¿Los electrodos a base de níquel, son realmente peores las marcas nacionales que las extranjeras? Alguien hizo una comparación de pruebas.

1. Productos principales y consumibles de soldadura comúnmente utilizados

Nuestra empresa es una unidad de construcción petroquímica y química del carbón. Los principales métodos de soldadura incluyen soldadura por arco con electrodo, soldadura por arco de argón, soldadura MIG y soldadura por arco sumergido. Los principales materiales de soldadura también giran en torno a la selección de electrodos y alambres para estos métodos de soldadura.

Con el procesamiento profundo de la industria petroquímica, los equipos y tuberías de medios altamente tóxicos, a alta temperatura y alta presión necesitan materiales con mejor resistencia a la corrosión para ser utilizados. Al mismo tiempo, las aleaciones a base de níquel se han popularizado y aplicado en muchos campos como la ingeniería marina, dispositivos de desulfuración y tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, cuando se sueldan materiales de aleación a base de níquel, las aleaciones de níquel tienen mala conductividad térmica, mala humectabilidad metálica y dificultad para formar soldaduras. Estas características dificultan la soldadura.

2. Selección de electrodos a base de níquel en ingeniería

En un proyecto de química del carbón llevado a cabo por nuestra empresa, se requiere que el colector interno del reactor de síntesis Fischer-Tropsch sea soldado con materiales de soldadura a base de níquel. Después de determinar el proceso de soldadura, para controlar el costo, primero se utiliza un material a base de níquel de una marca nacional con bajo precio para la soldadura de tuberías. El alambre de soldadura a base de níquel ERNiCr-3 tiene buena operabilidad en la soldadura por arco de tungsteno con argón, pero cuando se suelda el electrodo ENiCrFe-3 en la posición de soldadura en altura, aparecen poros repetidamente a las 4:00 a 8:00. Durante el proceso de soldadura de retrabajo, los poros aparecen repetidamente, especialmente en la parte de soldadura en altura, la operabilidad es peor y la probabilidad de porosidad es mayor. Además, a menudo aparecen grietas en el cráter, y la calidad de la soldadura es muy inestable.

Después de comunicarnos con los inspectores de calidad y soldadores del departamento del proyecto, fuimos a la oficina de inspección para revisar los negativos de inspección. A través del análisis de la película de detección de fallas RT, no hay defectos de porosidad de gran área en las partes de soldadura plana y vertical, y solo la parte de soldadura en altura tiene un defecto de porosidad de gran área. Después de analizar, este material de soldadura a base de níquel de marca nacional tiene defectos congénitos y no es adecuado para soldadura en altura, que es la causa directa de la gran área de porosidad en la soldadura.

Después de la investigación, se decidió utilizar electrodos a base de níquel importados para la soldadura. El electrodo a base de níquel ENiCrFe-3 producido por SMC en los Estados Unidos tiene mala operabilidad de reacción de soldadura, mala eliminación de escoria del hierro del charco fundido y se adhiere fácilmente. Considerando las complejas condiciones del sitio y el alto riesgo de calidad de soldadura durante la soldadura de prueba, no se recomienda su uso.

Cuando se utiliza el electrodo especial a base de níquel ENiCrFe-3 de Manchester para la soldadura, el soldador tiene buena respuesta y operabilidad, buena eliminación de escoria del hierro del charco fundido, y no es fácil que se adhiera a la barra, y la tasa de aprobación de la costura de soldadura es alta. Por lo tanto, se soldaron 48 boquillas de φ508mm×30mm con la varilla de soldadura especial de Manchester, Reino Unido, y la tasa de aprobación fue del 98%, lo que cumplió con el estándar de diseño.

3. Prueba comparativa de electrodos a base de níquel en el país y en el extranjero

En vista de la creciente construcción de materiales a base de níquel por parte de la empresa, realizamos una prueba comparativa de soldaduras a tope de tuberías en 4 tipos de electrodos a base de níquel importados de China y del extranjero. El material de la tubería es TP304, la especificación es φ168mm×12mm×300mm, el método de soldadura es GTAW+SMAW, y la posición de soldadura está fija horizontalmente en 5G.

(1) Electrodo a base de níquel de marca A nacional  Dado que el electrodo es de escoria ácida, el hierro fundido y la escoria tienen buena fluidez, y el hierro fundido tiende a acumularse en la posición de soldadura en altura, por lo que no se debe utilizar soldadura por arco continuo en la posición de soldadura en altura, y se debe utilizar el método de operación de extinción de arco. El rendimiento de eliminación de escoria del electrodo es deficiente, y la escoria en la superficie debe ser cuidadosamente pulida, de lo contrario, la escoria se mezclará fácilmente en la superficie de la soldadura.

(2) Electrodo a base de níquel de marca B nacional: Este electrodo es de escoria alcalina, y la fluidez del hierro fundido y la escoria es deficiente. Se debe utilizar soldadura por arco continuo para la soldadura de relleno y cobertura. El rendimiento de eliminación de escoria es bueno, la superficie de la soldadura es relativamente suave, y la superficie después de la soldadura es brillante y sin residuos.

(3) El electrodo a base de níquel de marca C importado es de escoria alcalina, y el hierro fundido y la escoria fundida tienen buena fluidez. Se debe utilizar soldadura por arco continuo para la soldadura de relleno y cobertura. El electrodo tiene un buen rendimiento de eliminación de escoria durante la soldadura, y la superficie es brillante y libre de residuos de fundente después de la soldadura. Adecuado para soldadura en todas las posiciones, fácil de operar y con baja adaptabilidad a la corriente.

(4) Electrodo a base de níquel de marca D importado Este electrodo pertenece al sistema de escoria alcalina, con una apariencia completa y un hermoso acabado. La soldadura de relleno y cobertura debe utilizar soldadura por arco continuo. El arco tiene alta rigidez, la fluidez del hierro fundido es ligeramente deficiente, la estabilidad del arco es buena y no es fácil que se adhiera al electrodo. La funda de extremo está protegida durante la soldadura y es fácil de operar. La profundidad de penetración es de 1 a 2 mm, ancho de fusión moderado, superficie suave después de la soldadura, sin residuos obvios de recubrimiento, el cordón de soldadura por arco continuo es completo y hermoso, sin poros, grietas de arco, agujeros de contracción, adecuado para soldadura en todas las posiciones, fácil de operar, con adaptabilidad a la corriente relativamente baja. La figura 1 muestra la comparación de las fundas de extremo al soldar electrodos a base de níquel en el país y en el extranjero.

Comparación de los resultados de detección de fallas RT de la empresa de pruebas: ① Los electrodos a base de níquel producidos en el país de las marcas A y B han completado la detección de fallas RT de la costura de soldadura por parte de la empresa de pruebas. Aparecen poros de gran área y densos en la posición de soldadura en altura en los puntos 4-6-8, lo que se juzga como no calificado. ② El electrodo a base de níquel de marca C importado completó la costura de soldadura. Después de la detección de fallas RT de la empresa de inspección, también se encontró que había una pequeña cantidad de poros en los puntos 4-6-8, y los poros estaban dispersos, pero en comparación con los dos electrodos a base de níquel nacionales anteriores, son mucho menos, y se juzga como calificado. ③ La detección de fallas RT de la costura de soldadura del electrodo de marca D importado no tiene poros, y la detección de fallas es calificada (ver figura 2).

4. Resultados y Recomendaciones

En esta prueba de soldadura de electrodos a base de níquel, se llevaron a cabo una comparación de inspección de apariencia de electrodos, una comparación de reinspección de soldadura de electrodos, una comparación de operabilidad de soldadura de soldaduras a tope de tuberías y una comparación de detección de fallas RT. Dado que la costura de soldadura estaba parcialmente llena de poros durante la detección de fallas RT de los consumibles de soldadura nacionales, no se llevaron a cabo las pruebas de propiedades mecánicas y otras pruebas posteriores.

Por comparación, la tecnología de producción de varillas de soldadura a base de níquel nacionales aún está en su infancia. La composición química y las propiedades mecánicas de las varillas de soldadura a base de níquel nacionales no son muy diferentes de las de los materiales de soldadura extranjeros, pero aún hay una cierta brecha entre el rendimiento de soldadura y los materiales de soldadura extranjeros. Se manifiesta principalmente en la mala eliminación de escoria del electrodo, arco inestable, mala protección de escoria al charco fundido y mala adaptabilidad a la corriente, lo que dificulta la adaptación a la soldadura en todas las posiciones, especialmente al soldar en la posición de soldadura en altura, lo que causará reparaciones de soldadura debido a defectos de porosidad de gran área local. Esta conclusión ha sido verificada a través de la construcción de varios proyectos dentro de la empresa.