Vad är problemet med svetsnickel?

Nickel och dess legeringar används ofta i olika branscher som flyg-, kemisk bearbetning och kraftproduktion på grund av deras utmärkta korrosionsmotstånd, hög- temperaturstyrka och god duktilitet. Svetsning av nickel är dock långt ifrån en enkel uppgift. En serie problem uppstår ofta under svetsprocessen, som är nära besläktade med de unika fysiska och kemiska egenskaperna hos nickel. Att förstå dessa problem är avgörande för att säkerställa kvaliteten och tillförlitligheten hos nickelsvetsar.
Hög känslighet för varm sprickbildning
Ett av de mest framträdande problemen i nickelsvetsning är den höga risken för varm sprickor. Varm sprickbildning, även känd som stelningssak, inträffar under de slutliga stadierna av stelning av svetsmetallen. Nickel har ett relativt brett stelningstemperaturområde. Under denna period pressas den låga - smältningen - Eutectics i svetsmetallen in i korngränserna när metallen krymper. Om svetsen utsätts för dragspänning vid denna tid, kommer sprickor lätt att bildas längs korngränserna.
Nickellegeringar, särskilt de som innehåller element såsom svavel, fosfor, bly och tenn, är mer benägna för varm sprickor. Dessa element tenderar att segregera vid korngränserna, och bildar låg - smältning - pekfaser som ytterligare minskar styrkan hos korngränserna under stelning. Dessutom kan felaktiga svetsparametrar, såsom överdriven värmeinmatning, också öka risken för varm sprickor. För mycket värme kommer att utöka stelningstemperaturområdet för svetsmetallen och förvärra segregeringen av föroreningselement.
Känslighet för gasporositet
Gasporositet är ett annat vanligt problem vid nickelsvetsning. Porositet hänvisar till närvaron av liten gas - fyllda hålrum i svetsmetallen, vilket kan minska styrkan, densiteten och korrosionsmotståndet hos svet. Nickel har en stark förmåga att absorbera gaser såsom väte, syre och kväve vid höga temperaturer. När svetsmetallen svalnar och stelnar snabbt kan dessa gaser inte fly i tid och fångas i svetsen och bildar porositet.
Väteporositet är särskilt besvärande. Väte kan komma från olika källor, såsom fukt i svetsatmosfären, olja och fett på ytan av basmetallen eller påfyllningsmetallen och fuktigt flöde. Syre kan reagera med nickel för att bilda nickeloxider, och om dessa oxider inte avlägsnas ordentligt kan de också leda till bildning av porositet. Kväve, även om det är mindre lösligt i nickel än i vissa andra metaller, kan fortfarande orsaka porositet när den skärmningseffekten av svetsgasen är dålig.
Svårigheter att kontrollera svetsmetallkomposition
Att upprätthålla den önskade sammansättningen av svetsmetallen är en stor utmaning i nickelsvetsning. Nickellegeringar är ofta utformade för att ha specifika kemiska kompositioner för att uppnå vissa egenskaper. Till exempel innehåller vissa nickellegeringar krom för att förbättra korrosionsbeständigheten, medan andra innehåller molybden för att förbättra hög - temperaturstyrka. Under svetsning kan legeringselement i basmetallen och påfyllningsmetallen gå förlorade eller förorenade, vilket resulterar i en förändring i svetsmetallkompositionen.
Oxidation är en viktig faktor som leder till förlust av legeringselement. Nickel och dess legeringselement (såsom krom och aluminium) oxideras lätt vid höga svetstemperaturer. När de oxideras bildar dessa element oxider som inte kan delta i bildningen av den önskade legeringsstrukturen och därmed minska svetsens prestanda. Dessutom, om påfyllningsmetallen inte är kompatibel med basmetallen, eller om svetsprocessen inte styrs korrekt, kan det leda till utspädning av legeringselementen, vilket gör att svetsmetallkompositionen avviker från konstruktionskraven.
Post - svetskvinnning
Post - Svetsbrattning kan förekomma i vissa nickellegeringar, vilket avsevärt minskar segheten hos svetsen och värmen - påverkad zon (HAZ). Detta problem är ofta relaterat till utfällningen av intermetalliska faser eller segregeringen av element under kylning efter svetsning. Till exempel kan nickel - aluminiumlegeringar fälla ut spröda nickel aluminidfaser när de kyls i en viss hastighet, vilket gör materialet sprött.
Dessutom är vissa nickellegeringar känsliga för termisk åldrande. Efter svetsning, om svetsen utsätts för ett visst temperaturområde under lång tid, kan det genomgå mikrostrukturella förändringar, såsom tillväxten av korn eller bildning av skadliga faser, vilket också kommer att leda till förbrännande. Detta är ett allvarligt problem i hög - temperaturtjänstmiljöer, eftersom utrundade svetsar plötsligt kan misslyckas under belastning.
Utmaningar i svetsning av tjocka sektioner
Svetsning av tjocka nickelavsnitt ger sin egen uppsättning problem. På grund av den höga värmeledningsförmågan hos nickel är det svårt att uppnå tillräcklig penetration i tjocka sektioner utan att använda hög värmeinmatning. Som tidigare nämnts kan emellertid hög värmeinmatning öka risken för varm sprickor och korntillväxt. Korntillväxt i HAZ kan minska materialets seghet, vilket gör det mer mottagligt för sprickor.
Dessutom kräver svetsning av tjocka nickelsektioner ofta multi - passsvetsning. Varje svetskort kommer att värma den tidigare svetsen och HAZ, vilket kan orsaka upprepad termisk cykling. Denna upprepade uppvärmning kan leda till mikrostrukturella förändringar, såsom utfällning av skadliga faser, och också öka den återstående spänningen i svetsen. Återstående stress kan ytterligare förvärra problemet med varm sprickor och minska trötthetslivslängden för svetsen.
Slutsats
Svetsning av nickel är en komplex uppgift som plågas av problem som varm sprickor, gasporositet, svårigheter att kontrollera svetsmetallkomposition, post - svetsa ombrattning och utmaningar i svetsning av tjocka sektioner. Dessa problem är förankrade i de unika egenskaperna hos nickel och dess legeringar, liksom påverkan av svetsningsprocesser och parametrar. För att ta itu med dessa problem är det nödvändigt att välja lämpliga svetsmetoder (såsom gaspungbågsvetsning eller skärmad metallbågsvetsning), använda höga - kvalitetsfyllningsmetaller och skärmgaser, kontrollerar strikt renligheten i basmetall- och svetsmiljön och optimerar svetsparametrar. Endast genom att vidta riktade åtgärder kan kvaliteten på nickelsvetsar garanteras, och nickelens utmärkta prestanda och dess legeringar används fullt ut i praktiska tillämpningar.