ปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมนิกเกิลคืออะไร?

นิกเกิลและโลหะผสมนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่นการบินและอวกาศการประมวลผลทางเคมีและการผลิตพลังงานเนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมของพวกเขาสูง - ความแข็งแรงของอุณหภูมิและความเหนียวที่ดี อย่างไรก็ตามนิกเกิลเชื่อมนั้นยังห่างไกลจากงานที่ตรงไปตรงมา ชุดของปัญหามักเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเชื่อมซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ของนิกเกิล การทำความเข้าใจปัญหาเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการรับรองคุณภาพและความน่าเชื่อถือของรอยเชื่อมนิกเกิล
ความไวสูงต่อการแคร็กร้อน
หนึ่งในปัญหาที่โดดเด่นที่สุดในการเชื่อมนิกเกิลคือความเสี่ยงสูงของการแคร็กร้อน การแคร็กร้อนหรือที่เรียกว่าการแคร็กการทำให้แข็งตัวเกิดขึ้นในช่วงสุดท้ายของการแข็งตัวของโลหะเชื่อม นิกเกิลมีช่วงอุณหภูมิการแข็งตัวที่ค่อนข้างกว้าง ในช่วงเวลานี้การละลาย - ต่ำ - จุดยูเทคติกในโลหะเชื่อมจะถูกบีบลงในขอบเขตของเม็ดเมื่อโลหะหดตัว หากการเชื่อมอยู่ภายใต้ความเครียดแรงดึงในเวลานี้รอยแตกจะเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายตามขอบเขตของเม็ด
โลหะผสมนิกเกิลโดยเฉพาะอย่างยิ่งองค์ประกอบที่มีเช่นซัลเฟอร์ฟอสฟอรัสตะกั่วและดีบุกมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้อนมากขึ้น องค์ประกอบเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแยกที่ขอบเขตเกรนทำให้เกิดการละลายต่ำ - - จุดจุดที่ลดความแข็งแรงของขอบเขตของเมล็ดในระหว่างการทำให้แข็งตัว นอกจากนี้พารามิเตอร์การเชื่อมที่ไม่เหมาะสมเช่นอินพุตความร้อนที่มากเกินไปยังสามารถเพิ่มความเสี่ยงของการแคร็กร้อน ความร้อนมากเกินไปจะขยายช่วงอุณหภูมิการแข็งตัวของโลหะเชื่อมและทำให้การแยกองค์ประกอบของสิ่งเจือปนทำให้รุนแรงขึ้น
ความไวต่อความพรุนของก๊าซ
ความพรุนของก๊าซเป็นอีกปัญหาที่พบบ่อยในการเชื่อมนิกเกิล ความพรุนหมายถึงการปรากฏตัวของก๊าซขนาดเล็ก - โพรงที่เติมในโลหะเชื่อมซึ่งสามารถลดความแข็งแรงความหนาแน่นและความต้านทานการกัดกร่อนของการเชื่อม นิกเกิลมีความสามารถที่แข็งแกร่งในการดูดซับก๊าซเช่นไฮโดรเจนออกซิเจนและไนโตรเจนที่อุณหภูมิสูง เมื่อโลหะเชื่อมเย็นลงและแข็งตัวอย่างรวดเร็วก๊าซเหล่านี้ไม่สามารถหลบหนีได้ทันเวลาและติดอยู่ในรอยเชื่อมทำให้เกิดความพรุน
ความพรุนไฮโดรเจนเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไฮโดรเจนสามารถมาจากแหล่งต่าง ๆ เช่นความชื้นในบรรยากาศการเชื่อมน้ำมันและไขมันบนพื้นผิวของโลหะฐานหรือโลหะฟิลเลอร์และฟลักซ์ชื้น ออกซิเจนสามารถทำปฏิกิริยากับนิกเกิลเพื่อสร้างนิกเกิลออกไซด์และหากออกไซด์เหล่านี้ไม่ได้ถูกลบออกอย่างเหมาะสมพวกเขายังสามารถนำไปสู่การก่อตัวของความพรุน ไนโตรเจนแม้ว่าจะละลายได้น้อยกว่าในนิกเกิลมากกว่าในโลหะอื่น ๆ แต่ก็ยังสามารถทำให้เกิดความพรุนได้เมื่อผลการป้องกันของก๊าซเชื่อมนั้นไม่ดี
ความยากลำบากในการควบคุมองค์ประกอบโลหะเชื่อม
การรักษาองค์ประกอบที่ต้องการของโลหะเชื่อมเป็นความท้าทายที่สำคัญในการเชื่อมนิกเกิล โลหะผสมนิกเกิลมักถูกออกแบบมาให้มีองค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้ได้คุณสมบัติบางอย่าง ตัวอย่างเช่นโลหะผสมนิกเกิลบางชนิดมีโครเมียมเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนในขณะที่อื่น ๆ มีโมลิบดีนัมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของอุณหภูมิ - สูง ในระหว่างการเชื่อมองค์ประกอบการผสมในโลหะฐานและโลหะฟิลเลอร์อาจสูญหายหรือปนเปื้อนส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบโลหะเชื่อม
การออกซิเดชั่นเป็นปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่การสูญเสียองค์ประกอบการผสม นิกเกิลและองค์ประกอบการผสม (เช่นโครเมียมและอลูมิเนียม) จะถูกออกซิไดซ์ได้อย่างง่ายดายที่อุณหภูมิการเชื่อมสูง เมื่อออกซิไดซ์องค์ประกอบเหล่านี้จะเกิดออกไซด์ที่ไม่สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของโครงสร้างโลหะผสมที่ต้องการซึ่งจะช่วยลดประสิทธิภาพของการเชื่อม นอกจากนี้หากโลหะฟิลเลอร์ไม่สามารถใช้งานได้กับโลหะฐานหรือหากกระบวนการเชื่อมไม่ถูกควบคุมอย่างเหมาะสมมันอาจนำไปสู่การเจือจางขององค์ประกอบการผสมทำให้องค์ประกอบของโลหะเชื่อมเบี่ยงเบนจากข้อกำหนดการออกแบบ
โพสต์ - เชื่อม embrittlement
โพสต์ - เชื่อมต่อการเชื่อมสามารถเกิดขึ้นได้ในโลหะผสมนิกเกิลบางตัวซึ่งช่วยลดความเหนียวของการเชื่อมและความร้อน - โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) ปัญหานี้มักเกี่ยวข้องกับการตกตะกอนของเฟส intermetallic หรือการแยกองค์ประกอบในระหว่างการระบายความร้อนหลังจากการเชื่อม ตัวอย่างเช่นนิกเกิล - อัลลอยอลูมิเนียมอาจตกตะกอนเฟสอลูมิไนด์นิกเกิลที่เปราะบางเมื่อเย็นลงในอัตราที่กำหนดทำให้วัสดุเปราะ
นอกจากนี้โลหะผสมนิกเกิลบางตัวมีความไวต่อความชราภาพ หลังจากการเชื่อมหากการเชื่อมสัมผัสกับช่วงอุณหภูมิที่แน่นอนเป็นเวลานานมันอาจได้รับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคเช่นการเติบโตของธัญพืชหรือการก่อตัวของเฟสที่เป็นอันตรายซึ่งจะนำไปสู่การยอมรับ นี่เป็นปัญหาร้ายแรงในสภาพแวดล้อมการบริการอุณหภูมิสูง - เนื่องจากรอยเชื่อมที่โอบกอดอาจล้มเหลวภายใต้ภาระทันที
ความท้าทายในการเชื่อมส่วนหนา
การเชื่อมส่วนนิกเกิลหนานำมาซึ่งปัญหาของตัวเอง เนื่องจากค่าการนำความร้อนสูงของนิกเกิลจึงเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุการเจาะที่เพียงพอในส่วนที่หนาโดยไม่ต้องใช้ความร้อนสูง อย่างไรก็ตามดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้อินพุตความร้อนสูงสามารถเพิ่มความเสี่ยงของการแตกร้าวร้อนและการเจริญเติบโตของธัญพืช การเจริญเติบโตของเมล็ดพันธุ์ใน HAZ สามารถลดความทนทานของวัสดุทำให้มีความไวต่อการแตกมากขึ้น
ยิ่งกว่านั้นการเชื่อมของส่วนนิกเกิลหนามักจะต้องใช้หลาย - ผ่านการเชื่อมผ่าน การเชื่อมแต่ละครั้งจะทำให้การเชื่อมก่อนหน้านี้และ HAZ ซึ่งอาจทำให้เกิดการปั่นจักรยานด้วยความร้อนซ้ำ ๆ การให้ความร้อนซ้ำ ๆ นี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคเช่นการตกตะกอนของเฟสที่เป็นอันตรายและยังเพิ่มความเครียดที่เหลืออยู่ในการเชื่อม ความเครียดที่เหลืออยู่สามารถทำให้ปัญหาของการแตกร้าวร้อนขึ้นและลดอายุการใช้งานของรอยเชื่อม
ข้อสรุป
การเชื่อมนิกเกิลเป็นงานที่ซับซ้อนที่เกิดจากปัญหาเช่นการแคร็กร้อนความพรุนของก๊าซความยากลำบากในการควบคุมองค์ประกอบโลหะเชื่อมโพสต์ - การเชื่อมต่อการเชื่อมและความท้าทายในส่วนการเชื่อมหนา ปัญหาเหล่านี้มีรากฐานมาจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของนิกเกิลและโลหะผสมรวมถึงอิทธิพลของกระบวนการเชื่อมและพารามิเตอร์ ในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้มีความจำเป็นต้องเลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสม (เช่นการเชื่อมอาร์คทังสเตนแก๊สหรือการเชื่อมอาร์คโลหะที่ป้องกัน) ใช้ - โลหะฟิลเลอร์คุณภาพสูงและการป้องกันก๊าซควบคุมความสะอาดของโลหะฐานและสภาพแวดล้อมการเชื่อมที่เหมาะสมที่สุด โดยใช้มาตรการเป้าหมายเท่านั้นที่สามารถรับประกันคุณภาพของการเชื่อมนิกเกิลและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของนิกเกิลและโลหะผสมของมันจะถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่ในการใช้งานจริง