Заварливоста на металните материјали се однесува на способноста на металните материјали да добијат одлични споеви за заварување користејќи одредени процеси на заварување, вклучувајќи методи на заварување, материјали за заварување, спецификации за заварување и структурни форми за заварување.Ако металот може да добие одлични спојки за заварување користејќи повообичаени и поедноставни процеси на заварување, се смета дека има добри перформанси на заварување.Заварливоста на металните материјали генерално е поделена на два аспекта: процесно заварување и применливо заварување.
Процесна заварливост: се однесува на способноста да се добијат одлични заварени споеви без дефекти под одредени услови на процесот на заварување.Тоа не е вродено својство на металот, туку се оценува врз основа на одреден метод на заварување и специфичните мерки на процесот што се користат.Затоа, процесот на заварување на металните материјали е тесно поврзан со процесот на заварување.
Услужна заварливост: се однесува на степенот до кој заварениот спој или целата структура ги исполнува сервисните перформанси наведени во техничките услови на производот.Изведбата зависи од работните услови на заварената конструкција и техничките барања изнесени во дизајнот.Обично вклучуваат механички својства, отпорност на ниска температура, отпорност на кршливост, отпорност на висока температура, својства на замор, трајна цврстина, отпорност на корозија и отпорност на абење, итн. На пример, најчесто користените нерѓосувачки челици S30403 и S31603 имаат одлична отпорност на корозија и 16MnDR и нискотемпературните челици 09MnNiDR исто така имаат добра отпорност на нискотемпературна цврстина.
Фактори кои влијаат на перформансите на заварување на метални материјали
1.Материјални фактори
Материјалите вклучуваат основен метал и материјали за заварување.При исти услови на заварување, главните фактори кои ја одредуваат заварливоста на основниот метал се неговите физички својства и хемискиот состав.
Во однос на физичките својства: факторите како што се точката на топење, топлинската спроводливост, коефициентот на линеарна експанзија, густината, топлинскиот капацитет и другите фактори на металот, сите имаат влијание врз процесите како што се топлинскиот циклус, топењето, кристализацијата, промената на фазата итн. , а со тоа влијае на заварливоста.Материјалите со ниска топлинска спроводливост како што е нерѓосувачкиот челик имаат големи температурни градиенти, висок преостанат стрес и голема деформација при заварување.Покрај тоа, поради долгото време на престој на висока температура, зрната во зоната погодена од топлина растат, што е штетно за работата на зглобовите.Аустенитниот нерѓосувачки челик има голем коефициент на линеарна експанзија и тешка деформација и стрес на зглобот.
Во однос на хемискиот состав, највлијателен елемент е јаглеродот, што значи дека содржината на јаглерод во металот ја одредува неговата заварливост.Повеќето од другите легирани елементи во челикот не се погодни за заварување, но нивното влијание е генерално многу помало од оној на јаглеродот.Како што се зголемува содржината на јаглерод во челикот, тенденцијата на стврднување се зголемува, пластичноста се намалува и се склони да се појават пукнатини при заварување.Обично, чувствителноста на металните материјали на пукнатини за време на заварувањето и промените во механичките својства на областа на заварениот спој се користат како главни индикатори за да се оцени заварливоста на материјалите.Затоа, колку е поголема содржината на јаглерод, толку е полоша заварливоста.Нискојаглероден челик и нисколегиран челик со содржина на јаглерод помала од 0,25% имаат одлична пластичност и цврстина на удар, а пластичноста и цврстината на ударот на заварените споеви по заварувањето се исто така многу добри.За време на заварувањето не се потребни предзагревање и термичка обработка после заварување, а процесот на заварување е лесен за контрола, па затоа има добра заварливост.
Дополнително, состојбата на топење и тркалање, состојбата на термичка обработка, организациската состојба итн. на челикот, сите влијаат на заварливоста до различен степен.Заварливоста на челикот може да се подобри со рафинирање или рафинирање на зрна и контролирани процеси на тркалање.
Материјалите за заварување директно учествуваат во низа хемиски металуршки реакции за време на процесот на заварување, кои го одредуваат составот, структурата, својствата и формирањето на дефекти на металот на заварот.Доколку материјалите за заварување се неправилно избрани и не се совпаѓаат со основниот метал, не само што нема да се добие спој што ги исполнува условите за употреба, туку ќе се воведат и дефекти како што се пукнатини и промени во структурните својства.Затоа, правилниот избор на материјали за заварување е важен фактор за обезбедување на висококвалитетни заварени споеви.
2. Процесни фактори
Процесните фактори вклучуваат методи на заварување, параметри на процесот на заварување, низа на заварување, предзагревање, термичка обработка по загревање и по заварување итн. Методот на заварување има големо влијание врз заварливоста, главно во два аспекта: карактеристики на изворот на топлина и услови за заштита.
Различните методи на заварување имаат многу различни извори на топлина во однос на моќноста, густината на енергијата, максималната температура на загревање итн. Металите заварени под различни извори на топлина ќе покажат различни својства на заварување.На пример, моќта на заварувањето со електрозгура е многу висока, но густината на енергијата е многу мала, а максималната температура на загревање не е висока.Греењето е бавно за време на заварувањето, а времето на престој на висока температура е долго, што резултира со крупни зрна во зоната погодена од топлина и значително намалување на цврстината на ударот, што мора да се нормализира.Да се подобри.Спротивно на тоа, заварувањето со електронски сноп, ласерското заварување и другите методи имаат мала моќност, но висока енергетска густина и брзо загревање.Времето на престој на висока температура е кратко, зоната погодена од топлина е многу тесна и нема опасност од раст на зрната.
Прилагодувањето на параметрите на процесот на заварување и усвојувањето на други мерки на процесот, како што се претходно загревање, постгреење, повеќеслојно заварување и контролирање на меѓуслојната температура, може да го прилагоди и контролира термичкиот циклус на заварување, а со тоа да ја промени заварливоста на металот.Ако се преземат мерки како што се претходно загревање пред заварување или термичка обработка по заварувањето, целосно е можно да се добијат заварени споеви без дефекти на пукнатини кои ги исполнуваат барањата за изведба.
3. Структурни фактори
Тоа главно се однесува на обликот на дизајнот на заварената структура и заварените споеви, како што е влијанието на факторите како што се структурната форма, големината, дебелината, формата на жлебот на спојницата, распоредот на заварот и неговата форма на пресек врз заварливоста.Неговото влијание главно се рефлектира во преносот на топлина и состојбата на сила.Различните дебелини на плочите, различните форми на споеви или облиците на жлебот имаат различни насоки и стапки на брзината на пренос на топлина, што ќе влијае на насоката на кристализација и растот на зрната на стопениот базен.Структурниот прекинувач, дебелината на плочата и распоредот на заварот ја одредуваат вкочанетоста и задржувањето на спојницата, што влијае на состојбата на напрегање на спојницата.Лошата кристална морфологија, силната концентрација на напрегање и прекумерниот стрес при заварување се основните услови за формирање на пукнатини за заварување.Во дизајнот, намалувањето на вкочанетоста на зглобот, намалувањето на вкрстените завари и намалувањето на различните фактори кои предизвикуваат концентрација на стрес се сите важни мерки за подобрување на заварливоста.
4. Услови за употреба
Тоа се однесува на работната температура, условите на оптоварување и работниот медиум за време на периодот на услуга на заварената конструкција.Овие работни средини и работни услови бараат заварените структури да имаат соодветни перформанси.На пример, заварените конструкции кои работат на ниски температури мора да имаат кршлива отпорност на фрактура;структурите кои работат на високи температури мора да имаат отпорност на лази;конструкциите кои работат под наизменични оптоварувања мора да имаат добра отпорност на замор;структури кои работат во киселински, алкални или солени медиуми Заварениот сад треба да има висока отпорност на корозија и така натаму.Накратко, колку се построги условите за користење, толку се повисоки барањата за квалитет за заварени споеви и потешко е да се обезбеди заварливост на материјалот.
Индекс за идентификација и евалуација на заварливост на метални материјали
За време на процесот на заварување, производот подлежи на термички процеси на заварување, металуршки реакции, како и напрегање и деформација на заварување, што резултира со промени во хемискиот состав, металографската структура, големината и обликот, со што работата на заварениот спој често се разликува од онаа на основниот материјал, понекогаш дури и не може да ги исполни барањата за употреба.За многу реактивни или огноотпорни метали, треба да се користат специјални методи на заварување како заварување со електронски сноп или ласерско заварување за да се добијат висококвалитетни споеви.Колку помалку услови за опрема и помали тешкотии се потребни за да се направи добар заварен спој од материјал, толку е подобра заварливоста на материјалот;напротив, доколку се потребни сложени и скапи методи на заварување, посебни материјали за заварување и мерки за процесот, тоа значи дека материјалот Заварливоста е слаба.
Кога се произведуваат производи, прво мора да се процени заварливоста на употребените материјали за да се утврди дали избраните структурни материјали, материјали за заварување и методи на заварување се соодветни.Постојат многу методи за оценување на заварливоста на материјалите.Секој метод може да објасни само одреден аспект на заварливоста.Затоа, потребни се тестови за целосно да се одреди заварливоста.Тест методите може да се поделат на тип на симулација и експериментален тип.Првиот ги симулира карактеристиките на греење и ладење на заварувањето;вториот тестира според реалните услови на заварување.Содржината на тестот е главно за откривање на хемискиот состав, металографската структура, механичките својства и присуството или отсуството на дефекти на заварување на основниот метал и металот на заварот, и за одредување на перформансите на ниска температура, перформансите на висока температура, отпорноста на корозија и отпорност на пукнатини на заварениот спој.
Карактеристики на заварување на најчесто користените метални материјали
1. Заварување на јаглероден челик
(1) Заварување на нискојаглероден челик
Нискојаглероден челик има ниска содржина на јаглерод, ниска содржина на манган и силициум.Во нормални околности, тоа нема да предизвика сериозно структурно стврднување или гаснење структура поради заварување.Овој вид челик има одлична пластичност и цврстина на удар, а пластичноста и цврстината на неговите заварени споеви се исто така исклучително добри.За време на заварувањето генерално не е потребно загревање и постгревање, а не се потребни посебни процесни мерки за да се добијат заварени споеви со задоволителен квалитет.Затоа, нискојаглеродниот челик има одлични перформанси на заварување и е челик со најдобри перформанси на заварување меѓу сите челици..
(2) Заварување на средно јаглероден челик
Среден јаглероден челик има поголема содржина на јаглерод и неговата заварливост е полоша од нискојаглероден челик.Кога CE е блиску до долната граница (0,25%), заварливоста е добра.Како што се зголемува содржината на јаглерод, се зголемува тенденцијата на стврднување и лесно се создава структура на мартензит со ниска пластичност во зоната погодена од топлина.Кога заварувањето е релативно цврсто или кога материјалите за заварување и параметрите на процесот се неправилно избрани, веројатно ќе се појават ладни пукнатини.При заварување на првиот слој на повеќеслојно заварување, поради големиот дел од основниот метал споен во заварот, содржината на јаглерод, содржината на сулфур и фосфор се зголемува, што го олеснува создавањето на топли пукнатини.Покрај тоа, стоматалната чувствителност исто така се зголемува кога содржината на јаглерод е висока.
(3) Заварување на високојаглероден челик
Високо јаглероден челик со CE поголем од 0,6% има висока стврднување и е склон да произведува тврд и кршлив високојаглероден мартензит.Пукнатини се склони да се појават во заварите и зоните погодени од топлина, што го отежнува заварувањето.Затоа, овој тип челик генерално не се користи за изработка на заварени конструкции, туку се користи за изработка на компоненти или делови со висока цврстина или отпорност на абење.Најголем дел од нивното заварување е за поправка на оштетените делови.Овие делови и компоненти треба да се заковаат пред поправка на заварувањето за да се намалат пукнатините при заварување, а потоа повторно да се обработат со топлина по заварувањето.
2. Заварување на нисколегиран челик со висока јачина
Содржината на јаглерод во нисколегиран челик со висока јачина генерално не надминува 0,20%, а вкупните легирани елементи генерално не надминува 5%.Токму затоа што нисколегираниот челик со висока цврстина содржи одредена количина на легирани елементи, неговите перформанси на заварување се малку различни од оние на јаглеродниот челик.Неговите карактеристики на заварување се како што следува:
(1) Пукнатини за заварување во заварени споеви
Ладно испуканиот нисколегиран челик со висока цврстина содржи C, Mn, V, Nb и други елементи кои го зајакнуваат челикот, така што лесно се стврднува при заварување.Овие стврднати структури се многу чувствителни.Затоа, кога цврстината е голема или кога е висок стресот за задржување, ако неправилниот процес на заварување лесно може да предизвика ладни пукнатини.Покрај тоа, овој тип на пукнатина има одредено доцнење и е исклучително штетно.
Пукнатини за повторно загревање (SR) Пукнатините за повторно загревање се меѓугрануларни пукнатини што се јавуваат во крупно зрнестата област во близина на линијата за фузија за време на термичка обработка за ослободување од напрегање по заварувањето или долгорочна работа на висока температура.Генерално се верува дека се јавува поради високата температура на заварувањето што предизвикува V, Nb, Cr, Mo и други карбиди во близина на HAZ да бидат цврсти растворени во аустенитот.Тие немаат време да таложат при ладењето по заварувањето, туку се распрснуваат и таложат за време на PWHT, со што се зајакнува кристалната структура.Внатре, деформацијата на лази за време на релаксација на стресот е концентрирана на границите на зрната.
Заварени споеви со нисколегиран челик со висока цврстина генерално не се склони кон повторно загревање на пукнатини, како што се 16MnR, 15MnVR, итн. 07MnCrMoVR, бидејќи Nb, V и Mo се елементи кои имаат силна чувствителност на пукање со повторно загревање, овој тип на челик треба да се третира при термичка обработка по заварување.Треба да се внимава да се избегне чувствителната температурна област на пукнатини за повторно загревање за да се спречи појавата на пукнатини за повторно загревање.
(2) Кршливост и омекнување на заварени споеви
Кршливост за стареење напрегање.Челикот ќе произведе пластична деформација.Ако областа дополнително се загрее на 200 до 450°C, ќе дојде до стареење на напрегање..Кршливоста со стареење на притисок ќе ја намали пластичноста на челикот и ќе ја зголеми кршливата преодна температура, што ќе резултира со кршлива фрактура на опремата.Термичката обработка по заварувањето може да го елиминира таквото стареење на заварената структура и да ја врати цврстината.
Кршливост на заварите и зоните погодени од топлина Заварувањето е нерамномерен процес на загревање и ладење, што резултира со нерамна структура.Кршливата преодна температура на заварот (WM) и зоната погодена од топлина (HAZ) е повисока од онаа на основниот метал и е слабата алка во спојницата.Енергијата на линијата за заварување има важно влијание врз својствата на нисколегиран челик со висока цврстина WM и HAZ.Нисколегиран челик со висока цврстина лесно се стврднува.Ако линијата енергија е премногу мала, мартензитот ќе се појави во HAZ и ќе предизвика пукнатини.Ако линијата енергија е преголема, зрната на WM и HAZ ќе станат груби.Ќе предизвика зглобот да стане кршлив.Во споредба со топло валани и нормализирани челик, нискојаглерод гасени и калено челик има посериозна тенденција на HAZ кршливост предизвикана од прекумерна линеарна енергија.Затоа, при заварување, линиската енергија треба да биде ограничена на одреден опсег.
Омекнување на зоната погодена од топлина на заварените споеви Поради дејството на топлината на заварувањето, надворешната страна на зоната погодена од топлина (HAZ) од нискојаглероден гасен и калиран челик се загрева над температурата на калење, особено областа во близина на Ac1, што ќе произведе зона на омекнување со намалена јачина.Структурното омекнување во зоната HAZ се зголемува со зголемувањето на енергијата на линијата за заварување и температурата на претходно загревање, но генерално јакоста на истегнување во омекната зона е сè уште повисока од долната граница на стандардната вредност на основниот метал, така што зоната погодена од топлина од овој тип на челик омекнува Се додека изработката е правилна, проблемот нема да влијае на работата на спојот.
3. Заварување на нерѓосувачки челик
Не'рѓосувачкиот челик може да се подели во четири категории според неговите различни челични конструкции, имено аустенитен нерѓосувачки челик, феритен нерѓосувачки челик, мартензитски нерѓосувачки челик и аустенитно-феритен дуплекс нерѓосувачки челик.Следното главно ги анализира карактеристиките на заварување на аустенитниот нерѓосувачки челик и двонасочниот нерѓосувачки челик.
(1) Заварување на аустенитен нерѓосувачки челик
Аустенитните нерѓосувачки челици полесно се заваруваат од другите нерѓосувачки челици.Нема да има фазна трансформација на која било температура и не е чувствителна на водородна кршливост.Аустенитниот спој од нерѓосувачки челик исто така има добра пластичност и цврстина во заварената состојба.Главните проблеми на заварувањето се: топлото пукање при заварување, кршливост, интергрануларна корозија и корозија на напрегање итн. Покрај тоа, поради слабата топлинска спроводливост и големиот линеарен коефициент на експанзија, напрегањето и деформацијата на заварувањето се големи.При заварување, влезната топлина на заварувањето треба да биде што е можно помала и да нема претходно загревање, а температурата на меѓуслојните треба да се намали.Температурата на меѓуслојните треба да се контролира под 60°C, а заварените споеви треба да се зашеметуваат.За да се намали внесот на топлина, брзината на заварување не треба да се зголемува прекумерно, туку треба соодветно да се намали струјата на заварување.
(2) Заварување на аустенитно-феритен двонасочен нерѓосувачки челик
Аустенитно-феритен дуплекс нерѓосувачки челик е дуплекс нерѓосувачки челик составен од две фази: аустенит и ферит.Ги комбинира предностите на аустенитниот челик и феритниот челик, така што има карактеристики на висока јачина, добра отпорност на корозија и лесно заварување.Во моментов, постојат три главни типа на дуплекс нерѓосувачки челик: Cr18, Cr21 и Cr25.Главните карактеристики на овој тип на заварување на челик се: помала топлинска тенденција во споредба со аустенитниот нерѓосувачки челик;помала тенденција на кршливост по заварувањето во споредба со чистиот феритен нерѓосувачки челик и степенот на грубост на феритот во зоната погодена од топлината на заварувањето Исто така е помал, така што заварливоста е подобра.
Бидејќи овој тип на челик има добри својства на заварување, не се потребни предзагревање и постгревање за време на заварувањето.Тенките плочи треба да се заваруваат со TIG, а средните и дебели плочи може да се заваруваат со заварување со лачно заварување.При заварување со лачно заварување треба да се користат специјални шипки за заварување со сличен состав на основниот метал или аустенитни шипки за заварување со мала содржина на јаглерод.Електродите од легура на база на никел може да се користат и за двофазен челик од типот Cr25.
Двофазните челици имаат поголем дел од феритите, а вродените тенденции на кршливост на феритните челици, како што се кршливост на 475°C, кршливоста на σ фаза од врнежите и крупните зрна, сè уште постојат, само поради присуството на аустенит.Може да се добие одредено олеснување преку ефектот на балансирање, но сепак треба да обрнете внимание при заварувањето.Кога се заварува дуплекс нерѓосувачки челик без Ni или ниско-Ni, постои тенденција за еднофазен ферит и згрутчување на зрната во зоната погодена од топлина.Во тоа време, треба да се обрне внимание на контролирање на влезната топлина на заварувањето и обидете се да користите мала струја, голема брзина на заварување и заварување со тесен канал.И повеќекратно заварување за да се спречи крупно зрно и еднофазна феритизација во зоната погодена од топлина.Температурата меѓу слоевите не треба да биде премногу висока.Најдобро е да се завари следниот премин по ладењето.
Време на објавување: 11-ти септември 2023 година