1.1: Промышленный чистый никель, коррозионно-стойкие сплавы на основе никеля и высокотемпературные сплавы на основе никеля содержат множество легирующих элементов. Их микроструктура состоит из однофазного аустенита, который имеет ограниченную растворимость для этих легирующих элементов. Эти элементы вступают в реакцию с азотом (N) и железом (Fe) в матрице, образуя низкоплавкие эвтектические фазы. Эти фазы сегрегируют на границах зерен и под воздействием сварочных напряжений вызывают кристаллизационные трещины.
1.2: Кроме того, во время затвердевания металл сварного шва образует высоконаправленные однофазные аустенитные столбчатые кристаллы. Когда низкоплавкие сплавы сегрегируют между этими столбчатыми кристаллами, под воздействием сварочных напряжений легко возникают межкристаллитные трещины.
1.3: S, P и Si являются основными элементами, ответственными за образование низкоплавких жидких пленок на границах зерен.
2. Многокамерные трещины
Полиэдрические трещины представляют собой еще одну форму горячих трещин, которые обычно проявляются в виде микротрещин. Под воздействием напряжений они могут распространяться в макроскопические трещины в тяжелых условиях. Эти трещины зарождаются на вторичных границах зерен в результате миграции и агрегации вакансий и дислокаций, а затем распространяются вдоль полиэдрических границ. Они часто возникают в многопроходных сварных швах, подвергающихся многократному нагреву, часто вдали от зоны плавления.
3. Трещины ликвидизации
Трещины ликвидизации представляют собой распространенный дефект термического растрескивания в сварных швах из никеля и никелевых сплавов. Это мелкие трещины, распространяющиеся вдоль границ аустенитных зерен, преимущественно возникающие в зоне плавления сварных швов и в перегретых зонах между проходами многопроходных сварных швов. Такие трещины ликвидизации являются очень чувствительными в никелевых сплавах и требуют особого внимания.
二、Трещины, вызванные деформационным старением
Трещины, вызванные деформационным старением, часто появляются в сварных конструкциях из осажденно-упрочненных никелевых сплавов. Они возникают во время нагрева после сварки, когда остаточные напряжения ослабевают и выделяются вторичные фазы упрочнения, но деформационная способность соединения оказывается недостаточной для выдерживания внутренних напряжений, возникающих в металле. Такие трещины называются трещинами, вызванными деформационным старением. По сути, они относятся к категории трещин, возникающих при повторном нагреве. Трещины, возникающие при деформационном старении, в конструкционных элементах из никелевых сплавов также зарождаются вдоль границ зерен и прогрессивно распространяются, демонстрируя характеристики межзернового разрушения. Такие трещины обычно возникают в крупнозернистой зоне зоны термического влияния и распространяются в мелкозернистую зону соединения. Их образование связано со степенью внутризернового упрочнения и межзернового ослабления.
三、 Проблемы эквивалентной прочности в сварных соединениях
3.1: Сварные соединения в никелевых сплавах, как правило, не достигают эквивалентной прочности основного материала в состоянии после сварки. Как в сплавах, упрочненных растворением, так и в сплавах, упрочненных выделением, высокая прочность и пластичность соединения снижаются по сравнению с основным материалом.
3.2: В сплавах, упрочненных растворением, с низким содержанием алюминия или титана, во время сварки в высокотемпературных областях зоны термического влияния может происходить упрочнение выделением. Особенно в условиях длительного старения это явление упрочнения может отрицательно повлиять на свойства соединения и требует внимания.
3.3: Перегрев и рост зерен обычно наблюдаются в зоне термического влияния сварных швов никеля и никелевых сплавов, что приводит к снижению пластичности и прочности. Этот эффект, как правило, не устраняется термообработкой, и его серьезность увеличивается с увеличением ширины зоны перегрева.
3.4: При сварке никелевых сплавов в стареющем состоянии в зоне высокотемпературного перегрева происходит частичное повторное растворение. Это эффективно смягчает материал, приводя к снижению прочности.
四、 Пористость
Никель и никелевые сплавы обладают повышенной склонностью к образованию пористости. Остаточная влага, масляные остатки или оксиды на поверхности сварного шва, если они не удалены должным образом, могут ухудшить текучесть сварочной ванны при сварке никелевых сплавов, что иногда приводит к значительной пористости. Такая пористость часто локализуется вблизи линии сплавления. Производственная практика показывает, что пористость, как правило, можно предотвратить путем тщательной очистки сварного шва, выбора подходящих сварочных материалов и использования соответствующих параметров сварки.