Έρευνα σχετικά με την τεχνολογία συγκόλλησης του κράματος ανθεκτικού στη διάβρωση με νικέλιο
1. Εισαγωγή
Τα κράματα με ένα κλάσμα μάζας νικελίου άνω του 30% ονομάζονται γενικά κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση με βάση το νικέλιο, τα οποία είναι παρόμοια με τον ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα. Η μικροδομή των ανθεκτικών στη διάβρωση των κραμάτων με βάση το νικέλιο είναι μονο φάσμα ωστενίτη και δεν υπάρχει αλλαγή φάσης στην στερεά κατάσταση. Οι κόκκοι του γονικού υλικού και του μέταλλο συγκόλλησης δεν μπορούν να εξευγενιστούν με θερμική επεξεργασία.
Έχει μοναδικές ιδιότητες φυσικής, χημικής και διάβρωσης. Μπορεί να αντισταθεί στη διάβρωση από διάφορα διαβρωτικά μέσα στην περιοχή του βαθμού 200-1090. Ταυτόχρονα, έχει επίσης καλές μηχανικές ιδιότητες υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας. Χρησιμοποιείται ευρέως σε πετροχημική, πυρηνική ενέργεια, αεροδιαστημική και άλλες βιομηχανίες.
Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση με βάση το νικέλιο μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις μεγάλες σειρές:
Το σύστημα Ni-Cu αποτελείται από Ni και Cu ως κύρια στοιχεία, που ονομάζεται κράμα Monel, που αντιπροσωπεύεται από 4000 αριθμούς σειράς.
② Το σύστημα Nicrfe αποτελείται κυρίως από NI, το CR είναι κάτι περισσότερο από Fe, που ονομάζεται κράμα UNCOREL, που αντιπροσωπεύεται από 6000 αριθμούς σειράς.
③ Σύστημα νικελίου-σιδήρου-χρωμίου, το περιεχόμενο NI είναι μικρότερο από 50%, το Fe είναι κάτι περισσότερο από CR, που ονομάζεται Incoloy Caloy, που αντιπροσωπεύεται από αριθμούς σειράς 8000.
Το σύστημα Ni Mo ή Ni Mo Cr ονομάζεται κράμα Hastelloy, με το Ni ως το κύριο στοιχείο και το υψηλό περιεχόμενο MO.
2. Κοινά προβλήματα στη διαδικασία συγκόλλησης των κραμάτων με βάση το νικέλιο
2.1 καυτές ρωγμές
Στη διαδικασία συγκόλλησης των κραμάτων με βάση το νικέλιο, η συγκόλληση είναι επιρρεπής σε ρωγμές μακροεντολών (ρωγμές στερεοποίησης) και μικροοργίες (πολυγωνικές ρωγμές) ή και τα δύο.
Η ενδοκοκκονική υγρή μεμβράνη είναι ο κύριος μεταλλουργικός παράγοντας που προκαλεί ρωγμές στερεοποίησης σε μονο φάσμα ωστενιτικών συγκολλήσεων με βάση το νικέλιο. Κατά τη συγκόλληση των κραμάτων με βάση το νικέλιο, οι ακαθαρσίες όπως το S και το Si διαχωρίζονται στο μέταλλο συγκόλλησης για να σχηματίσουν ένα ευτηκτικό χαμηλής μείωσης (Ninis, 645 βαθμοί).
Κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης του μέταλλο συγκόλλησης, η μεμβράνη ευτηκτικού υγρού χαμηλού μεγέθους παραμένει στην περιοχή των ορίων των κόκκων. Λόγω του μεγάλου συντελεστή γραμμικής επέκτασης των κραμάτων με βάση το νικέλιο, δημιουργείται σημαντική τάση εφελκυσμού κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης και η υγρή μεμβράνη είναι επιρρεπής σε ρωγμές κάτω από τη δράση του στρες συρρίκνωσης κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης.
Η μικροδομή της συγκολλητικής συγκόλλησης με βάση το νικέλιο είναι ένα φάσμα austenite ενός φάσης. Ο σχηματισμός και η ανάπτυξη των πολυγωνικών ορίων κόκκων μεταξύ των συγκολλήσεων από καθαρό μέταλλο και μονής φάσης είναι οι κύριοι λόγοι για τη δημιουργία πολυγωνικών ρωγμών σε συγκολλήσεις κράματος με βάση το νικέλιο.
Προκειμένου να βελτιωθεί η ικανότητα του ενιαίου ωστενιτικού κράματος συγκόλλησης κράματος για να αντισταθεί στη θερμική ρωγμή, MO, W, MN, TA, CR, NB και άλλα στοιχεία ενίσχυσης στερεών διαλύματος στο υλικό συγκόλλησης, το οποίο μπορεί να αναστέλλει αποτελεσματικά τον σχηματισμό και την ανάπτυξη θερμαινόμενων ρωγμών και πολυγωνικών ορίων κόκκων σε συνολικά με βάση το νικέλιο.
2.2 Πορώδες
Το εύρος τήξης των κραμάτων με βάση το νικέλιο είναι μεταξύ 1287 και 1446 βαθμών και η διαφορά θερμοκρασίας στερεού υγρού είναι πολύ μικρή. Το κατατεθειμένο μέταλλο είναι ιξώδες και έχει κακή ρευστότητα. Υπό τις συνθήκες ταχείας ψύξης και κρυστάλλωσης, το αέριο δεν έχει χρόνο να δραπετεύσει και να σχηματίζει πόρους στη συγκόλληση.
2,3 Συμπερίληψη σκωρίας
Τα οξείδια των καθαρών κραμάτων νικελίου και νικελίου είναι διαφορετικά από αυτά του χάλυβα. Για παράδειγμα, το σημείο τήξης του καθαρού σιδήρου είναι 1538 βαθμοί, το FeO είναι 1420 βαθμοί και το Fe3O2 είναι 1565 βαθμοί. Ως εκ τούτου, κατά τη συγκόλληση χάλυβα, τα οξείδια και το γονικό μέταλλο σχεδόν λειώνονται.
Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στα σημεία τήξης του οξειδίου του νικελίου και του νικελίου, όπως το σημείο τήξης του καθαρού νικελίου είναι 1446 βαθμούς, ενώ το σημείο τήξης του NiO είναι 2090 βαθμούς. Μπορεί να φανεί ότι τα οξείδια των κραμάτων νικελίου διατηρούνται σε στερεά μορφή κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, με αποτέλεσμα την ελλιπή σύντηξη και τα ασυνεχή οξείδια.
2.4 υπόγεια
Λόγω της κακής ρευστότητας του μέταλλο συγκόλλησης των κραμάτων με βάση το νικέλιο, το απαιτούμενο βάθος διείσδυσης μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας μια ελαφριά τεχνική ταλάντευσης. Ωστόσο, όταν κουνιέται στην ακραία θέση κάθε πλευράς, εάν ο χρόνος συγκράτησης είναι πολύ μικρός και δεν υπάρχει αρκετός χρόνος για να γεμίσει το τετηγμένο μέταλλο συγκόλλησης, θα προκαλέσει υποβρύχια.
3. Βασικά σημεία της διαδικασίας συγκόλλησης
3.1 Επιλογή της μεθόδου συγκόλλησης
Για τη συγκόλληση των κραμάτων με βάση το νικέλιο, η συγκόλληση τόξου ραβδί, προτιμάται η συγκόλληση τόξου αερίου και η συγκόλληση με μέταλλο αεριώματος. Η αυτόματη βυθισμένη συγκόλληση τόξου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη συγκόλληση των πυκνών πλακών.
Πολλές διαφορετικές διαδικασίες συγκόλλησης είναι κατάλληλες για διαφορετικά υλικά και εφαρμογές. Αυτά περιλαμβάνουν:
Θωρακισμένο μεταλλικό τόξο συγκόλληση (SMAW): Επίσης γνωστή ως συγκόλληση ραβδιών, το Smaw χρησιμοποιεί ένα αναλώσιμο ηλεκτρόδιο επικαλυμμένο με ροή για συγκόλληση.
Αερίου Gas Metal Arc Συγκόλληση (GMAW\/MIG): Χρησιμοποιεί ένα συνεχές συμπαγές σύρμα που τροφοδοτείται μέσω του πυροβόλου όπλου και ενός αερίου θωράκισης για να προστατεύσει την πισίνα συγκόλλησης από μόλυνση.
Gas Gungsten Arc Welding (GTAW\/TIG): Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί ένα μη καταναλωτικό ηλεκτρόδιο βολφραμίου και ένα αέριο θωράκισης. Εάν απαιτείται, το μέταλλο πλήρωσης μπορεί να τροφοδοτηθεί ξεχωριστά.
Flux-Cored Arc Welding (FCAW): Παρόμοια με τη συγκόλληση MIG, ο πυρήνας του καλωδίου γεμίζει με ροή.
Βυθισμένη συγκόλληση τόξου (SAW): Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη διαμόρφωση ενός τόξου μεταξύ ενός συρματόσχου συγκόλλησης και του τεμαχίου εργασίας, βυθίζοντας την περιοχή συγκόλλησης κάτω από ένα στρώμα ροής.
