อธิบายความสามารถในการเชื่อมของวัสดุเชื่อมทั่วไปอย่างละเอียด

ความสามารถในการเชื่อมหมายถึงความสามารถของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันหรือวัสดุต่างชนิดในการเชื่อมเพื่อสร้างรอยต่อที่สมบูรณ์และตอบสนองความต้องการการใช้งานที่คาดหวังภายใต้เงื่อนไขของกระบวนการผลิต หลักการในการประเมินความสามารถในการเชื่อมประกอบด้วย: (1) การประเมินแนวโน้มของรอยเชื่อมที่จะก่อให้เกิดข้อบกพร่องในกระบวนการเพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดขั้นตอนการเชื่อมที่เหมาะสม (2) การประเมินว่ารอยเชื่อมสามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพโครงสร้างได้หรือไม่

ONE. ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กโครงสร้างโลหะผสม

1. เหล็กกล้าแรงดึงสูง: เหล็กที่มีจุดยืดหยุ่น σs มากกว่าหรือเท่ากับ 295MPa เรียกได้ว่าเป็นเหล็กกล้าแรงดึงสูง

2. ผลการเสริมความแข็งแรงของ Mn ในสารละลายของแข็งมีความสำคัญมาก เมื่อ ωMn น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.7% จะสามารถปรับปรุงความเหนียวและลดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่เปราะได้ Si จะลดความเป็นพลาสติกและความเหนียว Ni ไม่เพียงแต่เสริมความแข็งแรงของสารละลายของแข็งเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความเหนียวและลดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่เปราะได้อย่างมากอีกด้วย ธาตุนี้มักใช้ในเหล็กอุณหภูมิต่ำ

3. เหล็กกล้ารีดร้อน (เหล็กกล้านอร์มอลไลซ์): เหล็กกล้าผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูงที่มีความแข็งแรงยอมจำนน 295-490 MPa โดยทั่วไปจะจัดหาและใช้งานในสถานะรีดร้อนหรือนอร์มอลไลซ์

4. หลักการออกแบบข้อต่อเชื่อมเหล็กกล้าแรงสูง: เหล็กกล้าแรงสูงจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับความแข็งแรง ดังนั้นหลักการของข้อต่อเชื่อมคือความแข็งแรงของข้อต่อเชื่อมจะเท่ากับความแข็งแรงของโลหะฐาน (หลักการของความแข็งแรงเท่ากัน) เหตุผลมีดังนี้:

① ความแข็งแรงของรอยเชื่อมมีมากกว่าความแข็งแรงของโลหะฐาน ความแข็งแรง ความเหนียวของพลาสติกลดลง

② เท่ากับชีวิตเดียวกัน;

③ น้อยกว่า ความแข็งแรงของข้อต่อไม่เพียงพอ

5. ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กกล้ารีดร้อนและเหล็กกล้าที่ผ่านการทำให้เป็นมาตรฐาน: เหล็กกล้ารีดร้อนมีองค์ประกอบโลหะผสมในปริมาณเล็กน้อยและโดยทั่วไปมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวจากความเย็นเพียงเล็กน้อย เนื่องจากเหล็กกล้าที่ผ่านการทำให้เป็นมาตรฐานมีองค์ประกอบโลหะผสมมากกว่า แนวโน้มการชุบแข็งจึงเพิ่มขึ้น เมื่อค่าคาร์บอนเทียบเท่าและความหนาของแผ่นเหล็กเพิ่มขึ้น ความสามารถในการชุบแข็งและแนวโน้มการแตกร้าวจากความเย็นก็จะเพิ่มขึ้น ปัจจัยที่มีอิทธิพล:

(1) คาร์บอนเทียบเท่า

(2) แนวโน้มการแข็งตัว

(3) ความแข็งสูงสุดของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ความแข็งสูงสุดของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเป็นวิธีง่ายๆ ในการประเมินแนวโน้มการชุบแข็งและความไวต่อการแตกร้าวจากความเย็นของเหล็ก

6. รอยแตกร้าว SR (การขจัดรอยแตกร้าวจากความเค้น รอยแตกร้าวจากความร้อนซ้ำ): สำหรับโครงสร้างที่เชื่อม เช่น ถังรับแรงดันเหล็กกล้าธรรมดาที่มีผนังหนาที่มีโมลิบดินัม ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนเพื่อบรรเทาความเค้นหลังการเชื่อม หรือกระบวนการให้ความร้อนซ้ำหลังการเชื่อม อาจเกิดรอยแตกร้าวประเภทอื่นขึ้นได้

7. ความเหนียวเป็นคุณสมบัติที่แสดงถึงความง่ายในการสร้างและแพร่กระจายของรอยแตกร้าวเปราะในโลหะ

8. เมื่อเลือกวัสดุเชื่อมสำหรับเหล็กโลหะผสมต่ำ จะต้องพิจารณาสองประเด็น:

① ไม่ควรมีข้อบกพร่องในการเชื่อม เช่น รอยแตกร้าว

②สามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพได้

การเชื่อมเหล็กกล้ารีดร้อนและเหล็กกล้าธรรมดาโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับการเลือกวัสดุเชื่อมตามระดับความแข็งแรง โดยมีจุดเลือกดังต่อไปนี้:

① เลือกระดับวัสดุเชื่อมที่สอดคล้องกับคุณสมบัติเชิงกลของโลหะฐาน

② พิจารณาอิทธิพลของอัตราส่วนการหลอมรวมและอัตราการระบายความร้อนในเวลาเดียวกัน

③ พิจารณาผลของการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมต่อคุณสมบัติเชิงกลของรอยเชื่อม

9. หลักการในการกำหนดอุณหภูมิการอบชุบหลังการเชื่อม:

① อย่าให้เกินอุณหภูมิการอบชุบเดิมของโลหะฐาน เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโลหะฐานเอง

② สำหรับวัสดุที่ผ่านการชุบแข็ง ควรหลีกเลี่ยงช่วงอุณหภูมิที่เกิดความเปราะบางจากการชุบแข็ง

10. เหล็กชุบแข็งและชุบแข็ง: เหล็กชุบแข็ง + ชุบแข็ง (อุณหภูมิสูง)

11. การใช้ "การจับคู่ความแข็งแรงต่ำ" สำหรับการเชื่อมเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงสามารถปรับปรุงความต้านทานการแตกร้าวของพื้นที่เชื่อมได้

12. ควรใส่ใจประเด็นพื้นฐานสองประเด็นเมื่อทำการเชื่อมเหล็กชุบแข็งและอบชุบคาร์บอนต่ำ:

① อัตราการเย็นตัวระหว่างการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนไซต์ไม่ควรเร็วเกินไป เพื่อให้มาร์เทนไซต์มีผลในการปรับอุณหภูมิตัวเองเพื่อป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวจากความเย็น

② จำเป็นต้องอยู่ในอัตราการทำความเย็นระหว่าง 800 องศาถึง 500 องศามากกว่าอัตราวิกฤตในการผลิตโครงสร้างผสมที่เปราะบาง

ปัญหาที่ต้องแก้ไขในการเชื่อมเหล็กชุบแข็งและชุบแข็งคาร์บอนต่ำ:

① ป้องกันรอยแตกร้าว ② ปรับปรุงความเหนียวของโลหะเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน พร้อมทั้งให้แน่ใจว่าจะบรรลุข้อกำหนดความแข็งแรงสูง

13. สำหรับเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ การเพิ่มอัตราการเย็นตัวเพื่อสร้างมาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำนั้นเป็นประโยชน์ในการรับรองความเหนียว

14. การเติมธาตุโลหะผสมในเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่ผ่านการชุบแข็งและอบชุบมีบทบาทหลักในการรับรองความสามารถในการชุบแข็งและปรับปรุงความต้านทานการอบชุบ และประสิทธิภาพความแข็งแรงที่แท้จริงนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนเป็นหลัก คุณสมบัติหลัก: ความแข็งแรงจำเพาะสูงและความแข็งสูง

15. มีสามวิธีในการปรับปรุงความแข็งแรงทางความร้อนของเหล็กทนความร้อนชนิดเพิร์ลไลท์:

① เมทริกซ์ได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยสารละลายของแข็ง และมีการเติมธาตุโลหะผสมเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ ธาตุ Cr, Mo, W และ Nb ที่ใช้กันทั่วไปสามารถปรับปรุงความแข็งแรงทางความร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ ② หมายเลข การเสริมความแข็งแรงแบบตกตะกอนสองเฟส: ในเหล็กทนความร้อนที่มีเฟอร์ไรต์เป็นเมทริกซ์ เฟสเสริมความแข็งแรงจะเป็นคาร์ไบด์โลหะผสมเป็นหลัก ③ การเสริมความแข็งแรงขอบเกรน: การเติมธาตุร่องรอยสามารถดูดซับบนขอบเกรน ทำให้การแพร่กระจายของธาตุโลหะผสมล่าช้าไปตามขอบเกรน จึงทำให้ขอบเกรนแข็งแรงขึ้น

16. ปัญหาหลักที่เกิดขึ้นในการเชื่อมเหล็กทนความร้อนชนิดเพิร์ลไลต์ คือ รอยแตกร้าวจากความเย็น การแข็งตัวและอ่อนตัวของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และการขจัดรอยแตกร้าวจากความเค้นในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมหรือการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน

17. ช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -10 ถึง -196 องศาเรียกว่า "อุณหภูมิต่ำ" และเมื่อต่ำกว่า -196 องศาจะเรียกว่า "อุณหภูมิต่ำมาก"

2. ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กหล่อ

1. คุณลักษณะหลักสามประการของเหล็กหล่อ: การลดการสั่นสะเทือน การดูดซับน้ำมัน และทนต่อการสึกหรอ

2. ประสิทธิภาพของเหล็กหล่อส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด ปริมาณ และการกระจายตัวของกราไฟท์ และโครงสร้างเมทริกซ์ก็มีอิทธิพลในระดับหนึ่งเช่นกัน

3. เหล็กเหนียว: เมทริกซ์ F + กราไฟท์ทรงกลม; เหล็กหล่อสีเทา: เมทริกซ์ F + กราไฟท์เกล็ด; เหล็กกราไฟท์ vermicular: เมทริกซ์ + กราไฟท์ vermicular; เหล็กเหนียว: เมทริกซ์ F + กราไฟท์แบบตกตะกอน

4. ว่าอิเล็กโทรดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำสามารถเชื่อมเหล็กหล่อได้หรือไม่: ไม่ ในระหว่างการเชื่อม แม้ว่ากระแสไฟจะน้อย แต่สัดส่วนของโลหะฐานในรอยเชื่อมแรกคือ 25%-30% หากคำนวณตาม C=3% ในเหล็กหล่อ ปริมาณคาร์บอนในรอยเชื่อมแรกคือ 0.75% %-0.9% เป็นของเหล็กกล้าคาร์บอนสูง มาร์เทนไซต์คาร์บอนสูงจะปรากฏขึ้นทันทีหลังจากการหล่อเย็นการเชื่อม และ HAZ ที่เชื่อมจะมีโครงสร้างปากสีขาว ซึ่งทำให้การตัดเฉือนยาก

5. การเชื่อมด้วยความร้อนด้วยอาร์ก: ชิ้นส่วนหล่อที่หลอมละลายจะถูกอุ่นล่วงหน้าที่ 600-700 องศา จากนั้นจึงเชื่อมในสถานะพลาสติก อุณหภูมิในการเชื่อมไม่ต่ำกว่า 400 องศา เพื่อป้องกันการแตกร้าวในระหว่างกระบวนการเชื่อม จะมีการให้การบำบัดเพื่อคลายความเครียดและการระบายความร้อนช้าๆ ทันทีหลังจากการเชื่อม กระบวนการซ่อมแซมการเชื่อมเหล็กหล่อนี้เรียกว่าการเชื่อมด้วยอาร์ก

6. การเชื่อมแบบกึ่งความร้อน: เมื่ออุณหภูมิอุ่นล่วงหน้าอยู่ที่ 300-400 องศา เรียกว่าการเชื่อมแบบกึ่งความร้อน

3. ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลส

1. เหล็กกล้าไร้สนิม: เหล็กกล้าไร้สนิมหมายถึงคำทั่วไปสำหรับเหล็กอัลลอยด์ที่มีความเสถียรทางเคมีสูงซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนจากอากาศ น้ำ กรด ด่าง เกลือและสารละลายของเกลือและสื่อกัดกร่อนอื่นๆ

2. รูปแบบการกัดกร่อนหลักของสแตนเลส ได้แก่ การกัดกร่อนสม่ำเสมอ การกัดกร่อนแบบหลุม การกัดกร่อนแบบรอยแยก และการกัดกร่อนจากความเค้น การกัดกร่อนสม่ำเสมอหมายถึงปรากฏการณ์ที่พื้นผิวโลหะทั้งหมดที่สัมผัสกับตัวกลางที่กัดกร่อนจะกัดกร่อน การกัดกร่อนแบบหลุมหมายถึงการกัดกร่อนเฉพาะที่เกิดขึ้นในส่วนใหญ่ของวัสดุโลหะโดยไม่มีการกัดกร่อนหรือการกัดกร่อนเล็กน้อย แต่กระจัดกระจาย การกัดกร่อนแบบรอยแยกในอิเล็กโทรไลต์ เช่น ในออกซิเจน ในสภาพแวดล้อมไอออนิก เมื่อมีช่องว่างระหว่างสแตนเลสหรือระหว่างพื้นผิวที่สัมผัสกับวัตถุแปลกปลอม การไหลของสารละลายในช่องว่างจะช้า ทำให้ Cl- ในบริเวณของสารละลายจะสร้างแบตเตอรีความเข้มข้น ซึ่งจะทำให้ฟิล์มพาสซีฟสแตนเลสในช่องว่างดูดซับ Cl- และถูกดูดซับโดยฟิล์มพาสซีฟ ปรากฏการณ์ของความล้มเหลวในบริเวณนั้น การกัดกร่อนระหว่างเมล็ดพืช เป็นปรากฏการณ์การกัดกร่อนแบบเลือกที่เกิดขึ้นใกล้ขอบเมล็ดพืช การกัดกร่อนจากความเค้น หมายถึงปรากฏการณ์การแตกร้าวแบบเปราะของเหล็กกล้าไร้สนิมภายใต้การกระทำของตัวกลางกัดกร่อนเฉพาะและความเค้นดึงที่ต่ำกว่าความแข็งแรง

3. มาตรการป้องกันการกัดกร่อนแบบหลุม:

1) ลดปริมาณไอออนคลอไรด์ และไอออนออกซิเจน

2) เพิ่มธาตุโลหะผสม เช่น โครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม ซิลิกอน และทองแดง ลงในสแตนเลส

3) พยายามอย่าใช้วิธีการทำงานแบบเย็นเพื่อลดการเคลื่อนตัวของหิน ความเป็นไปได้ของการกัดกร่อนเป็นหลุมที่บริเวณนั้น

4) ลดปริมาณคาร์บอนในเหล็ก

4. High-temperature properties of stainless steel and heat-resistant steel: brittleness at 475°C, mainly in ferrite with Cr>13% การให้ความร้อนในระยะยาวและการทำความเย็นที่ช้าระหว่าง 430-480 องศา ส่งผลให้ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิติดลบ ความแข็งและความเหนียวลดลง σ เฟสเปราะ ซึ่งมีลักษณะทั่วไปที่ 45% ของเศษส่วนมวลของ Cr, FeCr สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก ไม่เป็นแม่เหล็ก แข็งและเปราะ

5. ความต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อมสเตนเลสออสเทนนิติก:

1) การกัดกร่อนระหว่างเม็ดเกรน

2) การกัดกร่อนตามขอบเกรนในโซนที่ไวต่อความร้อน

3) การกัดกร่อนคล้ายมีด

6. มาตรการป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรนในรอยเชื่อม:

1) ผ่านทางวัสดุเชื่อม โลหะเชื่อมสามารถกลายเป็นคาร์บอนต่ำพิเศษ หรือมีธาตุ Nb ที่ทำให้เสถียรเพียงพอ

2) ปรับองค์ประกอบการเชื่อมเพื่อให้ได้เฟสเดลต้าที่ต้องการ

7. การกัดกร่อนตามเมล็ดพืชในโซนที่ไวต่อความร้อนของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน: หมายถึงการกัดกร่อนตามเมล็ดพืชที่เกิดขึ้นในตำแหน่งที่อุณหภูมิจุดสูงสุดของความร้อนอยู่ในช่วงความร้อนที่ไวต่อความร้อนในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในการเชื่อม

8. การกัดกร่อนรูปมีด: การกัดกร่อนตามเม็ดเกรนที่เกิดขึ้นในโซนฟิวชันนั้นมีลักษณะเหมือนรอยกรีดด้วยมีด จึงเรียกว่า "การกัดกร่อนรูปมีด"

9. มาตรการป้องกันการกัดกร่อนเหมือนมีด:

① เลือกโลหะฐานคาร์บอนต่ำและวัสดุเชื่อม

② ใช้สแตนเลสที่มีโครงสร้างเฟส

③การใช้กระแสไฟเชื่อมขนาดเล็กเพื่อลดระดับความร้อนสูงเกินไปและความกว้างของพื้นที่เชื่อมที่มีเนื้อหยาบ

④ เชื่อมรอยเชื่อมที่สัมผัสกับสารกัดกร่อนจนเสร็จเรียบร้อยในที่สุด

⑤การเชื่อมขวาง ⑥เพิ่มปริมาณของ Ti และ Tb ในเหล็ก เพื่อให้มี Ti, Tb และคาร์บอนเพียงพอในขอบเกรนของบริเวณเกรนหยาบที่เชื่อม

10. เหตุใดจึงใช้การเชื่อมกระแสต่ำกับสแตนเลส เพื่อลดอุณหภูมิของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในการเชื่อม ป้องกันการเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนของรอยเชื่อม ป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรดและลวดร้อนเกินไป การเสียรูปจากการเชื่อม ความเครียดในการเชื่อม ลดปริมาณความร้อนที่เข้ามา ฯลฯ

11. สามสภาวะที่ทำให้เกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อน: สภาพแวดล้อม ตัวกลางกัดกร่อนที่เลือกใช้งาน และความเค้นดึง

12. มาตรการป้องกันการแตกร้าวจากการกัดกร่อน:

1) การปรับองค์ประกอบทางเคมี คาร์บอนต่ำพิเศษมีประโยชน์ในการปรับปรุงความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนจากความเค้น และปัญหาการจับคู่ขององค์ประกอบและตัวกลาง

2) การกำจัดความเครียดตกค้างจากการเชื่อม

3) การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า การตรวจสอบตามปกติ และการปะซ่อมตามกำหนดเวลา ฯลฯ

13. เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดหลุม:

1) ประการหนึ่ง การแยกตัวของ Cr และ Mo จะต้องลดลง

2) ในทางหนึ่ง ใช้วัสดุเชื่อมที่เรียกว่า "ซูเปอร์อัลลอยด์" ที่มีปริมาณ Cr และ Mo สูงกว่าโลหะพื้นฐาน

14. รอยแตกร้าวจากความร้อน รอยแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้น การเสียรูปจากการเชื่อม และการกัดกร่อนตามขอบเกรนจะเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

15. สาเหตุของรอยแตกร้าวจากความร้อนในงานเชื่อมเหล็กออสเทนนิติก:

1) ค่าการนำความร้อนของเหล็กออสเทนนิติกมีขนาดเล็ก ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นมีขนาดใหญ่ และความเค้นดึงก็มีขนาดใหญ่

2) เหล็กออสเทนนิติกเกิดผลึกร่วมกันได้ง่ายเพื่อสร้างโครงสร้างเชื่อมที่มีผลึกคอลัมน์ทิศทางเดียวที่แข็งแรง ซึ่งช่วยให้สามารถแยกสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายได้

3) องค์ประกอบโลหะผสมของเหล็กออสเทนนิติกมีความซับซ้อนและละลายน้ำได้มากกว่า

16. มาตรการป้องกันรอยแตกร้าวจากความร้อน: ① จำกัดปริมาณ P และ S ในโลหะฐานและวัสดุเชื่อมอย่างเคร่งครัด ② พยายามให้รอยเชื่อมมีโครงสร้างสองเฟส ③ ควบคุมองค์ประกอบทางเคมีของรอยเชื่อม ④ การเชื่อมด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก

17. ควรใส่ใจในการเลือกวัสดุสแตนเลสออสเทนนิติก: ① ปฏิบัติตาม "หลักการประยุกต์ใช้" ② กำหนดว่าเหมาะสมหรือไม่ตามองค์ประกอบเฉพาะของวัสดุเชื่อมแต่ละชนิดที่เลือก ③ พิจารณาวิธีการเชื่อมและพารามิเตอร์กระบวนการของการใช้งานเฉพาะ ขนาดของอัตราส่วนการหลอมเหลวที่อาจเกิดขึ้น ④ กำหนดระดับของโลหะผสมตามข้อกำหนดการเชื่อมโดยรวมที่ระบุไว้ในเงื่อนไขทางเทคนิค

18. การวิเคราะห์ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลสเฟอร์ริติก:

1) การกัดกร่อนตามขอบเกรนของรอยเชื่อม

2) ความเปราะบางของรอยเชื่อม ความเปราะบางที่อุณหภูมิสูง ความเปราะบางที่เฟส σ และความเปราะบางที่ 475 องศา