Výskum zvárania technológie zliatiny založenej na nikle
1. Úvod
Zliatiny s frakciou niklu viac ako 30% sa vo všeobecnosti nazývajú zliatiny odolné voči korózii, ktoré sú podobné austenitickej nehrdzavejúcej ocele. Mikroštruktúra zliatin z korózie založeného na nikle je jednofázový austenit a v tuhom stave nedochádza k žiadnej fázovej zmene. Zrná materského materiálu a zvarového kovu nemožno vylepšiť tepelným spracovaním.
Má jedinečné fyzikálne, chemické a korózne odporové vlastnosti. Môže odolať korózii z rôznych korozívnych médií v rozsahu 200-1090 stupňa. Zároveň má tiež dobré mechanické vlastnosti vysokej a nízkej teploty. Všeobecne sa používa v petrochemickej, jadrovej energii, letectve a ďalších odvetviach.
Bežne používané zliatiny odolné voči korózii založené na nikle možno rozdeliť do štyroch hlavných sérií:
① Systém Ni-Cu sa skladá z Ni a Cu ako hlavných prvkov nazývaných zliatina Monel, reprezentovaná číslami 4000 sérií;
② Systém NICRFE sa skladá hlavne z Ni, CR je viac ako Fe, nazývaný Inconel zliatiny, predstavovaný číslami 6000 sérií;
③ Systém niklu-železo-chromium, obsah Ni je nižší ako 50%, Fe je viac ako CR, nazývaný zliatina Incoloy, predstavovaná 8000 sériovými číslami;
Systém Ni Mo alebo Ni Mo Cr sa nazýva zliatina Hastelloy, s Ni ako hlavným prvkom a vysokým obsahom MO.
2. Bežné problémy v procese zvárania zliatin na báze niklu
2.1 Horúce praskliny
V procese zvárania zliatin na báze niklu je zvar náchylný na makro praskliny (praskliny solidifikácie) a mikro praskliny (polygonálne praskliny) alebo oboje.
Intergranulárny kvapalný film je hlavným metalurgickým faktorom, ktorý spôsobuje praskliny solidifikácie v jednofázových austenitických zvaroch zliatin na báze niklu. Pri zváraní zliatin na báze niklu, nečistoty ako S a Si segregujú vo zvarnom kovu za vzniku eutektiky s nízkym mulcom (NINIS, 645 stupňov).
Počas kryštalizácie zvarného kovu zostáva eutektický kvapalný film s nízkym mulovaním v hraničnej oblasti zŕn. V dôsledku veľkého koeficientu lineárnej expanzie zliatin na báze niklu sa počas zvárania generuje významné ťahové napätie a tekutý film je náchylný k prasknutiu pod účinkom zmršťovacieho napätia počas kryštalizácie.
Mikroštruktúra zvaru zliatiny na báze niklu je jednofázový austenit. Tvorba a vývoj polygonálnych hraníc zŕn medzi zvarmi čistého kovu a zliatinou jednej fázy sú hlavnými dôvodmi generovania polygonálnych trhlín vo zvaroch zliatiny na báze niklu.
Aby sa zlepšila schopnosť jednofázového austenitického zliatiny zliatiny odolávať tepelnému krakovaniu, MO, W, Mn, TA, CR, NB a ďalších prvkov posilňujúceho tuhého roztoku, sa pridajú do zváracieho materiálu, ktorý môže účinne inhibovať tvorbu a vývoj horúcich prasklín a polygonálnych hraníc zŕn v zváraných zvaroch na báze niklu.
2.2 pórovitosť
Rozsah tavenia zliatin na báze niklu je medzi 1287 a 1446 stupňami a teplotný rozdiel v tuhej kvapaline je veľmi malý. Ukladaný kov je viskózny a má zlú plynulosť. Za podmienok rýchleho chladenia a kryštalizácie plyn nemá čas na únik a tvorí póry vo zvaru.
2,3 Zahrnutie trosky
Oxidy čistej zliatiny niklu a niklu sa líšia od valíc ocele. Napríklad bod topenia čistého železa je 1538 stupňov, FEO je 1420 stupňov a Fe3O2 je 1565 stupňov. Preto sa počas oceľového zvárania oxidy a rodičovský kov takmer roztopia.
Existujú však významné rozdiely v bodoch topenia niklu a oxidu niklu, ako je napríklad topenie čistého niklu je 1446 stupňov, zatiaľ čo bod topenia NIO je 2090 stupňov. Je zrejmé, že oxidy zliatin niklu sa počas zvárania uchovávajú v tuhej podobe, čo vedie k neúplnej fúzii a diskontinuálnym inklúziám oxidu.
2.4 podrezaný
V dôsledku zlej plynulosti zvarného kovu zliatin na báze niklu sa dá požadovaná hĺbka penetrácie dosiahnuť pomocou miernej techniky hojdania. Avšak pri hojdaní sa do extrémnej polohy každej strany, ak je čas držania príliš krátky a nie je dosť času na vyplnenie roztaveného zvarového kovu, spôsobí to podrezanie.
3. Kľúčové body procesu zvárania
3.1 Výber metódy zvárania
Na zváranie zliatin na báze niklu sa uprednostňujú zváranie Stick Arc, zváranie oblúka volfrámu a zváranie oblúka plynu. Automatické ponorené oblúkové zváranie sa môže použiť aj na zváranie hustých doštičiek.
Mnoho rôznych procesov zvárania je vhodných pre rôzne materiály a aplikácie. Patria sem:
Zváranie tieneného kovového oblúka (SMAW): Známy tiež ako zváranie paliva, Smaw používa na zváranie spotrebnú elektródu potiahnutú tokom.
Zváranie oblúka plynu (GMAW\/MIG): Používa kontinuálny tuhý drôt privádzaný zváracou pištoľou a tieniacim plynom na ochranu zvarového bazénu pred kontamináciou.
Zváranie oblúkového volfrámu volfrámu (GTAW\/TIG): Tento proces používa nekonsumovateľnú elektródu volfrámu a tieniaci plyn. Ak je to potrebné, kovový kov sa môže kŕmiť osobitne.
Zváranie oblúkového toku (FCAW): Podobne ako pri zváraní MIG je jadro drôtu vyplnené tokom.
Ponotý oblúkový zváranie (SAW): Tento proces zahŕňa vytvorenie oblúka medzi nepretržitými zváracím drôtom a obrobkom, ktorý ponoril zváraciu plochu pod vrstvou toku.
