Існують деякі внутрішні проблеми зварювання різнорідних металів, які перешкоджають його розвитку, наприклад склад і продуктивність зони плавлення різнорідних металів.Більшість пошкоджень різнорідної металевої зварювальної конструкції відбувається в зоні плавлення.Завдяки різним характеристикам кристалізації зварних швів у кожній секції поблизу зони плавлення також легко сформувати перехідний шар із поганою продуктивністю та змінами складу.
Крім того, через тривалий час при високій температурі дифузійний шар в цій зоні буде розширюватися, що ще більше посилить нерівності металу.Крім того, коли різнорідні метали зварюються або після термічної обробки або високотемпературної операції після зварювання, часто виявляється, що вуглець на низьколегованій стороні «мігрує» через межу зварного шва до високолегованого зварного шва, утворюючи шари зневуглецювання на обидві сторони лінії зварювання.А шар науглерожування, основний метал, утворює шар знеуглерожування на стороні з низьким вмістом сплаву, а шар науглерожування утворюється на стороні зварювання з високим вмістом сплаву.
Перешкоди та бар'єри для використання та розвитку різнорідних металевих конструкцій проявляються в основному в наступних аспектах:
1. При кімнатній температурі механічні властивості (наприклад, на розтяг, удар, вигин тощо) зварного з’єднання різнорідних металів, як правило, кращі, ніж у основного металу, який зварюється.Однак при високих температурах або після тривалої роботи при високих температурах продуктивність зони з’єднання поступається показникам основного металу.матеріал.
2. Між аустенітним швом і перлітним основним металом існує мартенситна перехідна зона.Ця зона має низьку в'язкість і є крихким шаром високої твердості.Це також слабка зона, яка спричиняє поломку та пошкодження компонентів.Це зменшить зварну конструкцію.надійність використання.
3. Міграція вуглецю під час термічної обробки після зварювання або роботи при високій температурі призведе до утворення навуглецьованих шарів і зневуглецьованих шарів по обидва боки лінії плавлення.Загальноприйнято вважати, що зменшення вмісту вуглецю в декарбюризованому шарі призведе до значних змін (загалом погіршення) у структурі та продуктивності зони, роблячи цю область схильною до раннього виходу з ладу під час експлуатації.Пошкоджені частини багатьох високотемпературних трубопроводів, що експлуатуються або випробовуються, зосереджені в шарі декарбюрізації.
4. Несправність пов'язана з такими умовами, як час, температура та змінна напруга.
5. Термічна обробка після зварювання не може усунути розподіл залишкових напруг у зоні з’єднання.
6. Неоднорідність хімічного складу.
Під час зварювання різнорідних металів, оскільки метали з обох сторін зварного шва та склад сплаву зварного шва, очевидно, відрізняються, під час процесу зварювання основний метал і зварювальний матеріал плавляться та змішуються один з одним.Рівномірність змішування буде змінюватися зі зміною процесу зварювання.Змінюється, і рівномірність змішування також сильно відрізняється в різних положеннях зварного з'єднання, що призводить до неоднорідності хімічного складу зварного з'єднання.
7. Неоднорідність металографічної структури.
Через непостійність хімічного складу зварного з'єднання після проходження термічного циклу зварювання в кожній області зварного з'єднання з'являються різні структури, а в деяких областях часто з'являються надзвичайно складні організаційні структури.
8. Розрив продуктивності.
Різниця в хімічному складі і металографічній структурі зварних з'єднань обумовлює різні механічні властивості зварних з'єднань.Міцність, твердість, пластичність, в'язкість, ударні властивості, високотемпературна повзучість і довговічність різних ділянок уздовж зварного з'єднання дуже різні.Ця значна неоднорідність призводить до того, що різні ділянки зварного з’єднання поводяться дуже по-різному в однакових умовах, з появою ослаблених і зміцнених ділянок.Особливо в умовах високої температури, різнорідні металеві зварні з'єднання знаходяться в експлуатації під час процесу обслуговування.Часто трапляються ранні збої.
Характеристика різних способів зварювання при зварюванні різнорідних металів
Більшість методів зварювання можна використовувати для зварювання різнорідних металів, але при виборі методів зварювання та формулюванні технологічних заходів слід враховувати характеристики різнорідних металів.Відповідно до різних вимог до основного металу та зварних з’єднань, зварювання плавленням, зварювання тиском та інші методи зварювання використовуються для зварювання різнорідних металів, але кожен має свої переваги та недоліки.
1. Зварювання
Найбільш часто використовуваним методом зварювання плавленням під час зварювання різнорідних металів є дугове зварювання електродом, зварювання під флюсом, дугове зварювання в захищеному газі, електрошлакове зварювання, плазмове зварювання, зварювання електронним променем, лазерне зварювання тощо. Щоб зменшити розрідження, зменшіть плавлення. співвідношення або контроль кількості плавлення різних металевих основних матеріалів, зазвичай можна використовувати електронно-променеве зварювання, лазерне зварювання, плазмове дугове зварювання та інші методи з більш високою щільністю енергії джерела тепла.
Щоб зменшити глибину проплавлення, можна застосувати такі технологічні заходи, як непряма дуга, поворотний зварювальний дріт, стрічковий електрод і додатковий зварювальний дріт без напруги.Але незважаючи ні на що, якщо це зварювання плавленням, частина основного металу завжди розплавлятиметься у зварному шві та спричинятиме розрідження.Крім того, також будуть утворюватися інтерметалічні сполуки, евтектики тощо.Щоб пом'якшити такі несприятливі ефекти, необхідно контролювати та скорочувати час перебування металів у рідкому або високотемпературному твердому стані.
Однак, незважаючи на постійне вдосконалення та вдосконалення методів зварювання та технологічних заходів, все ще важко вирішити всі проблеми при зварюванні різнорідних металів, оскільки існує багато типів металів, різні вимоги до продуктивності та різні форми з’єднань.У багатьох випадках необхідно використовувати зварювання під тиском або інші методи зварювання для вирішення проблем зварювання конкретних різнорідних металевих з’єднань.
2. Зварювання тиском
Більшість методів зварювання тиском лише нагрівають метал, що зварюється, до пластичного стану або навіть не нагрівають його, але застосовують певний тиск як основну характеристику.У порівнянні зі зварюванням плавленням зварювання тиском має певні переваги при зварюванні з'єднань різнорідних металів.Якщо дозволяє форма з’єднання і якість зварювання відповідає вимогам, зварювання тиском часто є більш розумним вибором.
Під час зварювання тиском поверхні розділу різнорідних металів можуть або не плавитися.Однак через вплив тиску, навіть якщо на поверхні є розплавлений метал, він буде екструдований і розвантажений (наприклад, зварювання оплавленням і зварювання тертям).Лише в деяких випадках після зварювання тиском (наприклад, точкове зварювання) залишається розплавлений метал.
Оскільки зварювання тиском не нагрівається або температура нагріву низька, це може зменшити або уникнути несприятливого впливу термічних циклів на властивості металу основного металу та запобігти утворенню крихких інтерметалічних сполук.Деякі форми зварювання тиском можуть навіть видавити інтерметалічні сполуки, які утворилися із з’єднання.Крім того, немає проблеми зміни властивостей наплавленого металу, викликаного розбавленням під час зварювання тиском.
Однак більшість методів зварювання тиском мають певні вимоги до форми з’єднання.Наприклад, точкове зварювання, шовне зварювання та ультразвукове зварювання повинні використовувати з’єднання внахлест;при зварюванні тертям хоча б одна заготовка повинна мати переріз тіла обертання;зварювання вибухом застосовне лише для з’єднань великої площі тощо. Обладнання для зварювання тиском ще не є популярним.Це, безсумнівно, обмежує сферу застосування зварювання тиском.
3. Інші методи
На додаток до зварювання плавленням і зварювання тиском існує кілька методів, які можна використовувати для зварювання різнорідних металів.Наприклад, пайка — це метод зварювання різнорідних металів між присадковим і основним металом, але тут розглядається більш спеціальний метод пайки.
Існує метод, який називається зварювання плавленням-пайка, тобто сторона основного металу з низькою температурою плавлення різнорідного металевого з’єднання зварюється плавленням, а сторона основного металу з високою температурою плавлення спаюється.І зазвичай в якості припою використовується той самий метал, що і базовий матеріал з низькою температурою плавлення.Таким чином, процес зварювання між припоєм і основним металом з низькою температурою плавлення є одним і тим же металом, і немає особливих труднощів.
Процес пайки відбувається між присадковим металом і основним металом з високою температурою плавлення.Основний метал не плавиться і не кристалізується, що дозволяє уникнути багатьох проблем зі зварюваністю, але присадковий метал повинен добре змочувати основний метал.
Інший метод називається евтектичною пайкою або евтектичною дифузійною пайкою.Це необхідно для нагрівання поверхні контакту різнорідних металів до певної температури, щоб два метали утворили евтектику з низькою температурою плавлення на поверхні контакту.Евтектика з низькою температурою плавлення є рідкою при цій температурі, по суті, стаючи різновидом припою без необхідності зовнішнього припою.Метод пайки.
Звичайно, це вимагає утворення евтектики з низькою температурою плавлення між двома металами.Під час дифузійного зварювання різнорідних металів додається матеріал проміжного шару, і матеріал проміжного шару нагрівається під дуже низьким тиском, щоб розплавитися або утворити евтектику з низькою температурою плавлення в контакті з металом, що зварюється.Тонкий шар рідини, що утворюється в цей час, після певного періоду процесу збереження тепла змушує матеріал проміжного шару плавитися.Коли всі матеріали проміжного шару дифундують у основний матеріал і гомогенізують, може утворитися різнорідне металеве з’єднання без проміжних матеріалів.
Цей тип методу дозволить отримати невелику кількість рідкого металу під час процесу зварювання.Тому його також називають зварюванням з рідкофазовим переходом.Їх загальна особливість полягає в тому, що в з’єднанні немає литої конструкції.
На що слід звернути увагу при зварюванні різнорідних металів
1. Розгляньте фізичні, механічні властивості та хімічний склад зварного виробу
(1) З точки зору однакової міцності виберіть зварювальні стрижні, які відповідають механічним властивостям основного металу, або поєднуйте зварюваність основного металу зі зварювальними стрижнями з нерівною міцністю та хорошою зварюваністю, але враховуйте структурну форму зварити, щоб зустріти однакову міцність.Міцність та інші вимоги до жорсткості.
(2) Зробіть склад його сплаву відповідним або близьким до основного матеріалу.
(3) Якщо основний метал містить високий рівень шкідливих домішок C, S і P, слід вибирати зварювальні стрижні з кращою стійкістю до розтріскування та стійкістю до пористості.Рекомендується використовувати електрод з оксиду кальцію і титану.Якщо це все ще не вдається вирішити, можна використати зварювальний стрижень із низьким вмістом водню натрію.
2. Розглянемо умови роботи та характеристики зварного виробу
(1) За умови динамічного навантаження підшипника та ударного навантаження, крім забезпечення міцності, існують високі вимоги до ударної в’язкості та подовження.Електроди з низьким вмістом водню, кальцієво-титанового типу та електроди з оксиду заліза слід вибирати одночасно.
(2) Якщо контактує з корозійним середовищем, необхідно вибрати відповідні зварювальні стрижні з нержавіючої сталі на основі типу, концентрації, робочої температури середовища та того, чи це загальний одяг чи міжкристалічна корозія.
(3) Під час роботи в умовах зносу слід розрізняти, чи це знос звичайний чи ударний, і чи це знос за нормальної температури чи високої температури.
(4) При роботі в умовах низької температури слід вибирати відповідні зварювальні стрижні, які забезпечують механічні властивості при низькій або високій температурі.
3. Враховуйте складність загальної форми зварного шва, жорсткість, підготовку зварювального зламу та положення зварювання.
(1) Для зварних виробів зі складною формою або великою товщиною напруга усадки зварювального металу під час охолодження є великою, і є схильність до появи тріщин.Необхідно вибрати зварювальні стрижні з високою тріщиностійкістю, наприклад зварювальні стрижні з низьким вмістом водню, зварювальні стрижні з високою міцністю або зварювальні стрижні з оксиду заліза.
(2) Для зварних виробів, які неможливо перевернути через певні умови, слід вибирати зварювальні стрижні, які можна зварювати в усіх положеннях.
(3) Для зварювальних частин, які важко очистити, використовуйте кислотні зварювальні стрижні, які сильно окислюються та нечутливі до окалини та масла, щоб уникнути дефектів, таких як пори.
4. Розгляньте обладнання місця зварювання
У місцях, де немає зварювального апарату постійного струму, не бажано використовувати зварювальні стрижні з обмеженим джерелом живлення постійного струму.Замість цього слід використовувати зварювальні стрижні з джерелом живлення змінним і постійним струмом.Деякі сталі (наприклад, перлітна жароміцна сталь) потребують усунення термічної напруги після зварювання, але не можуть піддаватися термічній обробці через умови обладнання (або структурні обмеження).Замість них слід використовувати зварювальні стрижні з неосновних металів (таких як аустенітна нержавіюча сталь), і термічна обробка після зварювання не потрібна.
5. Подумайте про вдосконалення процесів зварювання та захист здоров'я працівників
Там, де як кислотні, так і лужні електроди можуть відповідати вимогам, кислотні електроди слід використовувати якомога більше.
6. Враховуйте продуктивність праці та економічну раціональність
У разі однакової продуктивності ми повинні спробувати використовувати нижчі кислотні зварювальні прути замість лужних зварювальних прутів.Серед кислотних зварювальних прутів найдорожчими є титанові та титано-кальцієві.Відповідно до ситуації з мінеральними ресурсами моєї країни, титанове залізо слід активно просувати.Зварювальний пруток з покриттям.
Час публікації: 27 жовтня 2023 р