U čemu je problem s niklom zavarivanjem?

Nikal i njegove legure široko se koriste u raznim industrijama kao što su zrakoplovna, kemijska obrada i stvaranje energije zbog izvrsne otpornosti korozije, visoke temperaturne čvrstoće i dobre duktilnosti. Međutim, nikl zavarivanja nije daleko od izravnog zadatka. Niz problema često nastaje tijekom postupka zavarivanja, koji su usko povezani s jedinstvenim fizičkim i kemijskim svojstvima nikla. Razumijevanje ovih problema ključno je za osiguravanje kvalitete i pouzdanosti nikla zavarivanja.
Velika osjetljivost na vruće pucanje
Jedan od najistaknutijih problema u zavarivanju nikla je visoki rizik od vrućeg pucanja. Vruće pucanje, poznato i kao pucanje odlaganja, javlja se tijekom završnih faza očvršćivanja metala zavarivanja. Nikal ima relativno širok raspon temperaturnog ranga. Tijekom tog razdoblja, nisko - mipljenje - točka eutektika u metalu zavarivanja stisnu se u granice zrna dok se metal smanjuje. Ako se zavari u ovom trenutku podvrgne zateznom stresu, pukotine će se lako formirati duž granica zrna.
Legure nikla, posebno one koji sadrže elemente poput sumpora, fosfora, olova i kositra, sklonije su vrućem pucanju. Ovi se elementi obično razdvajaju na granicama zrna, formirajući nisko - topljenje - točke točke koje dodatno smanjuju čvrstoću granica zrna tijekom očvršćivanja. Pored toga, nepravilni parametri zavarivanja, poput prekomjernog unosa topline, također mogu povećati rizik od vrućeg pucanja. Previše topline proširit će temperaturni raspon za zavarivanje metala za zavarivanje i pogoršati segregaciju elemenata nečistoće.
Osjetljivost na poroznost plina
Poroznost plina je još jedan čest problem u zavarivanju nikla. Poroznost se odnosi na prisutnost malog plina - napunjene šupljine u metalu zavarivanja, što može smanjiti čvrstoću, gustoću i otpornost na koroziju zavara. Nikal ima snažnu sposobnost apsorbiranja plinova poput vodika, kisika i dušika na visokim temperaturama. Kad se metal zavarivanja hladi i učvrsti brzo, ti plinovi ne mogu na vrijeme pobjeći i zarobljeni su u zavarivanju, tvoreći poroznost.
Poroznost vodika je posebno problematična. Vodik može doći iz različitih izvora, kao što su vlaga u atmosferi zavarivanja, ulja i masti na površini baznog metala ili metala za punjenje i vlažnog toka. Kisik može reagirati niklom kako bi nastao nikl okside, a ako ti oksidi nisu pravilno uklonjeni, također mogu dovesti do stvaranja poroznosti. Dušik, iako manje topljiv nikl nego u nekim drugim metalima, i dalje može uzrokovati poroznost kada je učinak zaštite zavarivanja plinova loš.
Poteškoća u kontroli sastava metala za zavarivanje
Održavanje željenog sastava metala zavarivanja glavni je izazov u zavarivanju nikla. Legure nikla često su dizajnirane tako da imaju specifične kemijske sastave za postizanje određenih svojstava. Na primjer, neke legure nikla sadrže krom za poboljšanje otpornosti na koroziju, dok druge sadrže molibden kako bi se povećala visoka temperaturna čvrstoća. Tijekom zavarivanja, legiranje elemenata u baznom metalu i metalu punila mogu se izgubiti ili kontaminirati, što rezultira promjenom u sastavu metala zavarivanja.
Oksidacija je važan čimbenik koji dovodi do gubitka legirajućih elemenata. Nikal i njegovi legirajući elementi (poput kroma i aluminija) lako se oksidiraju pri visokim temperaturama zavarivanja. Jednom oksidirani, ti elementi tvore okside koji ne mogu sudjelovati u stvaranju željene strukture legura, čime se smanjuju performanse zavara. Osim toga, ako metal za punjenje nije kompatibilan s osnovnim metalom ili ako postupak zavarivanja nije pravilno kontroliran, može dovesti do razrjeđivanja legirajućih elemenata, zbog čega se metalni sastav zavarivanja odstupa od zahtjeva za dizajnom.
Post - zavarivanje
Post - zavarivanje zavarivanja može se dogoditi u nekim nikla legurama, što značajno smanjuje žilavost zavarivanja i topline - zahvaćenu zonu (HAZ). Ovaj je problem često povezan s taloženjem intermetalnih faza ili segregacijom elemenata tijekom hlađenja nakon zavarivanja. Na primjer, nikl - aluminijske legure mogu precipitati krhke faze nikla aluminida kada se ohlade određenom brzinom, čineći materijal krhkim.
Pored toga, neke legure nikla su osjetljive na toplinsko starenje. Nakon zavarivanja, ako je zavar dugo izložen određenom temperaturnom rasponu, može proći mikrostrukturne promjene, poput rasta zrna ili stvaranja štetnih faza, što će također dovesti do zamljenja. To je ozbiljan problem u visokim - temperaturnim servisnim okruženjima, jer primljeni zavari mogu iznenada propasti pod opterećenjem.
Izazovi u zavarivanju debelih dijelova
Odjeljci za zavarivanje debelih nikla donosi svoj skup problema. Zbog visoke toplinske vodljivosti nikla, teško je postići dovoljnu prodor u debelim presjecima bez korištenja visokog unosa topline. Međutim, kao što je ranije spomenuto, visoki unos topline može povećati rizik od vrućeg pucanja i rasta zrna. Rast zrna u HAZ -u može smanjiti žilavost materijala, čineći ga osjetljivijim na pucanje.
Nadalje, zavarivanje debelih odjeljaka nikla često zahtijeva više - zavarivanje. Svaki prolaz za zavarivanje ponovno će zagrijati prethodni zavarivanje i HAZ, što može uzrokovati ponovljeno toplinsko biciklizam. Ovo ponovljeno grijanje može dovesti do mikrostrukturnih promjena, poput oborina štetnih faza, a također povećati zaostali stres u zavarivanju. Preostali stres može dodatno pogoršati problem vrućeg pucanja i smanjiti život zavara.
Zaključak
Nikal za zavarivanje složen je zadatak koji muči problemi kao što su vruće pucanje, poroznost plina, poteškoća u kontroli sastava metala za zavarivanje, post - zavarivanje zavarivanja i izazovi u zavarivanju debelih dijelova. Ovi su problemi ukorijenjeni u jedinstvenim svojstvima nikla i njegovih legura, kao i utjecaju procesa zavarivanja i parametara. Da biste riješili ove probleme, potrebno je odabrati odgovarajuće metode zavarivanja (poput zavarivanja plinskog volframa ili zavarivanja metalnog luka), upotrijebite visoke - metale za punjenje kvalitete i oklopljeni plinovi, strogo kontroliraju čistoću baznog metala i zavarivanja zavarivanja. Samo poduzimanjem ciljanih mjera može se zajamčiti kvaliteta niklava, a izvrsna performansa nikla i njegovih legura u potpunosti se koriste u praktičnim primjenama.