Vấn đề với niken hàn là gì?

Niken và hợp kim của nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau như hàng không vũ trụ, xử lý hóa học và phát điện do khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của chúng, cường độ nhiệt độ - và độ dẻo tốt. Tuy nhiên, niken hàn là một nhiệm vụ đơn giản. Một loạt các vấn đề thường phát sinh trong quá trình hàn, có liên quan chặt chẽ đến các tính chất vật lý và hóa học độc đáo của niken. Hiểu những vấn đề này là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của các mối hàn niken.
Tính nhạy cảm cao đối với vết nứt nóng
Một trong những vấn đề nổi bật nhất trong hàn niken là nguy cơ bị nứt nóng cao. Vết nứt nóng, còn được gọi là vết nứt hóa rắn, xảy ra trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình hóa rắn kim loại hàn. Niken có phạm vi nhiệt độ hóa rắn tương đối rộng. Trong giai đoạn này, mức thấp - tan chảy - điểm eutectics trong kim loại hàn được vắt vào ranh giới hạt khi kim loại co lại. Nếu mối hàn phải chịu căng thẳng kéo tại thời điểm này, các vết nứt sẽ dễ dàng hình thành dọc theo ranh giới hạt.
Hợp kim niken, đặc biệt là các nguyên tố chứa các yếu tố như lưu huỳnh, phốt pho, chì và thiếc, dễ bị nứt nóng hơn. Các yếu tố này có xu hướng tách biệt ở các ranh giới hạt, hình thành các pha điểm thấp -} - làm giảm thêm cường độ của các ranh giới hạt trong quá trình hóa rắn. Ngoài ra, các thông số hàn không đúng cách, chẳng hạn như đầu vào nhiệt quá mức, cũng có thể làm tăng nguy cơ nứt nóng. Quá nhiều nhiệt sẽ mở rộng phạm vi nhiệt độ hóa rắn của kim loại hàn và làm trầm trọng thêm sự phân tách của các yếu tố tạp chất.
Độ nhạy với độ xốp của khí
Độ xốp của khí là một vấn đề phổ biến khác trong hàn niken. Độ xốp đề cập đến sự hiện diện của khí nhỏ - Các hốc chứa đầy trong kim loại hàn, có thể làm giảm sức mạnh, mật độ và khả năng chống ăn mòn của mối hàn. Niken có khả năng hấp thụ khí mạnh như hydro, oxy và nitơ ở nhiệt độ cao. Khi kim loại hàn nguội đi và hóa rắn nhanh chóng, những khí này không thể thoát ra kịp thời và bị mắc kẹt trong mối hàn, tạo thành độ xốp.
Độ xốp hydro đặc biệt rắc rối. Hydrogen có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như độ ẩm trong bầu không khí hàn, dầu và mỡ trên bề mặt của kim loại cơ bản hoặc kim loại phụ, và thông lượng ẩm. Oxy có thể phản ứng với niken để tạo thành các oxit niken và nếu các oxit này không được loại bỏ đúng cách, chúng cũng có thể dẫn đến sự hình thành độ xốp. Nitơ, mặc dù ít hòa tan trong niken so với một số kim loại khác, vẫn có thể gây ra độ xốp khi hiệu ứng che chắn của khí hàn là kém.
Khó khăn trong việc kiểm soát thành phần kim loại hàn
Duy trì thành phần mong muốn của kim loại hàn là một thách thức lớn trong hàn niken. Hợp kim niken thường được thiết kế để có các thành phần hóa học cụ thể để đạt được các tính chất nhất định. Ví dụ, một số hợp kim niken có chứa crom để cải thiện khả năng chống ăn mòn, trong khi các hợp kim khác chứa molypden để tăng cường cường độ nhiệt độ-. Trong quá trình hàn, các yếu tố hợp kim trong kim loại cơ bản và kim loại phụ có thể bị mất hoặc bị ô nhiễm, dẫn đến sự thay đổi trong thành phần kim loại hàn.
Quá trình oxy hóa là một yếu tố quan trọng dẫn đến việc mất các yếu tố hợp kim. Niken và các yếu tố hợp kim của nó (như crom và nhôm) dễ dàng bị oxy hóa ở nhiệt độ hàn cao. Sau khi bị oxy hóa, các yếu tố này hình thành các oxit không thể tham gia vào sự hình thành cấu trúc hợp kim mong muốn, do đó làm giảm hiệu suất của mối hàn. Ngoài ra, nếu kim loại phụ không tương thích với kim loại cơ bản hoặc nếu quá trình hàn không được kiểm soát đúng cách, nó có thể dẫn đến pha loãng các yếu tố hợp kim, làm cho thành phần kim loại hàn lệch khỏi các yêu cầu thiết kế.
Post - Weld ôm sát
Post - Mối vuốt mối hàn có thể xảy ra trong một số hợp kim niken, giúp giảm đáng kể độ bền của mối hàn và nhiệt - vùng bị ảnh hưởng (HAZ). Vấn đề này thường liên quan đến sự kết tủa của các pha intermetallic hoặc sự phân tách các phần tử trong quá trình làm mát sau khi hàn. Ví dụ, niken - Hợp kim nhôm có thể kết tủa các pha aluminide niken giòn khi được làm mát với tốc độ nhất định, làm cho vật liệu giòn.
Ngoài ra, một số hợp kim niken rất nhạy cảm với lão hóa nhiệt. Sau khi hàn, nếu mối hàn tiếp xúc với một phạm vi nhiệt độ nhất định trong một thời gian dài, nó có thể trải qua những thay đổi cấu trúc vi mô, chẳng hạn như sự phát triển của các loại ngũ cốc hoặc sự hình thành các pha có hại, cũng sẽ dẫn đến việc chấp nhận. Đây là một vấn đề nghiêm trọng trong môi trường dịch vụ nhiệt độ - cao, vì các mối hàn được xử lý có thể bị hỏng đột ngột khi tải.
Những thách thức trong việc hàn các phần dày
Các phần hàn dày đặc mang đến tập hợp các vấn đề của riêng mình. Do độ dẫn nhiệt cao của niken, rất khó để đạt được sự thâm nhập đầy đủ trong các phần dày mà không sử dụng đầu vào nhiệt cao. Tuy nhiên, như đã đề cập trước đó, đầu vào nhiệt cao có thể làm tăng nguy cơ nứt nóng và tăng trưởng hạt. Tăng trưởng hạt trong HAZ có thể làm giảm độ dẻo dai của vật liệu, khiến nó dễ bị nứt hơn.
Hơn nữa, sự hàn của các phần niken dày thường yêu cầu đa - Pass Pass. Mỗi lần hàn sẽ hâm nóng lại mối hàn trước đó và HAZ, có thể gây ra việc đạp xe nhiều lần. Việc sưởi ấm lặp đi lặp lại này có thể dẫn đến những thay đổi cấu trúc vi mô, chẳng hạn như kết tủa của các pha có hại, và cũng làm tăng ứng suất dư trong mối hàn. Căng thẳng dư có thể làm trầm trọng thêm vấn đề nứt nẻ và giảm tuổi thọ mỏi của mối hàn.
Kết luận
Niken hàn là một nhiệm vụ phức tạp bị ảnh hưởng bởi các vấn đề như vết nứt nóng, độ xốp khí, khó khăn trong việc kiểm soát thành phần kim loại hàn, bài - sự ôm ấp hàn và thách thức trong các phần hàn dày. Những vấn đề này bắt nguồn từ các tính chất duy nhất của niken và hợp kim của nó, cũng như ảnh hưởng của các quá trình hàn và thông số hàn. Để giải quyết các vấn đề này, cần phải chọn các phương pháp hàn thích hợp (như hàn hồ quang vonfram khí hoặc hàn hồ quang kim loại được che chắn), sử dụng các kim loại chất lượng chất lượng- cao và các khí che chắn, kiểm soát nghiêm ngặt độ sạch của môi trường hàn và hàn cơ sở và tối ưu hóa các thông số hàn. Chỉ bằng cách thực hiện các biện pháp được nhắm mục tiêu, chất lượng của các mối hàn niken mới có thể được đảm bảo, và hiệu suất tuyệt vời của niken và hợp kim của nó được sử dụng đầy đủ trong các ứng dụng thực tế.