Il existe certains problèmes inhérents au soudage de métaux différents qui entravent son développement, tels que la composition et les performances de la zone de fusion de métaux différents.La plupart des dommages causés à la structure de soudage de métaux différents se produisent dans la zone de fusion.En raison des différentes caractéristiques de cristallisation des soudures dans chaque section proche de la zone de fusion, il est également facile de former une couche de transition avec de mauvaises performances et des changements de composition.
De plus, en raison du temps passé à haute température, la couche de diffusion dans cette zone se dilatera, ce qui augmentera encore les irrégularités du métal.De plus, lorsque des métaux différents sont soudés ou après un traitement thermique ou un fonctionnement à haute température après le soudage, on constate souvent que le carbone du côté faiblement allié « migre » à travers la limite de soudure vers la soudure fortement alliée, formant des couches de décarburation sur la soudure. des deux côtés de la ligne de fusion.Et la couche de carburation, le métal de base forme une couche de décarburation du côté faiblement allié, et la couche de carburation se forme du côté de la soudure fortement alliée.
Les obstacles et barrières à l'utilisation et au développement de structures métalliques différentes se manifestent principalement dans les aspects suivants :
1. À température ambiante, les propriétés mécaniques (telles que la traction, l'impact, la flexion, etc.) de la zone de joint soudé de métaux différents sont généralement meilleures que celles du métal de base à souder.Cependant, à des températures élevées ou après un fonctionnement prolongé à des températures élevées, les performances de la zone de joint sont inférieures à celles du métal de base.matériel.
2. Il existe une zone de transition martensite entre la soudure austénitique et le métal de base perlite.Cette zone a une faible ténacité et constitue une couche fragile de haute dureté.C’est également une zone faible qui provoque des pannes et des dommages aux composants.Cela réduira la structure soudée.fiabilité d'utilisation.
3. La migration du carbone pendant le traitement thermique après soudage ou le fonctionnement à haute température provoquera la formation de couches carburées et de couches décarburées des deux côtés de la ligne de fusion.Il est généralement admis que la réduction du carbone dans la couche décarburée entraînera des changements majeurs (généralement une détérioration) dans la structure et les performances de la zone, la rendant sujette à une défaillance précoce en cours de service.Les pièces défaillantes de nombreux pipelines à haute température en service ou en cours de test sont concentrées dans la couche de décarburation.
4. La défaillance est liée à des conditions telles que le temps, la température et les contraintes alternées.
5. Le traitement thermique après soudage ne peut pas éliminer la répartition des contraintes résiduelles dans la zone de joint.
6. Inhomogénéité de la composition chimique.
Lorsque des métaux différents sont soudés, étant donné que les métaux des deux côtés de la soudure et la composition de l'alliage de la soudure sont évidemment différents, pendant le processus de soudage, le métal de base et le matériau de soudage fondront et se mélangeront.L'uniformité du mélange changera avec le changement du procédé de soudage.Les changements et l'uniformité du mélange sont également très différents selon les différentes positions du joint soudé, ce qui entraîne une inhomogénéité de la composition chimique du joint soudé.
7. Inhomogénéité de la structure métallographique.
En raison de la discontinuité de la composition chimique du joint soudé, après avoir subi le cycle thermique de soudage, différentes structures apparaissent dans chaque zone du joint soudé et des structures organisationnelles extrêmement complexes apparaissent souvent dans certaines zones.
8. Discontinuité de l'exécution.
Les différences de composition chimique et de structure métallographique des joints soudés entraînent des propriétés mécaniques différentes des joints soudés.Les propriétés de résistance, de dureté, de plasticité, de ténacité, de résistance aux chocs, de fluage à haute température et de durabilité des diverses zones le long du joint soudé sont très différentes.Cette inhomogénéité importante fait que différentes zones du joint soudé se comportent très différemment dans les mêmes conditions, avec l'apparition de zones fragilisées et de zones renforcées.Surtout dans des conditions de température élevée, des joints soudés en métaux différents sont en service pendant le processus de service.Des échecs précoces se produisent souvent.
Caractéristiques des différentes méthodes de soudage lors du soudage de métaux différents
La plupart des méthodes de soudage peuvent être utilisées pour souder des métaux différents, mais lors de la sélection des méthodes de soudage et de la formulation des mesures de procédé, les caractéristiques des métaux différents doivent toujours être prises en compte.Selon les différentes exigences du métal de base et des joints soudés, le soudage par fusion, le soudage sous pression et d'autres méthodes de soudage sont tous utilisés dans le soudage de métaux différents, mais chacun a ses propres avantages et inconvénients.
1. Soudage
La méthode de soudage par fusion la plus couramment utilisée dans le soudage de métaux différents est le soudage à l'arc avec électrode, le soudage à l'arc submergé, le soudage à l'arc sous protection gazeuse, le soudage sous laitier électrique, le soudage à l'arc plasma, le soudage par faisceau d'électrons, le soudage au laser, etc. Afin de réduire la dilution, abaissez la fusion. rapporter ou contrôler la quantité de fusion de différents matériaux de base métalliques, le soudage par faisceau d'électrons, le soudage au laser, le soudage à l'arc plasma et d'autres méthodes avec une densité d'énergie de source de chaleur plus élevée peuvent généralement être utilisés.
Afin de réduire la profondeur de pénétration, des mesures technologiques telles que l'arc indirect, le fil de soudage oscillant, l'électrode en bande et le fil de soudage supplémentaire non alimenté peuvent être adoptées.Quoi qu’il en soit, tant qu’il s’agit d’un soudage par fusion, une partie du métal de base fondra toujours dans la soudure et provoquera une dilution.De plus, des composés intermétalliques, eutectiques, etc. seront également formés.Afin d'atténuer ces effets néfastes, le temps de séjour des métaux à l'état liquide ou solide à haute température doit être contrôlé et raccourci.
Cependant, malgré l'amélioration continue des méthodes de soudage et des mesures de processus, il est toujours difficile de résoudre tous les problèmes liés au soudage de métaux différents, car il existe de nombreux types de métaux, diverses exigences de performance et différentes formes de joints.Dans de nombreux cas, il est nécessaire d'utiliser le soudage sous pression ou d'autres méthodes de soudage pour résoudre les problèmes de soudage de joints métalliques différents spécifiques.
2. Soudage sous pression
La plupart des méthodes de soudage sous pression chauffent uniquement le métal à souder jusqu'à un état plastique, voire ne le chauffent pas, mais appliquent une certaine pression comme caractéristique de base.Par rapport au soudage par fusion, le soudage sous pression présente certains avantages lors du soudage de joints métalliques différents.Tant que la forme du joint le permet et que la qualité du soudage peut répondre aux exigences, le soudage sous pression est souvent un choix plus raisonnable.
Lors du soudage sous pression, les surfaces d'interface de métaux différents peuvent fondre ou non.Cependant, en raison de l'effet de la pression, même s'il y a du métal en fusion sur la surface, il sera extrudé et déchargé (comme le soudage flash et le soudage par friction).Seulement dans quelques cas Une fois le métal fondu reste après le soudage sous pression (comme le soudage par points).
Étant donné que le soudage sous pression ne chauffe pas ou que la température de chauffage est basse, il peut réduire ou éviter les effets néfastes des cycles thermiques sur les propriétés métalliques du métal de base et empêcher la génération de composés intermétalliques cassants.Certaines formes de soudage sous pression peuvent même extraire les composés intermétalliques créés hors du joint.De plus, il n'y a aucun problème de modification des propriétés du métal fondu provoqué par la dilution lors du soudage sous pression.
Cependant, la plupart des méthodes de soudage sous pression imposent certaines exigences concernant la forme du joint.Par exemple, le soudage par points, le soudage continu et le soudage par ultrasons doivent utiliser des joints à recouvrement ;lors du soudage par friction, au moins une pièce doit avoir une section transversale de corps en rotation ;le soudage par explosion ne s'applique qu'aux connexions de plus grande surface, etc. L'équipement de soudage sous pression n'est pas encore populaire.Ceux-ci limitent sans aucun doute le champ d’application du soudage sous pression.
3. Autres méthodes
Outre le soudage par fusion et le soudage sous pression, plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour souder des métaux différents.Par exemple, le brasage est une méthode de soudage de métaux différents entre le métal d’apport et le métal de base, mais ce qui est discuté ici est une méthode de brasage plus spéciale.
Il existe une méthode appelée soudage-brasage par fusion, c'est-à-dire que le côté métal de base à bas point de fusion du joint métallique différent est soudé par fusion et le côté métal de base à point de fusion élevé est brasé.Et généralement, le même métal que le matériau de base à faible point de fusion est utilisé comme soudure.Par conséquent, le processus de soudage entre le métal d’apport de brasage et le métal de base à bas point de fusion est le même métal et il n’y a pas de difficultés particulières.
Le processus de brasage s'effectue entre le métal d'apport et le métal de base à point de fusion élevé.Le métal de base ne fond pas et ne cristallise pas, ce qui peut éviter de nombreux problèmes de soudabilité, mais le métal d'apport est nécessaire pour pouvoir bien mouiller le métal de base.
Une autre méthode est appelée brasage eutectique ou brasage eutectique par diffusion.Il s'agit de chauffer la surface de contact de métaux différents à une certaine température, de sorte que les deux métaux forment un eutectique à bas point de fusion au niveau de la surface de contact.L'eutectique à bas point de fusion est liquide à cette température, devenant essentiellement une sorte de soudure sans nécessiter de soudure externe.Méthode de brasage.
Bien entendu, cela nécessite la formation d’un eutectique à bas point de fusion entre les deux métaux.Lors du soudage par diffusion de métaux différents, un matériau de couche intermédiaire est ajouté et le matériau de couche intermédiaire est chauffé sous très basse pression pour fondre ou former un eutectique à bas point de fusion en contact avec le métal à souder.La fine couche de liquide formée à ce moment, après une certaine période de processus de conservation de la chaleur, fait fondre le matériau de la couche intermédiaire.Lorsque tous les matériaux de la couche intermédiaire sont diffusés dans le matériau de base et homogénéisés, un joint métallique différent sans matériaux intermédiaires peut être formé.
Ce type de méthode produira une petite quantité de métal liquide pendant le processus de soudage.C’est pourquoi on l’appelle également soudage par transition de phase liquide.Leur caractéristique commune est l’absence de structure coulée dans le joint.
Choses à noter lors du soudage de métaux différents
1. Tenir compte des propriétés physiques, mécaniques et de la composition chimique de la construction soudée
(1) Du point de vue d'une résistance égale, sélectionner des baguettes de soudage qui répondent aux propriétés mécaniques du métal de base, ou combiner la soudabilité du métal de base avec des baguettes de soudage de résistance inégale et de bonne soudabilité, mais considérer la forme structurelle du souder pour obtenir une résistance égale.Exigences de résistance et autres exigences de rigidité.
(2) Rendre la composition de son alliage cohérente ou proche du matériau de base.
(3) Lorsque le métal de base contient des niveaux élevés d'impuretés nocives C, S et P, des baguettes de soudage offrant une meilleure résistance aux fissures et à la porosité doivent être sélectionnées.Il est recommandé d'utiliser une électrode en oxyde de calcium et de titane.Si le problème ne peut toujours pas être résolu, une baguette de soudage à faible teneur en hydrogène et sodium peut être utilisée.
2. Tenez compte des conditions de travail et des performances de la soudure
(1) Dans des conditions de charge dynamique et de charge d'impact, en plus d'assurer la résistance, il existe des exigences élevées en matière de résistance aux chocs et d'allongement.Les électrodes de type à faible teneur en hydrogène, de type calcium-titane et de type oxyde de fer doivent être sélectionnées en même temps.
(2) En cas de contact avec des milieux corrosifs, des baguettes de soudage en acier inoxydable appropriées doivent être sélectionnées en fonction du type, de la concentration, de la température de fonctionnement du milieu et s'il s'agit d'un vêtement général ou d'une corrosion intergranulaire.
(3) Lors de travaux dans des conditions d'usure, il convient de distinguer s'il s'agit d'une usure normale ou par impact, et s'il s'agit d'une usure à température normale ou à haute température.
(4) Lorsque vous travaillez dans des conditions hors température, des baguettes de soudage correspondantes garantissant des propriétés mécaniques à basse ou haute température doivent être sélectionnées.
3. Considérez la complexité de la forme collective de la construction soudée, la rigidité, la préparation de la rupture de soudage et la position de soudage.
(1) Pour les soudures de formes complexes ou de grandes épaisseurs, la contrainte de retrait du métal fondu pendant le refroidissement est importante et des fissures sont susceptibles de se produire.Des baguettes de soudage présentant une forte résistance aux fissures doivent être sélectionnées, telles que des baguettes de soudage à faible teneur en hydrogène, des baguettes de soudage à haute ténacité ou des baguettes de soudage à l'oxyde de fer.
(2) Pour les constructions soudées qui ne peuvent pas être retournées en raison des conditions, des baguettes de soudage pouvant être soudées dans toutes les positions doivent être sélectionnées.
(3) Pour les pièces à souder difficiles à nettoyer, utilisez des baguettes de soudage acides hautement oxydantes et insensibles au tartre et à l'huile pour éviter les défauts tels que les pores.
4. Pensez à l’équipement de chantier de soudage
Dans les endroits où il n'y a pas de machine à souder DC, il est déconseillé d'utiliser des baguettes de soudage avec une alimentation DC limitée.Au lieu de cela, des baguettes de soudage avec alimentation AC et DC doivent être utilisées.Certains aciers (tels que l'acier perlitique résistant à la chaleur) doivent éliminer les contraintes thermiques après le soudage, mais ne peuvent pas être traités thermiquement en raison des conditions de l'équipement (ou des limitations structurelles).Des baguettes de soudage fabriquées à partir de matériaux autres que des métaux de base (tels que l'acier inoxydable austénitique) doivent être utilisées à la place, et un traitement thermique après soudage n'est pas nécessaire.
5. Envisager d'améliorer les procédés de soudage et de protéger la santé des travailleurs
Lorsque les électrodes acides et alcalines peuvent répondre aux exigences, des électrodes acides doivent être utilisées autant que possible.
6. Tenir compte de la productivité du travail et de la rationalité économique
A performances égales, nous devrions essayer d’utiliser des baguettes de soudage acides moins chères au lieu des baguettes de soudage alcalines.Parmi les baguettes de soudage acides, le type titane et le type titane-calcium sont les plus chers.Compte tenu de la situation des ressources minérales de mon pays, le fer titane devrait être vigoureusement encouragé.Baguette de soudage enduite.
Heure de publication : 27 octobre 2023