티타늄과 그 합금을 용접하는 방법?

티타늄 금속은 경량, 고강도, 고온 및 저온에 대한 우수한 내성, 우수한 균열 저항성 및 습식 염소 가스에서의 내식성 등의 탁월한 장점으로 인해 다양한 분야에서 사용되어 왔습니다. 티타늄 용접은 대부분의 산업 분야에서 금속 자체가 다소 생소한 소재이기 때문에 많은 용접사에게 특히 중요한 도전 과제입니다. 용접에 사용할 수 있는 소재는 많지만 티타늄처럼 내구성, 유연성, 강도를 모두 갖춘 소재는 없습니다. 이러한 특성의 조합으로 인해 티타늄은 작업하기가 매우 어렵고 용접에 대한 훈련과 경험이 풍부한 숙련된 작업자에게도 특별한 도전 과제를 안겨줍니다. 이것이 티타늄 용접을 매우 까다롭게 만드는 이유입니다. 여기에서는 티타늄과 그 합금의 용접에 대해 설명할 예정이니 관심 있으신 분은 계속 읽어주세요!

용접성 분석

  • 간극 요소의 오염으로 인한 취성 발생

티타늄은 고온에서 활성 화학 원소입니다. 티타늄은 300℃ 이상에서 수소를 빠르게 흡수하고, 600℃ 이상에서 산소를 빠르게 흡수하며, 700℃ 이상에서 질소를 빠르게 흡수할 수 있습니다. 용접 및 용접 후 냉각 과정에서 효과적인 보호를 얻지 못하면 가소성이 감소하고 취성이 증가합니다. 티타늄 소재의 탄소는 일반적으로 0.1% 이하로 제어되는데, 이는 탄소가 용해도를 초과하면 네트워크 분포로 단단하고 부서지기 쉬운 TiC를 생성하여 균열을 일으키기 쉽기 때문입니다.

  • 핫 크랙

티타늄과 티타늄으로 인해 합금 불순물 함량이 적기 때문에 고온 균열을 생성하기가 쉽지 않으며, 이는 고품질 요구 사항을 가지고 있습니다. 용접 와이어자격이없는 용접 와이어는 균열, 층간 및 기타 결함을 유발할 수 있으며 많은 불순물로 인해 용접 열 균열이 발생할 수 있습니다.

  • 열 영향 구역에서 지연 균열이 발생할 수 있습니다.

용접 중에 풀의 수소와 저온 영역의 모재가 열 영향 영역으로 확산되어 열 영향 영역에 수소가 축적되고 불리한 응력 조건에서 균열이 발생합니다.

  • 다공성

다공성은 티타늄 및 티타늄 합금 용접에서 가장 일반적인 결함입니다. 일반적으로 용접 다공성 및 용융 라인 다공성이며, 다공성은 일반적으로 용접 라인 에너지가 클 때 용융 라인 근처에 위치하지만, 특히 용접 표면이 물과 기름에 의해 오염된 경우 주로 용접 영역에 있습니다.

용접 기술

  • 용접 방법

고주파 아크 점화 및 아크 소화 장치 용접기의 감쇠를 사용하는 GTAW 용접 방식, 직류 연결.

  • 용접 재료

용접 와이어의 선택은 용접 이음새의 인장 강도가 어닐링 된 모재의 표준 인장 강도의 하한보다 낮지 않아야하며, 용접 상태 후 용접 이음새의 가소성 및 내식성이 어닐링 된 모재보다 낮거나 모재와 유사하지 않으며 용접성이 양호합니다.

의 화학 성분 ER Ti-2 와이어 는 아래 표에 나와 있습니다.

용접 전선TiFeCNO
ERTi-2잔액0.30.10.050.0150.25
표 1
  • 차폐 가스 및 용접 색상 선택

용접용 아르곤의 순도는 99.99%보다 낮지 않아야하며 수분은 50mL / m³ 미만이어야하며 이슬점은 -40 ℃보다 높지 않아야합니다. 병에 담긴 아르곤의 압력이 0.981MPa보다 낮을 때는 사용해서는 안됩니다. 용접 풀과 용접 조인트의 내부 및 외부 표면 온도가 400 ℃보다 높은 영역은 아르곤 가스로 보호됩니다.

용접 조인트 색상실버 밝은 노란색진한 노란색보라색(금속 광택)파란색(메탈릭 광택)회백색, 황백색
아르곤 가스 순도99.99%98.7%97.8%97.5%97%96%
용접 품질고품질양호 자격을 갖춘자격을 갖춘자격 없음 자격 없음
표 2
  • 용접 준비

용접 과정에서 강철과 티타늄이 서로 용해되지 않도록 효과적인 조치를 취하고, 현장을 청결하게 유지하며, 철제 도구를 사용하지 않도록 해야 합니다.

그루브 가공. 티타늄 파이프를 절단 한 후 그라인더를 사용하여 홈을 연마합니다. 그루브 각도는 한쪽이 30°±2.5°이고 무딘 가장자리는 0.5 ~ 1.5mm입니다. 그루브 가공으로 인해 모재가 과열 변색을 일으키지 않아야합니다. 홈의 내부 및 외부 표면과 25mm 이내의 측면은 연마기로 연마-사포 휠로 연마-아세톤으로 청소하는 다음 절차로 청소해야 합니다. 아세톤에 담근 스폰지로 용접 와이어를 청소하고 모재 홈과 용접 와이어 근처에 균열과 중간층이 있는지주의 깊게 확인하고 작동하기 전에 홈의 마른 끝을 기다리십시오. 제 시간에 용접을 할 수없는 경우 자체 접착 테이프와 플라스틱 시트를 사용하여 홈을 보호해야합니다. 청소에서 용접까지의 시간은 2 시간을 넘지 않아야하며, 용접기 장갑은 사용하기 전에 무수 에탄올 (또는 아세톤)로 청소해야하며 용접기 표면에 면 섬유가 부착되지 않도록해야합니다.

  • 용접 공정 파라미터

벽 두께

용접 레이어

텅스텐 전극 직경

용접 전류

와이어 직경

아르곤 가스 흐름

노즐 직경

용접 핸들

커버 드래그

튜브

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

좋은 용접 형성을 보장하는 조건에서 가능한 한 작은 라인 에너지 용접을 선택해야하며, 고온에서 입자가 너무 오래 자라는 것을 방지하기 위해 층간 온도가 200 ℃를 넘지 않아야한다는 점에 유의할 가치가 있습니다. 용접 공정은 아르곤의 보호하에 수행되어야한다 : 용접 토치 노즐은 용융 풀을 보호하기 위해 사용되어야한다, 용접 토치 드래그 커버는 핫 용접과 가까운 조인트 영역의 외부 표면을 보호하기 위해 사용되어야한다, 파이프는 용접 이음새와 가까운 조인트 영역의 내부 표면을 보호하기 위해 아르곤으로 채워야한다. 대구경 티타늄 파이프를 용접할 때 용접기는 방독면과 휴대용 보호 커버를 사용하여 용접 풀의 뒷면을 보호해야 합니다.

직경이 작거나 오리피스가 고정된 튜브를 용접할 때는 티타늄 튜브의 표면이 홈에서 150-300mm 떨어진 곳(작동성에 따라 더 큰 값을 취해야 함)에서 용해지를 사용하여 튜브의 과도한 압력으로 인해 밀봉 용지가 손상되는 것을 방지한 다음 튜브의 공기를 배출하기 위해 아르곤 가스를 채워야 합니다. 아르곤은 용접 전에 완전히 충전해야 하며, 고온 영역을 완전히 냉각하고 표면 산화를 방지하기 위해 용접 후 아르곤을 지연시켜야 합니다.

용접 검사

용접기는 비드 표면을 양호한 외관으로 청소해야 합니다.

너비는 홈 가장자리에서 2mm 이상이어야 합니다. 필렛 용접 토의 높이는 설계 요구 사항을 충족해야 하며 모양이 매끄러워야 합니다. 표면 품질은 다음 요구 사항을 충족해야합니다. 가장자리 물기, 균열, 비 융합, 다공성, 슬래그 포함 및 스플래시와 같은 결함이 허용되지 않습니다. 용접 잔류 높이 : 벽 두께가 5mm 미만인 경우 0 ~ 1.5mm; 벽 두께가 5mm보다 큰 경우 1 ~ 2mm; c 용접 표면의 엇갈린 가장자리의 양은 벽 두께의 10%보다 크지 않아야하며 1mm를 초과하지 않아야합니다.

바닥 용접부는 침투성 검사를 받아야 하며 균열 및 기타 표면 결함이 없는 것으로 간주되어야 합니다. 각 용접부의 표면 색상을 확인하여 다른 온도에서 표면 산화막의 색상 변화를 나타내며 기계적 특성이 동일하지 않음을 나타냅니다. (표 3 참조) 참고: 저온 산화와 고온 산화를 구별하기 위해 산세 방법을 사용해야 합니다.