مشکل جوشکاری نیکل چیست؟

نیکل و آلیاژهای آن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی ، قدرت دما {{0} بالا و انعطاف پذیری خوب ، در صنایع مختلف مانند هوافضا ، پردازش شیمیایی و تولید برق مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، جوشکاری نیکل به دور از یک کار ساده است. مجموعه ای از مشکلات اغلب در طی فرآیند جوشکاری بوجود می آیند ، که از نزدیک با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد نیکل مرتبط هستند. درک این مشکلات برای اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان جوش های نیکل بسیار مهم است.
حساسیت زیاد به ترک خوردگی گرم
یکی از برجسته ترین مشکلات در جوشکاری نیکل ، خطر بالای ترک خوردگی است. ترک خوردگی داغ ، که به عنوان ترک خوردگی جامد نیز شناخته می شود ، در مراحل پایانی جامد شدن فلز جوش اتفاق می افتد. نیکل دارای دامنه دمای نسبتاً گسترده است. در این دوره ، ذوب پایین- ذوب-} eutectics در فلز جوش به عنوان کوچک شدن فلز در مرزهای دانه فشرده می شود. اگر جوش در این زمان در معرض استرس کششی باشد ، ترک ها به راحتی در امتداد مرزهای دانه شکل می گیرند.
آلیاژهای نیکل ، به ویژه آنهایی که حاوی عناصری مانند گوگرد ، فسفر ، سرب و قلع هستند ، بیشتر مستعد ترک خوردگی هستند. این عناصر تمایل به تفکیک در مرزهای دانه دارند ، و با کمبود {1} ذوب {-}}} poines که باعث کاهش بیشتر استحکام مرزهای دانه در هنگام جامد شدن می شوند ، تشکیل می شوند. علاوه بر این ، پارامترهای نامناسب جوش ، مانند ورودی بیش از حد گرمای ، همچنین می تواند خطر ترک خوردگی گرم را افزایش دهد. گرمای بیش از حد ، دامنه دمای جامد فلز جوش را گسترش داده و تفکیک عناصر ناخالصی را تشدید می کند.
حساسیت به تخلخل گاز
تخلخل گاز یکی دیگر از مشکلات شایع در جوشکاری نیکل است. تخلخل به وجود گازهای کوچک- پر شده در فلز جوش اشاره دارد که می تواند مقاومت ، چگالی و مقاومت در برابر خوردگی جوش را کاهش دهد. نیکل توانایی زیادی در جذب گازها مانند هیدروژن ، اکسیژن و نیتروژن در دماهای بالا دارد. هنگامی که فلز جوش به سرعت خنک می شود و به سرعت جامد می شود ، این گازها نمی توانند به موقع فرار کنند و در جوش به دام می افتند و تخلخل را تشکیل می دهند.
تخلخل هیدروژن به ویژه مشکل ساز است. هیدروژن می تواند از منابع مختلفی مانند رطوبت در جو جوشکاری ، روغن و گریس روی سطح فلز پایه یا فلز پرکننده و شار مرطوب تهیه شود. اکسیژن می تواند با نیکل واکنش نشان دهد تا اکسیدهای نیکل تشکیل شود و اگر این اکسیدها به درستی برداشته نشوند ، می توانند منجر به تشکیل تخلخل شوند. نیتروژن ، اگرچه در نیکل نسبت به برخی از فلزات دیگر محلول کمتری است ، اما هنوز هم می تواند باعث تخلخل شود که اثر محافظ گاز جوشکاری ضعیف باشد.
مشکل در کنترل ترکیب فلز جوش
حفظ ترکیب مورد نظر فلز جوش یک چالش بزرگ در جوشکاری نیکل است. آلیاژهای نیکل اغلب به گونه ای طراحی شده اند که دارای ترکیبات شیمیایی خاصی برای دستیابی به خواص خاص هستند. به عنوان مثال ، برخی از آلیاژهای نیکل حاوی کروم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی هستند ، در حالی که برخی دیگر حاوی مولیبدن برای تقویت قدرت دما بالا هستند. در حین جوشکاری ، ممکن است عناصر آلیاژ در فلز پایه و فلز پرکننده از بین بروند یا آلوده شوند و در نتیجه تغییر در ترکیب فلز جوش داده شود.
اکسیداسیون عامل مهمی است که منجر به از بین رفتن عناصر آلیاژ می شود. نیکل و عناصر آلیاژ آن (مانند کروم و آلومینیوم) به راحتی در دمای جوشکاری زیاد اکسیده می شوند. پس از اکسیداسیون ، این عناصر اکسیدهایی را تشکیل می دهند که نمی توانند در شکل گیری ساختار آلیاژ مورد نظر شرکت کنند و در نتیجه عملکرد جوش را کاهش می دهند. علاوه بر این ، اگر فلز پرکننده با فلز پایه سازگار نباشد ، یا اگر فرآیند جوشکاری به درستی کنترل نشود ، ممکن است منجر به رقیق شدن عناصر آلیاژ شود و باعث می شود ترکیب فلز جوش از الزامات طراحی منحرف شود.
ارسال - آغوش جوش
پست - آغوش جوش می تواند در برخی از آلیاژهای نیکل رخ دهد ، که به طور قابل توجهی چقرمگی جوش و گرما را کاهش می دهد- منطقه آسیب دیده (HAZ). این مشکل اغلب مربوط به بارش مراحل بین فلزی یا تفکیک عناصر در هنگام خنک کننده پس از جوشکاری است. به عنوان مثال ، آلیاژهای آلومینیومی نیکل- ممکن است مراحل آلومینید نیکل شکننده را هنگام خنک شدن با سرعت مشخص رسوب دهند و مواد را شکننده می کنند.
علاوه بر این ، برخی از آلیاژهای نیکل به پیری حرارتی حساس هستند. پس از جوشکاری ، اگر جوش برای مدت طولانی در معرض محدوده دمای خاصی قرار بگیرد ، ممکن است دچار تغییرات ریزساختاری مانند رشد دانه ها یا تشکیل مراحل مضر شود ، که منجر به آغوش نیز خواهد شد. این یک مشکل جدی در محیط های سرویس دما بالا- است ، زیرا جوش های آغشته ممکن است ناگهان در زیر بار شکست بخورد.
چالش در جوشکاری بخش های ضخیم
جوشکاری بخش های ضخیم نیکل مجموعه مشکلات خاص خود را به همراه می آورد. با توجه به هدایت حرارتی بالا نیکل ، دستیابی به نفوذ کافی در بخش های ضخیم بدون استفاده از ورودی گرمای زیاد دشوار است. با این حال ، همانطور که قبلاً ذکر شد ، ورودی زیاد گرمای می تواند خطر ترک خوردگی گرم و رشد دانه را افزایش دهد. رشد دانه در HAZ می تواند چقرمگی مواد را کاهش داده و باعث ترک خوردگی آن شود.
علاوه بر این ، جوشکاری بخش های ضخیم نیکل اغلب به جوشکاری چند- pass نیاز دارد. هر پاس جوش ، جوش قبلی و HAZ را دوباره گرم می کند ، که ممکن است باعث دوچرخه سواری حرارتی مکرر شود. این گرمایش مکرر می تواند منجر به تغییرات ریزساختاری مانند بارش مراحل مضر شود و همچنین استرس باقیمانده در جوش را افزایش دهد. استرس باقیمانده می تواند مشکل ترک خوردگی گرم را بیشتر کند و عمر خستگی جوش را کاهش دهد.
پایان
جوشکاری نیکل یک کار پیچیده است که در اثر مشکلاتی مانند ترک خوردگی داغ ، تخلخل گاز ، مشکل در کنترل ترکیب فلز جوش ، پست- آغوش جوش و چالش های جوشکاری بخش های ضخیم است. این مشکلات ریشه در خصوصیات منحصر به فرد نیکل و آلیاژهای آن و همچنین تأثیر فرآیندهای جوشکاری و پارامترها دارد. برای رسیدگی به این مشکلات ، لازم است روشهای مناسب جوشکاری (مانند جوشکاری قوس تنگستن گاز یا جوشکاری قوس فلزی محافظت شده) ، از فلزات پر کننده با کیفیت {3} {{{{3} استفاده کنید ، به شدت پاکیزگی محیط فلز و محیط جوش را کنترل کنید و پارامترهای جوشکاری را بهینه کنید. فقط با انجام اقدامات هدفمند می توان کیفیت جوش های نیکل را تضمین کرد و عملکرد عالی نیکل و آلیاژهای آن به طور کامل در کاربردهای عملی مورد استفاده قرار می گیرد.