1.化学組成
ニッケル基溶接ワイヤ：ニッケル（Ni）を主成分とし、ニッケル含有量は通常50％以上です。クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）などのさまざまな合金元素も含まれています。たとえば、ニッケルベースの溶接ワイヤのクロム含有量は一般に約 15% - 30%、モリブデン含有量は約 2% - 10% です。これらの合金元素の添加により、ニッケル基溶接ワイヤの耐食性、耐高温性、耐酸化性を向上させることができます。たとえば、一部の高温腐食環境では、モリブデンは酸性媒体に対する材料の耐性を高めることができます。
ステンレス鋼溶接ワイヤ: 主成分は鉄 (Fe) で、クロム含有量は通常 10.5% - 30% の間で、ニッケル含有量は比較的低く、通常は約 0 - 22% です。クロムやニッケルの他に、マンガン（Mn）やシリコン（Si）などの元素も含まれています。たとえば、一般的な 304 ステンレス鋼溶接ワイヤのクロム含有量は約 18% - 20%、ニッケル含有量は約 8% - 10.5% です。ステンレス鋼溶接ワイヤは、主にクロム元素によって形成される不動態皮膜によって耐食性を実現します。
2.性能特性
①耐食性
ニッケル系溶接ワイヤ：特に強酸、アルカリ、高温酸化などの過酷な環境下での耐食性に優れています。たとえば、塩化物イオンを含む媒体では、ニッケルベースの溶接ワイヤで溶接された継手は、ステンレス鋼の溶接ワイヤで溶接された継手よりも孔食や隙間腐食に対して耐性が高くなります。これは、ニッケルベースの合金がより安定した不動態膜を形成でき、その合金元素が塩化物イオンの侵食に効果的に抵抗できるモリブデンなど、さまざまな腐食環境で役割を果たすことができるためです。
ステンレス溶接ワイヤ：ステンレスの種類により耐食性が異なります。一般大気環境、淡水、一部の弱酸、弱アルカリ環境では良好な耐食性を示しますが、強腐食性環境（高濃度の塩酸、硫酸など）では耐食性が比較的弱くなります。たとえば、316L ステンレス鋼溶接ワイヤには 304 ステンレス鋼溶接ワイヤよりも多くのモリブデンが含まれているため、海洋環境などの一定量の塩分を含む環境では、316L ステンレス鋼溶接ワイヤで溶接された構造物の耐食性が高くなります。
②耐高温性
ニッケル基溶接ワイヤ：耐高温性に優れ、高温でも良好な機械的特性と耐酸化性を維持できます。例えば、ニッケル基合金溶接ワイヤで溶接された一部の部品は、1000度を超える高温環境でも長期間使用できます。これは、ニッケル基合金が高温で緻密な酸化膜を形成し、酸素による材料内部のさらなる腐食を防ぐことができ、また、その内部の合金元素がマトリックスを強化し、高温での材料の変形や軟化を防ぐことができるためです。
ステンレス鋼溶接ワイヤ: 高温耐性は比較的弱く、ステンレス鋼溶接ワイヤの種類によって使用温度範囲が異なります。一般に、通常のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接ワイヤで溶接した部品は、400-600度付近で強度の低下や酸化の進行などの問題が発生する可能性があります。たとえば、高温環境では、304 ステンレス鋼の粒界のクロム元素が炭素と結合して炭化クロムを形成する可能性があり、その結果、粒界付近のクロム含有量が減少し、それによって耐食性と高温が低下します。素材の強さ。
③機械的性質
ニッケルベースの溶接ワイヤ: 通常、特に高温で高い強度と優れた靭性を備えています。その引張強さは約800-1200MPaに達し、低温環境でも良好な靭性を維持でき、脆性破壊を起こしにくいです。これは、ニッケル基合金の結晶構造と合金元素の強化効果により、大きな外力に対しても損傷することなく耐えられるためです。
ステンレス溶接ワイヤ：ステンレス鋼の種類により機械的性質が異なります。オーステナイト系ステンレス鋼の溶接ワイヤで溶接された部品は靭性は優れていますが、強度は比較的低く、引張強さは一般に約500-700MPaです。マルテンサイト系ステンレス鋼の溶接ワイヤで溶接された部品は強度は高いですが、靭性は比較的劣ります。たとえば、410 マルテンサイト ステンレス鋼溶接ワイヤで溶接された部品の強度は、焼き入れおよび焼き戻し後に大幅に向上しますが、靭性はオーステナイト系ステンレス鋼で溶接された部品ほど良くはありません。
3.適用範囲
ニッケルベースの溶接ワイヤ: 石油化学、航空宇宙、海洋工学、原子力などの分野で広く使用されています。石油化学産業では、強い腐食に耐える反応器やパイプラインの製造と修理に使用されます。航空宇宙分野では、エンジンブレードなどの高温合金部品の溶接に使用されます。たとえば、深海の石油抽出装置では、ニッケルベースの溶接ワイヤで溶接された部品は、深海の高圧、高塩分海水、腐食性媒体の浸食に耐えることができます。
ステンレス鋼溶接ワイヤー：主に食品加工、建築装飾、医療機器、一般化学機器などの分野で使用されます。食品加工業界では、食品の安全性と衛生性を確保するためにステンレス鋼の容器やパイプラインなどを溶接するために使用されます。建築装飾では、ステンレス鋼の手すり、カーテンウォールなどの溶接に使用されます。たとえば、304ステンレス鋼の溶接ワイヤで溶接されたステンレス鋼の手すりは、屋内環境で長期間明るさと耐食性を維持できます。
溶接工程
ニッケル基溶接ワイヤ：ニッケル基合金は熱伝導率が低く、溶接時の熱放散が遅いため、溶接にはより高い入熱が必要です。同時に、熱亀裂などの欠陥を回避するために、溶接パラメータ（溶接電流、電圧、溶接速度など）の管理要件がより厳しくなります。たとえば、タングステン不活性ガス溶接（TIG溶接）を使用してニッケル基合金を溶接する場合、一般に溶接電流はステンレス鋼を溶接する場合よりわずかに低く、溶接速度は比較的遅くなります。
ステンレス鋼溶接ワイヤ：溶接プロセスは比較的柔軟であり、実際の状況に応じて溶接速度を適切に調整できます。ただし、一部の特殊ステンレス鋼（マルテンサイト系ステンレス鋼など）を溶接する場合には、割れ防止のため予熱および後熱処理が必要です。例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼の溶接ワイヤを溶接する場合、通常、150-300度の予熱が必要であり、溶接継手の靭性と耐割れ性を向上させるために、溶接後に焼き戻し処理が行われます。
