Existem alguns problemas inerentes à soldagem de metais dissimilares que dificultam o seu desenvolvimento, como a composição e o desempenho da zona de fusão de metais dissimilares.A maior parte dos danos à estrutura de soldagem metálica diferente ocorre na zona de fusão.Devido às diferentes características de cristalização das soldas em cada seção próxima à zona de fusão, também é fácil formar uma camada de transição com baixo desempenho e alterações na composição.
Além disso, devido ao longo tempo em alta temperatura, a camada de difusão nesta área se expandirá, o que aumentará ainda mais a irregularidade do metal.Além disso, quando metais diferentes são soldados ou após tratamento térmico ou operação em alta temperatura após a soldagem, verifica-se frequentemente que o carbono no lado de baixa liga “migra” através do limite da solda para a solda de alta liga, formando camadas de descarbonetação em ambos os lados da linha de fusão.E a camada de carburação, o metal base forma uma camada de descarbonetação no lado de baixa liga, e a camada de carburação se forma no lado da solda de alta liga.
Obstáculos e barreiras ao uso e desenvolvimento de estruturas metálicas dissimilares manifestam-se principalmente nos seguintes aspectos:
1. À temperatura ambiente, as propriedades mecânicas (como tração, impacto, flexão, etc.) da área da junta soldada de metais diferentes são geralmente melhores do que as do metal base a ser soldado.No entanto, em altas temperaturas ou após operação prolongada em altas temperaturas, o desempenho da área de junta é inferior ao do metal base.material.
2. Existe uma zona de transição de martensita entre a solda de austenita e o metal base perlita.Esta zona tem baixa tenacidade e é uma camada frágil de alta dureza.É também uma zona fraca que causa falhas e danos aos componentes.Isso reduzirá a estrutura soldada.confiabilidade de uso.
3. A migração de carbono durante o tratamento térmico pós-soldagem ou operação em alta temperatura causará a formação de camadas carburadas e camadas descarbonetadas em ambos os lados da linha de fusão.Acredita-se geralmente que a redução de carbono na camada descarbonetada levará a grandes mudanças (geralmente deterioração) na estrutura e no desempenho da área, tornando esta área propensa a falhas precoces durante o serviço.As partes defeituosas de muitos dutos de alta temperatura em serviço ou em teste estão concentradas na camada de descarbonetação.
4. A falha está relacionada a condições como tempo, temperatura e estresse alternado.
5. O tratamento térmico pós-soldagem não pode eliminar a distribuição de tensões residuais na área da junta.
6. Inomogeneidade da composição química.
Quando metais diferentes são soldados, uma vez que os metais em ambos os lados da solda e a composição da liga da solda são obviamente diferentes, durante o processo de soldagem, o metal base e o material de soldagem derreterão e se misturarão.A uniformidade da mistura mudará com a mudança do processo de soldagem.Mudanças e a uniformidade da mistura também são muito diferentes nas diferentes posições da junta soldada, o que resulta na falta de homogeneidade da composição química da junta soldada.
7. Inomogeneidade da estrutura metalográfica.
Devido à descontinuidade da composição química da junta soldada, após vivenciar o ciclo térmico de soldagem, diferentes estruturas aparecem em cada área da junta soldada, e muitas vezes aparecem estruturas organizacionais extremamente complexas em algumas áreas.
8. Descontinuidade de desempenho.
As diferenças na composição química e na estrutura metalográfica das juntas soldadas provocam diferentes propriedades mecânicas das juntas soldadas.A resistência, dureza, plasticidade, tenacidade, propriedades de impacto, fluência em alta temperatura e propriedades de durabilidade de várias áreas ao longo da junta soldada são muito diferentes.Esta significativa falta de homogeneidade faz com que diferentes áreas da junta soldada se comportem de maneira muito diferente sob as mesmas condições, aparecendo áreas enfraquecidas e áreas reforçadas.Especialmente sob condições de alta temperatura, juntas soldadas de metais diferentes estão em serviço durante o processo de serviço.Muitas vezes ocorrem falhas precoces.
Características de diferentes métodos de soldagem ao soldar metais diferentes
A maioria dos métodos de soldagem pode ser usada para soldar metais diferentes, mas ao selecionar métodos de soldagem e formular medidas de processo, as características dos metais diferentes ainda devem ser consideradas.De acordo com os diferentes requisitos do metal base e das juntas soldadas, soldagem por fusão, soldagem por pressão e outros métodos de soldagem são usados na soldagem de metais diferentes, mas cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens.
1. Soldagem
O método de soldagem por fusão mais comumente usado na soldagem de metais diferentes é soldagem a arco de eletrodo, soldagem a arco submerso, soldagem a arco com proteção de gás, soldagem por eletroescória, soldagem a arco de plasma, soldagem por feixe de elétrons, soldagem a laser, etc. proporção ou controle da quantidade de fusão de diferentes materiais de base metálica, soldagem por feixe de elétrons, soldagem a laser, soldagem a arco de plasma e outros métodos com maior densidade de energia da fonte de calor geralmente podem ser usados.
Para reduzir a profundidade de penetração, podem ser adotadas medidas tecnológicas como arco indireto, fio de soldagem oscilante, eletrodo de tira e fio de soldagem adicional não energizado.Mas não importa o que aconteça, desde que seja soldagem por fusão, parte do metal base sempre derreterá na solda e causará diluição.Além disso, também serão formados compostos intermetálicos, eutéticos, etc.Para mitigar tais efeitos adversos, o tempo de residência dos metais no estado líquido ou sólido de alta temperatura deve ser controlado e reduzido.
No entanto, apesar da melhoria contínua e do aprimoramento dos métodos de soldagem e medidas de processo, ainda é difícil resolver todos os problemas na soldagem de metais diferentes, porque existem muitos tipos de metais, vários requisitos de desempenho e diferentes formas de junta.Em muitos casos, é necessário que a soldagem por pressão ou outros métodos de soldagem sejam usados para resolver os problemas de soldagem de juntas metálicas diferentes específicas.
2. Soldagem por pressão
A maioria dos métodos de soldagem por pressão apenas aquece o metal a ser soldado até um estado plástico ou mesmo não o aquece, mas aplica uma certa pressão como característica básica.Em comparação com a soldagem por fusão, a soldagem por pressão tem certas vantagens ao soldar juntas metálicas diferentes.Contanto que a forma da junta permita e a qualidade da soldagem atenda aos requisitos, a soldagem por pressão costuma ser uma escolha mais razoável.
Durante a soldagem sob pressão, as superfícies de interface de metais diferentes podem ou não derreter.Porém, devido ao efeito da pressão, mesmo que haja metal fundido na superfície, ele será extrudado e descarregado (como soldagem flash e soldagem por fricção).Somente em alguns casos o metal fundido permanece após a soldagem sob pressão (como soldagem a ponto).
Como a soldagem sob pressão não aquece ou a temperatura de aquecimento é baixa, ela pode reduzir ou evitar os efeitos adversos dos ciclos térmicos nas propriedades metálicas do metal base e evitar a geração de compostos intermetálicos frágeis.Algumas formas de soldagem por pressão podem até comprimir os compostos intermetálicos que foram criados na junta.Além disso, não há problema de alterações nas propriedades do metal de solda causadas pela diluição durante a soldagem sob pressão.
No entanto, a maioria dos métodos de soldagem por pressão possui certos requisitos para o formato da junta.Por exemplo, soldagem por pontos, soldagem por costura e soldagem ultrassônica devem usar juntas sobrepostas;durante a soldagem por fricção, pelo menos uma peça deve ter uma seção transversal do corpo giratório;a soldagem por explosão só é aplicável a conexões de áreas maiores, etc. O equipamento de soldagem por pressão ainda não é popular.Estes, sem dúvida, limitam o escopo de aplicação da soldagem por pressão.
3. Outros métodos
Além da soldagem por fusão e da soldagem por pressão, existem vários métodos que podem ser usados para soldar metais diferentes.Por exemplo, a brasagem é um método de soldagem de metais diferentes entre o metal de adição e o metal base, mas o que é discutido aqui é um método de brasagem mais especial.
Existe um método chamado soldagem-brasagem por fusão, ou seja, o lado do metal base de baixo ponto de fusão da junta de metal diferente é soldado por fusão e o lado do metal base de alto ponto de fusão é brasado.E geralmente o mesmo metal do material base de baixo ponto de fusão é usado como solda.Portanto, o processo de soldagem entre o metal de adição de brasagem e o metal base de baixo ponto de fusão é o mesmo metal e não há dificuldades especiais.
O processo de brasagem ocorre entre o metal de adição e o metal base de alto ponto de fusão.O metal base não derrete nem cristaliza, o que pode evitar muitos problemas de soldabilidade, mas o metal de adição é necessário para poder molhar bem o metal base.
Outro método é chamado de brasagem eutética ou brasagem por difusão eutética.Isto é para aquecer a superfície de contato de metais diferentes a uma certa temperatura, de modo que os dois metais formem um eutético de baixo ponto de fusão na superfície de contato.O eutético de baixo ponto de fusão é líquido nessa temperatura, tornando-se essencialmente uma espécie de solda sem a necessidade de solda externa.Método de brasagem.
Naturalmente, isto requer a formação de um eutético de baixo ponto de fusão entre os dois metais.Durante a soldagem por difusão de metais diferentes, um material de camada intermediária é adicionado, e o material da camada intermediária é aquecido sob pressão muito baixa para derreter ou formar um eutético de baixo ponto de fusão em contato com o metal a ser soldado.A fina camada de líquido formada neste momento, após um certo período de processo de preservação do calor, faz com que o material da camada intermediária derreta.Quando todos os materiais da camada intermediária são difundidos no material de base e homogeneizados, uma junta metálica diferente sem materiais intermediários pode ser formada.
Este tipo de método produzirá uma pequena quantidade de metal líquido durante o processo de soldagem.Portanto, também é chamada de soldagem de transição de fase líquida.Sua característica comum é que não há estrutura fundida na junta.
Coisas a serem observadas ao soldar metais diferentes
1. Considere as propriedades físicas, mecânicas e a composição química da soldagem
(1) Da perspectiva de resistência igual, selecione hastes de soldagem que atendam às propriedades mecânicas do metal base, ou combine a soldabilidade do metal base com hastes de soldagem com resistência diferente e boa soldabilidade, mas considere a forma estrutural do soldar para encontrar a força igual.Resistência e outros requisitos de rigidez.
(2) Faça com que a composição da liga seja consistente ou próxima do material de base.
(3) Quando o metal base contém altos níveis de impurezas prejudiciais C, S e P, hastes de soldagem com melhor resistência a trincas e resistência à porosidade devem ser selecionadas.Recomenda-se o uso de eletrodo de óxido de titânio e cálcio.Se ainda não puder ser resolvido, uma haste de soldagem do tipo baixo hidrogênio e sódio pode ser usada.
2. Considere as condições de trabalho e desempenho da soldagem
(1) Sob a condição de suportar carga dinâmica e carga de impacto, além de garantir resistência, existem altos requisitos de resistência ao impacto e alongamento.Eletrodos do tipo baixo hidrogênio, tipo cálcio-titânio e tipo óxido de ferro devem ser selecionados ao mesmo tempo.
(2) Se estiver em contato com meios corrosivos, hastes de soldagem de aço inoxidável apropriadas devem ser selecionadas com base no tipo, concentração, temperatura de trabalho do meio e se é revestimento geral ou corrosão intergranular.
(3) Ao trabalhar sob condições de desgaste, deve-se distinguir se é desgaste normal ou por impacto, e se é desgaste em temperatura normal ou em alta temperatura.
(4) Ao trabalhar em condições sem temperatura, devem ser selecionadas hastes de soldagem correspondentes que garantam propriedades mecânicas de baixa ou alta temperatura.
3. Considere a complexidade da forma coletiva da soldagem, a rigidez, a preparação da fratura da soldagem e a posição da soldagem.
(1) Para soldagens com formatos complexos ou grandes espessuras, a tensão de contração do metal de solda durante o resfriamento é grande e é propensa à ocorrência de trincas.Devem ser selecionadas hastes de soldagem com forte resistência a trincas, como hastes de soldagem com baixo teor de hidrogênio, hastes de soldagem de alta tenacidade ou hastes de soldagem de óxido de ferro.
(2) Para soldagens que não podem ser viradas devido às condições, devem ser selecionadas hastes de soldagem que possam ser soldadas em todas as posições.
(3) Para soldar peças que são difíceis de limpar, use hastes de soldagem ácidas que sejam altamente oxidantes e insensíveis a incrustações e óleo para evitar defeitos como poros.
4. Considere o equipamento do local de soldagem
Em locais onde não há máquina de solda CC, não é aconselhável usar varetas de solda com fonte de alimentação CC limitada.Em vez disso, devem ser utilizadas hastes de soldagem com fonte de alimentação CA e CC.Alguns aços (como o aço perlítico resistente ao calor) precisam eliminar o estresse térmico após a soldagem, mas não podem ser tratados termicamente devido às condições do equipamento (ou limitações estruturais).Em vez disso, devem ser usadas hastes de soldagem feitas de materiais não metálicos básicos (como aço inoxidável austenítico), e o tratamento térmico pós-soldagem não é necessário.
5. Considerar melhorar os processos de soldagem e proteger a saúde dos trabalhadores
Quando eletrodos ácidos e alcalinos puderem atender aos requisitos, eletrodos ácidos deverão ser usados tanto quanto possível.
6. Considerar a produtividade do trabalho e a racionalidade económica
No caso do mesmo desempenho, devemos tentar usar varetas de solda ácidas de menor preço em vez de varetas de solda alcalinas.Entre as hastes de soldagem ácidas, o tipo titânio e o tipo titânio-cálcio são os mais caros.De acordo com a situação dos recursos minerais do meu país, o ferro titânio deve ser promovido vigorosamente.Haste de soldagem revestida.
Horário da postagem: 27 de outubro de 2023