チタンとその合金を溶接する方法は?

チタン金属は、軽量、高強度、高温・低温耐性、優れた耐亀裂性、湿性塩素ガスの耐食性など、比類のない利点により、さまざまな分野で使用されてきました。 金属自体はほとんどの産業部門にとってかなり新しいものであるため、チタンの溶接は多くの溶接工にとって特に重要な課題をもたらします。 溶接には多くの材料を使用できますが、チタンに見られる耐久性、柔軟性、強度の組み合わせを備えたものはありません。 この特性の組み合わせにより、材料の取り扱いが非常に困難になり、溶接の訓練を受けた経験豊富な熟練労働者にとっても特別な課題が発生します。 これがチタン溶接を非常に要求の厳しいものにしている理由です。 ここでは、チタンとその合金の溶接について説明します。興味があれば、読んでください。

溶接性分析

  • 侵入型要素の汚染によって引き起こされる脆化

チタンは高温での活性化学元素です。 チタンは300℃以上で水素を急速に吸収し、600℃以上で酸素を急速に吸収し、700℃以上で窒素を急速に吸収します。 溶接および溶接後の冷却プロセス中に効果的な保護が得られない場合、塑性が低下し、脆性が増加します。 チタン材料の炭素は、炭素がその溶解度を超えると、ネットワーク分布を伴う硬くて脆いTiCを生成し、亀裂を引き起こしやすいため、一般に0.1%未満に制御されます。

  • ホットクラック

チタンとチタンのため、合金の不純物含有量が少なく、高品質の要件を持つホットクラックを生成するのは簡単ではありません。 溶接ワイヤ、不適格な溶接ワイヤは、亀裂、中間層、およびその他の欠陥を引き起こし、不純物が多いと、溶接の高温亀裂が発生する可能性があります。

  • 熱影響部で亀裂の遅延が発生する可能性があります

溶接中、プール内の水素と低温ゾーンの母材が熱影響部に拡散し、熱影響部に水素が蓄積し、不利な応力条件下で亀裂が発生します。

  • 気孔

気孔率は、チタンおよびチタン合金の溶接における最も一般的な欠陥です。 一般に、溶接気孔率と融着線気孔率です。気孔率は、溶接線エネルギーが大きい場合、一般に溶着線の近くにありますが、特に溶接面が水や油で汚染されている場合は、主に溶接領域にあります。

溶接技術

  • 溶接方法

GTAW溶接法、直流接続、高周波アーク点火とアーク消火装置溶接機の減衰を使用。

  • 溶接材料

溶接ワイヤの選択により、溶接シームの引張強度が焼きなましされた母材の標準引張強度の下限以上になり、溶接状態後の溶接シームの可塑性と耐食性が焼きなまし以上になるようにする必要があります。ベースメタル等のベースメタルであり、溶接性に優れています。

の化学組成 ERTi-2ワイヤー 以下の表に示します。

溶接ワイヤーTiFeCNO
ERTi-2 0.30.10.050.0150.25
テーブル1
  • シールドガスと溶接色の選択

溶接用のアルゴンの純度は99.99%以上、水分は50mL /m³未満、露点は-40℃以上である必要があります。 ボトル入りアルゴンの圧力が0.981MPa未満の場合は使用しないでください。 溶接プールおよび溶接継手の内外表面温度が400℃を超える領域は、アルゴンガスで保護されています。

溶接継手の色シルバー ライトイエローダークイエロー紫(金属光沢)青(金属光沢)オフホワイト、イエローホワイト
アルゴンガスの純度99.99%98.7%97.8%97.5%97%96%
溶接品質高品質グッド 修飾修飾未認定 未認定
テーブル2
  • 溶接の準備

溶接プロセスで鋼とチタンが相互に溶解しないように効果的な対策を講じ、現場を清潔に保ち、鉄製の工具を使用しないようにする必要があります。

溝処理。 チタンパイプを切断した後、グラインダーを使用して溝を研磨します。 溝角度は片側30°±2.5°、鈍角は0.5〜1.5mmです。 溝の処理により、母材が過熱変色することはありません。 溝の内面と外面および25mm以内の側面は、次の手順で洗浄する必要があります。研磨機による研磨—サンドペーパーホイールによる研磨—アセトンによる洗浄。 アセトンに浸したスポンジで溶接線を清掃し、母材の溝と溶接線の近くに亀裂や中間層がないか注意深く確認し、溝の乾いた端を待ってから操作します。 溶接が間に合わない場合は、粘着テープとプラスチックシートを使用して溝を保護する必要があります。 洗浄から溶接までの時間は2時間以内です。使用前に溶接機の手袋を洗浄し、無水エタノール(またはアセトン)で洗浄する必要があります。溶接機の表面に綿繊維が付着しないようにしてください。

  • 溶接プロセスパラメータ

壁の厚さ

溶接層

タングステン電極径

溶接電流

線径

アルゴンガスの流れ

ノズル径

溶接ハンドル

カバーをドラッグ

チューブ

3-4

2

2.4

75-95

2.5

11-13

20-22

11-22

12

5-6

3

2.4

90-120

2.5

12-15

20-22

11-22

18

7-8

3-4

3.0

120-160

3.0

12-15

20-22

11-22

18

良好な溶接形成を確保する条件の下で、可能な限り小線エネルギー溶接を選択する必要があり、粒子が高で長時間成長するのを防ぐために、中間層温度が200℃を超えないようにする必要があります。温度。 溶接プロセスは、アルゴンの保護下で実行する必要があります。溶接トーチノズルを使用して溶融池を保護し、溶接トーチドラッグカバーを使用して高温溶接部と近くの接合部の外面を保護する必要があります。パイプは、溶接シームと近くの接合領域の内面を保護するためにアルゴンで満たされていなければなりません。 大口径チタンパイプを溶接する場合、溶接工はガスマスクと手持ち式の保護カバーを使用して、溶接プールの背面を保護する必要があります。

小径または固定オリフィスのチューブを溶接する場合は、チタンチューブの表面が溝から150〜300mm離れた場所(操作性に応じて大きい値をとる必要があります)に可溶性紙を使用して、チューブ内の過度の圧力によって可溶性紙が損傷しないようにシールし、次にアルゴンガスを充填してチューブ内の空気を排出する必要があります。 アルゴンは溶接前に完全にプリチャージする必要があり、高温領域を完全に冷却して表面の酸化を防ぐために、アルゴンは溶接後に遅延させる必要があります。

溶接検査

溶接工は、ビードの表面をきれいにして見栄えを良くする必要があります。

幅は溝の端から2mmにする必要があります。 フィレット溶接止端の高さは設計要件を満たし、形状は滑らかである必要があります。 表面品質は、次の要件を満たしている必要があります。エッジの噛み込み、亀裂、非溶融、多孔性、スラグの混入、飛沫などの欠陥は許可されません。 溶接残留高さ:肉厚が5mm未満の場合、0〜1.5mm。 肉厚が5mmを超える場合は1〜2mmです。 c溶接面の千鳥状のエッジの量は、肉厚の10%を超えてはならず、1mmを超えてはなりません。

下部溶接部は浸透探傷検査を受け、亀裂やその他の表面欠陥がないものと見なされます。 各溶接部の表面の色を確認します。これは、さまざまな温度での表面酸化膜の色の変化を示しており、それらの機械的特性は同じではありません。 (表3を参照)注:低温酸化と高温酸化を区別するには、酸洗い法を使用する必要があります。

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