ニッケル合金の溶接
ニッケル合金の溶接は、特殊な物理化学的特性により、多くの困難を伴います。金属が固体状態から液体状態へ移行する過程で、窒素、水素、酸素の溶解度が急激に変化するため、多くの気孔が形成されやすくなります。高純度のニッケルをアルゴン環境でアーク溶接する際には、主な気孔の原因は、液体の金属中で大量に溶解し、固体のニッケルではほとんど溶解しない窒素です。
気孔のない溶接継目を得るためには、電極線、溶接する端部、溶接材料、および母材(金属電極の被覆材、フラックス、保護ガス)の表面の清潔さが重要です。また、溶接過程で水素を取り除き、脱酸することも重要です。これは、強力な脱酸剤(チタン、アルミニウムなど)を溶接プールに導入する方法や、水素を安定した揮発性化合物(HP)に変える能力のある被覆材やフラックスを使用することで解決されます。このため、溶接技術は、溶接部を大気から確実に保護し、溶接プールを脱ガスし、良好な脱酸を確保することができます。気孔の防止効果的な方法としては、短アーク(最大1.5mm)での溶接があり、大気からのガスの流入を大幅に減少させます。
ニッケルの結晶化割れへの高い傾向は、大きな粒界に沿って形成されるトランスクリスタリット構造によるものです。母材および溶接継目での割れを防ぐためには、有害な不純物の含有量を制限し、硫黄を最高融点の化合物に結合する元素(最大0.1% Mgおよび最大5% Mn)を導入する必要があります。
溶接技術の開発では、接合部の所望の使用特性を確保することに主眼が置かれます。技術は同じ合金であってもまったく異なる場合があります。ニッケル合金やニッケルのアーク溶接では、母材と同じ化学組成を継目に求める必要はありません。完全に一致しても、割れや気孔などの欠陥を避けることはできないからです。所望の継目の特性を得て欠陥を防ぐためには、複合合金化に頼ることができます。