny svařovacího kovu odolávat tepelnému praskání, se do svařovacího materiálu přidávají do svařovacího materiálu, což může účinně inhibovat tvorbu a vývoj horkých trhlin a polygonových hranic zrna a polygonálních zrna v nikelových slitinách.
2.2 Porozita
Rozsah tání slitin na bázi niklu je mezi 1287 a 1446 stupňů a rozdíl v pevné kapalině je velmi malý. Usazený kov je viskózní a má špatnou plynulost. Za podmínek rychlého chlazení a krystalizace nemá plyn čas na útěk a vytváří póry ve svaru.
2.3 Začlenění strusky
Oxidy čistých nikl a slitin niklu se liší od oxidů oceli. Například bod tání čistého železa je 1538 stupňů, FEO je 1420 stupňů a Fe3O2 je 1565 stupňů. Proto se při svařování oceli oxidy a rodičovský kov téměř roztaví.
Existují však významné rozdíly v bodech tání niklu a oxidu niklu, jako je bod tání čistého niklu, 1446 stupňů, zatímco bod tání Nio je 2090 stupňů. Je vidět, že oxidy slitin niklu jsou během svařování zachovány v pevné formě, což má za následek neúplné fúzi a diskontinuální inkluze oxidu.
2.4 Podříznutí
Vzhledem ke špatné plynulosti svarového kovu z slitin na bázi niklu lze požadovanou hloubku penetrace dosáhnout pomocí mírné výkyvné techniky. Při otočení do extrémní polohy každé strany však, pokud je doba držení příliš krátká a není dostatek času na vyplnění roztaveného svarového kovu, způsobí to podříznutí.
3. klíčové body procesu svařování
3.1 Výběr metody svařování
Pro svařování slitin na bázi niklu jsou preferovány svařování oblouku s obloukem plynu a svařování oblouku plynového kovového oblouku. Automatické ponořené svařování oblouku lze také použít pro svařování tupek tlustých desek.
Mnoho různých svařovacích procesů je vhodné pro různé materiály a aplikace. Patří sem:
Smaw Swielded Metal Arc Svařování (Smaw): Smaw, známý jako Svalení na tyčinky, používá pro svařování spotřební elektrodu potaženou tokem.
Svařování oblouku plynového kovového oblouku (GMAW\/MIG): Používá kontinuální pevný drát napájený svařovací pistolí a stínící plyn k ochraně svařovacího bazénu před kontaminací.
Svařování plynového wolframu oblouku (GTAW\/TIG): Tento proces používá nezávaznou elektrodu a stínící plyn. V případě potřeby může být kov plniva napájena samostatně.
Jádro drátu je naplněno tokem.
Ponořené svařování oblouku (SAW): Tento proces zahrnuje vytvoření oblouku mezi kontinuálně krmeným svařovacím drátem a obrobkem a ponořením svařování pod vrstvou toku.
