Ci sono alcuni problemi inerenti alla saldatura di metalli diversi che ne ostacolano lo sviluppo, come la composizione e le prestazioni della zona di fusione di metalli diversi.La maggior parte dei danni alla struttura di saldatura metallica diversa si verifica nella zona di fusione.A causa delle diverse caratteristiche di cristallizzazione delle saldature in ciascuna sezione vicino alla zona di fusione, è anche facile formare uno strato di transizione con scarse prestazioni e cambiamenti nella composizione.
Inoltre, a causa del lungo tempo ad alta temperatura, lo strato di diffusione in quest'area si espanderà, aumentando ulteriormente le irregolarità del metallo.Inoltre, quando metalli diversi vengono saldati o dopo il trattamento termico o il funzionamento ad alta temperatura dopo la saldatura, si riscontra spesso che il carbonio sul lato bassolegato “migra” attraverso il confine della saldatura verso la saldatura altolegata, formando strati di decarburazione su entrambi i lati della linea di fusione.E lo strato di carburazione, il metallo base forma uno strato di decarburazione sul lato a bassa lega, e lo strato di carburazione si forma sul lato di saldatura ad alta lega.
Gli ostacoli e le barriere all'uso e allo sviluppo di strutture metalliche dissimili si manifestano principalmente nei seguenti aspetti:
1. A temperatura ambiente, le proprietà meccaniche (come trazione, impatto, flessione, ecc.) dell'area del giunto saldato di metalli diversi sono generalmente migliori di quelle del metallo base da saldare.Tuttavia, a temperature elevate o dopo un funzionamento prolungato ad alte temperature, le prestazioni dell'area di giunzione sono inferiori a quelle del metallo base.Materiale.
2. Esiste una zona di transizione martensitica tra la saldatura di austenite e il metallo base perlite.Questa zona ha una bassa tenacità ed è uno strato fragile ad alta durezza.È anche una zona debole che causa guasti e danni ai componenti.Ridurrà la struttura saldata.affidabilità d'uso.
3. La migrazione del carbonio durante il trattamento termico post-saldatura o il funzionamento ad alta temperatura causerà la formazione di strati carburati e strati decarburati su entrambi i lati della linea di fusione.Si ritiene generalmente che la riduzione del carbonio nello strato decarburato porterà a importanti cambiamenti (generalmente deterioramento) nella struttura e nelle prestazioni dell'area, rendendo quest'area soggetta a guasti precoci durante il servizio.Le parti danneggiate di molte tubazioni ad alta temperatura in servizio o sotto test sono concentrate nello strato di decarburazione.
4. Il cedimento è legato a condizioni quali il tempo, la temperatura e lo stress alternato.
5. Il trattamento termico post-saldatura non può eliminare la distribuzione delle tensioni residue nell'area del giunto.
6. Disomogeneità della composizione chimica.
Quando si saldano metalli diversi, poiché i metalli su entrambi i lati della saldatura e la composizione della lega di saldatura sono ovviamente diversi, durante il processo di saldatura, il metallo di base e il materiale di saldatura si fondono e si mescolano tra loro.L'uniformità della miscelazione cambierà con il cambiamento del processo di saldatura.Cambiamenti e anche l'uniformità della miscelazione sono molto diverse nelle diverse posizioni del giunto saldato, il che si traduce in una disomogeneità della composizione chimica del giunto saldato.
7. Disomogeneità della struttura metallografica.
A causa della discontinuità della composizione chimica del giunto saldato, dopo aver sperimentato il ciclo termico di saldatura, in ciascuna area del giunto saldato compaiono strutture diverse e in alcune aree spesso compaiono strutture organizzative estremamente complesse.
8. Discontinuità della prestazione.
Le differenze nella composizione chimica e nella struttura metallografica dei giunti saldati determinano diverse proprietà meccaniche dei giunti saldati.La resistenza, la durezza, la plasticità, la tenacità, le proprietà di impatto, lo scorrimento alle alte temperature e le proprietà di durabilità delle varie aree lungo il giunto saldato sono molto diverse.Questa significativa disomogeneità fa sì che aree diverse del giunto saldato si comportino in modo molto diverso nelle stesse condizioni, con la comparsa di aree indebolite e aree rinforzate.Soprattutto in condizioni di alta temperatura, durante il processo di servizio sono in servizio giunti saldati di metalli diversi.Spesso si verificano guasti precoci.
Caratteristiche dei diversi metodi di saldatura durante la saldatura di metalli diversi
La maggior parte dei metodi di saldatura può essere utilizzata per saldare metalli dissimili, ma quando si selezionano i metodi di saldatura e si formulano le misure di processo, si dovrebbero comunque considerare le caratteristiche dei metalli dissimili.In base ai diversi requisiti del metallo di base e dei giunti saldati, la saldatura per fusione, la saldatura a pressione e altri metodi di saldatura sono tutti utilizzati nella saldatura di metalli diversi, ma ognuno presenta i propri vantaggi e svantaggi.
1. Saldatura
Il metodo di saldatura per fusione più comunemente utilizzato nella saldatura di metalli dissimili è la saldatura ad arco con elettrodo, la saldatura ad arco sommerso, la saldatura ad arco con protezione di gas, la saldatura con elettroslag, la saldatura ad arco plasma, la saldatura a fascio di elettroni, la saldatura laser, ecc. Per ridurre la diluizione, abbassare la fusione rapporto o controllare la quantità di fusione di diversi materiali di base metallica, di solito è possibile utilizzare la saldatura a fascio di elettroni, la saldatura laser, la saldatura ad arco plasma e altri metodi con una maggiore densità di energia della fonte di calore.
Per ridurre la profondità di penetrazione, è possibile adottare misure tecnologiche come arco indiretto, filo di saldatura oscillante, elettrodo a nastro e filo di saldatura aggiuntivo non energizzato.Ma in ogni caso, finché si tratta di saldatura per fusione, parte del metallo di base si fonderà sempre nella saldatura causando diluizione.Inoltre si formeranno anche composti intermetallici, eutettici, ecc.Per mitigare tali effetti negativi, il tempo di permanenza dei metalli nello stato liquido o solido ad alta temperatura deve essere controllato e ridotto.
Tuttavia, nonostante il continuo miglioramento e miglioramento dei metodi di saldatura e delle misure di processo, è ancora difficile risolvere tutti i problemi quando si saldano metalli diversi, perché esistono molti tipi di metalli, diversi requisiti prestazionali e diverse forme di giunzione.In molti casi, è necessario utilizzare la saldatura a pressione o altri metodi di saldatura per risolvere i problemi di saldatura di specifici giunti metallici diversi.
2. Saldatura a pressione
La maggior parte dei metodi di saldatura a pressione si limitano a riscaldare il metallo da saldare portandolo allo stato plastico o addirittura non lo riscaldano, ma applicano una certa pressione come caratteristica di base.Rispetto alla saldatura per fusione, la saldatura a pressione presenta alcuni vantaggi quando si saldano giunti metallici diversi.Finché la forma del giunto lo consente e la qualità della saldatura può soddisfare i requisiti, la saldatura a pressione è spesso una scelta più ragionevole.
Durante la saldatura a pressione, le superfici di interfaccia di metalli diversi possono fondersi o meno.Tuttavia, a causa dell'effetto della pressione, anche se sulla superficie è presente metallo fuso, verrà estruso e scaricato (come nella saldatura a flash e nella saldatura ad attrito).Solo in pochi casi Dopo la saldatura a pressione (come la saldatura a punti) rimane metallo fuso.
Poiché la saldatura a pressione non si riscalda o la temperatura di riscaldamento è bassa, può ridurre o evitare gli effetti negativi dei cicli termici sulle proprietà metalliche del metallo base e prevenire la generazione di composti intermetallici fragili.Alcune forme di saldatura a pressione possono persino far uscire dal giunto i composti intermetallici che si sono formati.Inoltre non vi è alcun problema di modifica delle proprietà del metallo di apporto causato dalla diluizione durante la saldatura a pressione.
Tuttavia, la maggior parte dei metodi di saldatura a pressione presentano determinati requisiti per la forma del giunto.Ad esempio, la saldatura a punti, la saldatura continua e la saldatura a ultrasuoni devono utilizzare giunti sovrapposti;durante la saldatura ad attrito, almeno un pezzo deve avere una sezione trasversale del corpo rotante;la saldatura a esplosione è applicabile solo a connessioni di aree più grandi, ecc. Le attrezzature per la saldatura a pressione non sono ancora popolari.Questi indubbiamente limitano il campo di applicazione della saldatura a pressione.
3. Altri metodi
Oltre alla saldatura per fusione e alla saldatura a pressione, esistono diversi metodi che possono essere utilizzati per saldare metalli diversi.Ad esempio, la brasatura è un metodo per saldare metalli diversi tra il metallo d'apporto e il metallo di base, ma ciò che viene discusso qui è un metodo di brasatura più speciale.
Esiste un metodo chiamato saldatura-brasatura per fusione, ovvero il lato del metallo di base a basso punto di fusione del giunto metallico diverso è saldato per fusione e il lato del metallo di base ad alto punto di fusione è brasato.E di solito come materiale di saldatura viene utilizzato lo stesso metallo del materiale di base a basso punto di fusione.Pertanto, il processo di saldatura tra il metallo d'apporto per brasatura e il metallo di base a basso punto di fusione è lo stesso metallo e non presenta particolari difficoltà.
Il processo di brasatura avviene tra il metallo d'apporto e il metallo base ad alto punto di fusione.Il metallo base non si scioglie né cristallizza, il che può evitare molti problemi di saldabilità, ma è necessario che il metallo d'apporto sia in grado di bagnare bene il metallo base.
Un altro metodo è chiamato brasatura eutettica o brasatura per diffusione eutettica.Questo serve a riscaldare la superficie di contatto di metalli diversi ad una certa temperatura, in modo che i due metalli formino un eutettico a basso punto di fusione sulla superficie di contatto.L'eutettico a basso punto di fusione è liquido a questa temperatura, diventando essenzialmente una sorta di saldatura senza la necessità di saldatura esterna.Metodo di brasatura.
Naturalmente ciò richiede la formazione di un eutettico a basso punto di fusione tra i due metalli.Durante la saldatura per diffusione di metalli diversi, viene aggiunto un materiale dello strato intermedio e il materiale dello strato intermedio viene riscaldato a pressione molto bassa per fondere o formare un eutettico a basso punto di fusione a contatto con il metallo da saldare.Il sottile strato di liquido formatosi in questo momento, dopo un certo periodo di processo di conservazione del calore, fa sciogliere il materiale dello strato intermedio.Quando tutti i materiali dello strato intermedio vengono diffusi nel materiale di base e omogeneizzati, è possibile formare un giunto metallico diverso senza materiali intermedi.
Questo tipo di metodo produrrà una piccola quantità di metallo liquido durante il processo di saldatura.Pertanto, è anche chiamata saldatura a transizione di fase liquida.La loro caratteristica comune è che non è presente alcuna struttura di colata nel giunto.
Cose da notare quando si saldano metalli diversi
1. Considerare le proprietà fisiche, meccaniche e la composizione chimica della saldatura
(1) Dal punto di vista della uguale resistenza, selezionare bacchette per saldatura che soddisfino le proprietà meccaniche del metallo di base, o combinare la saldabilità del metallo di base con bacchette per saldatura con resistenza non uguale e buona saldabilità, ma considerare la forma strutturale del saldare per soddisfare la stessa resistenza.Requisiti di resistenza e altri requisiti di rigidità.
(2) Rendere la composizione della lega coerente o vicina al materiale di base.
(3) Quando il metallo di base contiene livelli elevati di impurità nocive C, S e P, è necessario selezionare bacchette di saldatura con migliore resistenza alla rottura e alla porosità.Si consiglia di utilizzare un elettrodo all'ossido di calcio e titanio.Se il problema persiste, è possibile utilizzare una bacchetta di saldatura a basso contenuto di idrogeno e sodio.
2. Considerare le condizioni di lavoro e le prestazioni della saldatura
(1) Nelle condizioni di carico dinamico e carico d'impatto, oltre a garantire la resistenza, esistono requisiti elevati di resistenza agli urti e allungamento.Gli elettrodi del tipo a basso contenuto di idrogeno, del tipo calcio-titanio e del tipo ossido di ferro devono essere selezionati contemporaneamente.
(2) In caso di contatto con mezzi corrosivi, è necessario selezionare bacchette di saldatura in acciaio inossidabile appropriate in base al tipo, concentrazione, temperatura di esercizio dei mezzi e se si tratta di indumenti generali o di corrosione intergranulare.
(3) Quando si lavora in condizioni di usura, è necessario distinguere se si tratta di usura normale o da impatto e se si tratta di usura a temperatura normale o ad alta temperatura.
(4) Quando si lavora in condizioni di assenza di temperatura, è necessario selezionare bacchette di saldatura corrispondenti che garantiscano proprietà meccaniche a bassa o alta temperatura.
3. Considerare la complessità della forma collettiva della saldatura, la rigidezza, la preparazione della frattura della saldatura e la posizione di saldatura.
(1) Per saldature con forme complesse o spessori elevati, lo stress da contrazione del metallo saldato durante il raffreddamento è elevato ed è probabile che si verifichino cricche.È necessario selezionare bacchette per saldatura con forte resistenza alle crepe, come bacchette per saldatura a basso contenuto di idrogeno, bacchette per saldatura ad alta tenacità o bacchette per saldatura all'ossido di ferro.
(2) Per le saldature che non possono essere girate a causa delle condizioni, è necessario selezionare bacchette di saldatura che possano essere saldate in tutte le posizioni.
(3) Per le parti di saldatura difficili da pulire, utilizzare bacchette di saldatura acide che sono altamente ossidanti e insensibili alle incrostazioni e all'olio per evitare difetti come i pori.
4. Considerare l'attrezzatura del sito di saldatura
Nei luoghi in cui non è presente una saldatrice DC, non è consigliabile utilizzare bacchette di saldatura con alimentazione DC limitata.Dovrebbero invece essere utilizzate bacchette per saldatura con alimentazione CA e CC.Alcuni acciai (come l'acciaio perlitico resistente al calore) devono eliminare lo stress termico dopo la saldatura, ma non possono essere trattati termicamente a causa delle condizioni dell'apparecchiatura (o delle limitazioni strutturali).Dovrebbero invece essere utilizzate bacchette di saldatura realizzate con materiali non metallici di base (come l'acciaio inossidabile austenitico) e non è necessario il trattamento termico post-saldatura.
5. Considerare il miglioramento dei processi di saldatura e la tutela della salute dei lavoratori
Laddove sia gli elettrodi acidi che quelli alcalini possano soddisfare i requisiti, è necessario utilizzare il più possibile gli elettrodi acidi.
6. Considerare la produttività del lavoro e la razionalità economica
A parità di prestazione dovremmo provare ad utilizzare bacchette per saldatura acide più economiche invece che bacchette per saldatura alcalina.Tra le bacchette per saldatura acida, quelle al titanio e al titanio-calcio sono le più costose.Secondo la situazione delle risorse minerarie del mio paese, il ferro-titanio dovrebbe essere promosso vigorosamente.Bacchetta di saldatura rivestita.
Orario di pubblicazione: 27 ottobre 2023