8.3.3.5 Сварка никеля и его сплавов.

Никель – пластичный жаропрочный коррозионностойкий металл с блестящей поверхностью, характерной особенностью которого является способность сохранять свои пластические свойства при низких температурах и большое электросопротивление

Удельный вес = 8,7г/см².

Температура плавления – 1452^о С .

Коэффициент линейного расширения =13,3 10 ^{– 6} /С.

Предел прочности _В = 400МПа.

Относительное удлинение  = 40%

Электросопротивление  =0,1 Ом·мм²/м (в 6 раз выше меди)

Для химической промышленности применяют преимущественно никель марки Н0.

В сварных конструкциях применяются сплавы никеля с медью, хромом, алюминием, и другими элементами.

По технике и технологии сварки никель и его сплавы близки к коррозионностойким сталям, наиболее широкое применение получила аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом постоянным током на прямой полярности.

Главной причиной появления кристаллизационных трещин в металле шва является образование легкоплавкой сульфидной эвтектики - NiS, поэтому содержание серы в основном металле ограничивается до 0,001%, что в 50 раз ниже, чем в стали. Дополнительно для уменьшения вредного действия серы в состав присадки вводят марганец (проволоки марок НМц2,5 и НМц5), который связывает серу в тугоплавкое соединение МnS, выпадающее в шлак. Введение марганца в никель снижает коррозионную стойкость последнего в щелочных средах, поэтому применение проволок с марганцем допустимо лишь в тех случаях, когда это возможно по требованиям эксплуатации.

В отношении пористости швов никель отличается от стали и алюминия. В отличие от них никель наиболее чувствителен к образованию пор при наличии азота, уже 0,05% азота в аргоне может вызвать пористость, в то время. как основная беда при сварке алюминия - водород, при сварке никеля допускается даже до 2%.

8.3.3.6 Сварка бериллия

Бериллий – легкий хрупкий металлсеребристо-белого цвета.

Физические свойства

Удельный вес  = 1,84г/см³

Температура плавления t_ПЛ = 1283C

Удельная теплоемкость С =0,425 кал/гград

Коэффициент теплопроводности = 0,45кал/смсград

Коэффициент линейного расширения α =11,610^-6 (как у вольфрама)

Механические свойства

Предел прочности _в= 400…600 МПа

Относительное удлинение  = 0,2…2,0

Твердость НВ = 60…85.

Окисная пленка бериллия также плотна, как и на алюминии, но, в отличие от магния, надежно защищает его от окисления. Бериллий малопластичен из-за гексагонального строения его решетки, поскольку при деформации участвует мало плоскостей скольжения. Примеси в бериллии (окись бериллия, железо, алюминий, кремний) еще больше снижают его пластичность, вызывая в сварных швах образование холодных трещин, поэтому для обеспечения удовлетворительной свариваемости их содержание ограничивается.

Бериллий применяется в авиационной промышленности, т.к. является очень легким, но прочным и жаропрочным материалом. Благодаря низкой теплопроводности, а также свойству замедлять и отражать нейтроны бериллий применяется и в атомной технике.

Сварку бериллия выполняют вольфрамовым электродом, как правило, в камерах с контролируемой атмосферой, так как пары его высокотоксичны. Перед заполнением аргоном в камере создается разряжение 510 ^{- 4} мм рт. столба. Перед сваркой детали травят в растворе азотной и плавиковой кислот. Подкладки под швы изготавливают из нержавеющей стали с покрытием из электрокорундаAl₂О₃ , чтобы предотвратить активное взаимодействие бериллия с другими металлами при высоких температурах.

Сварку, как и алюминия, выполняют переменным током, который вследствие катодного распыления позволяет разрушить окисную пленку при минусе на детали и обеспечить плавление вольфрамового электрода при плюсе на электроде, при минусе же на электроде происходит остывание вольфрама, что предотвращает его перегрев и переход в сварочную ванну. Техника и сварочная аппаратура те же. что и при сварке алюминия

Основные дефекты – продольные и поперечные трещины в швах во время кристаллизации. Чтобы снизить возможность образования трещин, ограничивают количество алюминия в бериллии до 0,064% с целью предотвращения появления между зернами легкоплавкой составляющей (температура образования эвтектики 644C). Рекомендуется подогрев до 260C…600Cв зависимости от жесткости режима. Сварку выполняют на минимальных токах, чтобы предотвратить рост зерна и вследствие этого, появление горячих трещин и пористости. Предпочтительный тип соединения – с отбортовкой без присадки, при сварке стыковых соединений с разделкой применяют, как правило, « лапшу» в качестве присадки (тонкие полоски, нарезанные из листа толщиной 1…2мм).

В процессе сварки заметно растет зерно в околошовной зоне, прочность сварного соединения составляет 0,5…0,6 от прочности основного металла.

Применяется и электроннолучевая сварка бериллия, при этом, благодаря малому объему сварочной ванны, можно выполнять сварку не только на подкладках, но и на весу. Из-за высокого давления паров бериллия дуга при сварке горит не очень устойчиво.