Jak spawać tytan i jego stop?

Metal tytanu został wykorzystany w różnych dziedzinach ze względu na jego niezrównane zalety, takie jak lekkość, wysoka wytrzymałość, dobra odporność na wysoką i niską temperaturę, doskonała odporność na pękanie i odporność na korozję w mokrym gazie chlorowym. Spawanie tytanu stanowi szczególnie istotne wyzwanie dla wielu spawaczy, ponieważ sam metal jest dość nowatorski dla większości sektorów przemysłu. Podczas gdy wiele materiałów może być stosowanych w spawaniu, żaden nie posiada kombinacji trwałości, elastyczności i wytrzymałości, które znajdują się w tytanie. Ta kombinacja cech sprawia, że materiał jest niezwykle trudny w obróbce i stanowi szczególne wyzwanie nawet dla wykwalifikowanych pracowników, którzy są przeszkoleni i doświadczeni w spawaniu. To właśnie sprawia, że spawanie tytanu jest niezwykle wymagające. Tutaj omówimy spawanie tytanu i jego stopów, jeśli jesteś zainteresowany, czytaj dalej!

Analiza spawalności

  • Kruchość spowodowana zanieczyszczeniem elementów międzywęzłowych

Tytan jest aktywnym pierwiastkiem chemicznym w wysokich temperaturach. Tytan może szybko absorbować wodór powyżej 300℃, absorbować tlen szybko powyżej 600℃ i absorbować azot szybko powyżej 700℃. Jeśli nie uzyska się skutecznej ochrony podczas procesu spawania i chłodzenia po spawaniu, zmniejszy się plastyczność i wzrośnie kruchość. Węgiel materiału tytanowego jest ogólnie kontrolowany poniżej 0,1%, ponieważ gdy węgiel przekracza swoją rozpuszczalność, generuje twardy i kruchy TiC z dystrybucją sieci, co łatwo powoduje pęknięcia.

  • Gorący korek

Ze względu na tytan i tytan, zawartość zanieczyszczeń stopu jest mniej, nie jest łatwo produkować gorące pęknięcia, które mają wysokiej jakości wymagania dla drut spawalniczy, niewykwalifikowany drut spawalniczy spowoduje pęknięcia, warstwy pośrednie i inne wady, duża liczba zanieczyszczeń może spowodować pęknięcia spawalnicze na gorąco.

  • W strefie wpływu ciepła może wystąpić opóźnione pęknięcie.

Podczas spawania wodór w jeziorku i metalu podstawowym w strefie niskotemperaturowej dyfunduje do strefy wpływu ciepła, co prowadzi do gromadzenia się wodoru w strefie wpływu ciepła i powoduje pęknięcia w niekorzystnych warunkach naprężenia.

  • Porowatość

Porowatość jest najczęstszą wadą spawania tytanu i stopów tytanu. Ogólnie jest porowatość spoiny i porowatość linii fuzji, porowatość jest ogólnie zlokalizowana w pobliżu linii fuzji, gdy energia linii spawania jest większa, ale głównie w obszarze spawania, zwłaszcza gdy powierzchnia spawania jest zanieczyszczona wodą i olejem.

Technologia spawania

  • Metoda spawania

Metoda spawania GTAW, połączenie prądu stałego, przy użyciu wysokiej częstotliwości zapłonu łuku i tłumienia łuku gaszenia urządzenia spawalniczego.

  • Materiał do spawania

Wybór drutu spawalniczego powinien sprawić, że wytrzymałość na rozciąganie szwu spawalniczego nie jest niższa niż dolna granica standardowej wytrzymałości na rozciąganie wyżarzonego metalu bazowego, plastyczność i odporność na korozję szwu spawalniczego po spawaniu nie jest niższa niż wyżarzony metal bazowy lub podobny do metalu bazowego, a spawalność jest dobra.

Skład chemiczny Drut ER Ti-2 przedstawia poniższa tabela.

Druty spawalniczeTiFeCNO
ERTi-2Saldo0.30.10.050.0150.25
Tabela 1.
  • Wybór gazu osłonowego i koloru spoiny

Czystość argonu do spawania nie powinna być niższa niż 99,99%, wilgotność powinna być mniejsza niż 50mL /m³, a punkt rosy nie powinien być wyższy niż -40℃. Nie powinien być używany, gdy ciśnienie butelkowanego argonu jest niższe niż 0,981MPa. Basen spawalniczy i obszar, w którym temperatura powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej złącza spawalniczego jest wyższa niż 400℃, są chronione przez gaz argon.

Kolor spoinSrebrny JasnożółtyCiemnożółtyFioletowy (metaliczny połysk)Niebieski (metaliczny połysk)Białe, żółte, białe
Czystość gazu argonowego99.99%98.7%97.8%97.5%97%96%
Jakość spawaniaWysoka jakośćDobra WykwalifikowaniWykwalifikowaniNiewykwalifikowani Niewykwalifikowani
Tabela 2
  • Przygotowanie do spawania

Należy podjąć skuteczne środki, aby uniknąć wzajemnego rozpuszczania się stali i tytanu w procesie spawania, utrzymywać miejsce spawania w czystości i unikać używania żelaznych narzędzi.

Obróbka rowka. Po przecięciu rury tytanowej, szlifierka jest używana do polerowania rowka. Kąt rowka wynosi 30°±2,5° z jednej strony, a tępa krawędź wynosi 0,5 ~ 1,5 mm. Przetwarzanie rowka nie powinno powodować, że metal bazowy wytwarza przebarwienia z przegrzania. Wewnętrzne i zewnętrzne powierzchnie rowka oraz jego boki w obrębie 25mm powinny być oczyszczone według następującej procedury: polerowanie za pomocą polerki - polerowanie za pomocą koła z papierem ściernym - czyszczenie za pomocą acetonu. Wyczyść drut spawalniczy gąbką zanurzoną w acetonie i dokładnie sprawdź, czy w pobliżu rowka z metalu bazowego i drutu spawalniczego nie ma pęknięć i przekładek, a przed rozpoczęciem pracy poczekaj na suchy koniec rowka. Jeśli spawanie nie może być wykonane na czas, należy użyć taśmy samoprzylepnej i plastikowego arkusza do ochrony rowka. Czas od czyszczenia do spawania nie przekracza 2 godzin, rękawice spawacza powinny być czyste przed użyciem muszą być czyszczone bezwodnym etanolem (lub acetonem), unikaj włókien bawełnianych przymocowanych do powierzchni spawarki.

  • Parametry procesu spawania

Grubość ścianki

Warstwa spawalnicza

Średnica elektrody wolframowej

Prąd spawania

Średnica drutu

Przepływ gazu argonowego

Średnica dyszy

Uchwyt spawalniczy

Pokrywa wleczona

Rura

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

Warto zauważyć, że pod warunkiem zapewnienia dobrego formowania spoiny, należy w miarę możliwości wybrać spawanie o małej energii liniowej, a temperatura międzywarstwowa nie powinna być wyższa niż 200 ℃, aby zapobiec zbyt długiemu dorastaniu ziarna w wysokiej temperaturze. Proces spawania powinien być przeprowadzany pod ochroną argonu: dysza palnika spawalniczego powinna być używana do ochrony stopionego basenu, osłona oporowa palnika spawalniczego powinna być używana do ochrony gorącej spoiny i zewnętrznej powierzchni obszaru bliskiego złącza, a rura powinna być wypełniona argonem, aby chronić szew spawalniczy i wewnętrzną powierzchnię obszaru bliskiego złącza. Podczas spawania rury tytanowej o dużej średnicy spawacz powinien używać maski gazowej i ręcznej osłony ochronnej, aby chronić tylną część basenu spawalniczego.

Podczas spawania rur o małej średnicy lub stałej kryzie, papier rozpuszczalny powinien być stosowany w miejscu, w którym powierzchnia rury tytanowej jest oddalona o 150-300 mm od rowka (większą wartość należy przyjąć zgodnie z operatywnością), aby zapobiec uszkodzeniu papieru rozpuszczalnego uszczelki przez nadmierne ciśnienie w rurze, a następnie należy wypełnić gazem argon, aby wyczerpać powietrze w rurze. Argon musi być całkowicie wstępnie naładowany przed spawaniem, a argon powinien być opóźniony po spawaniu, aby w pełni schłodzić obszar o wysokiej temperaturze i zapobiec utlenianiu powierzchni.

Kontrola spawania

Spawacz powinien oczyścić powierzchnię spoiny do dobrego wyglądu.

Szerokość powinna wynosić 2mm ponad krawędź rowka. Wysokość palca spoiny pachwinowej powinna spełniać wymagania projektowe, a kształt powinien być gładki. Jakość powierzchni powinna spełniać następujące wymagania: nie dopuszcza się takich wad, jak gryzienie krawędzi, pęknięcie, nietopliwość, porowatość, inkluzja żużla i rozprysk; Wysokość szczątkowa spoiny: gdy grubość ściany jest mniejsza niż 5 mm, 0 ~ 1,5 mm; Gdy grubość ściany jest większa niż 5 mm, wynosi 1 ~ 2 mm; Ilość zataczającej się krawędzi na powierzchni c spoiny nie powinna być większa niż 10% grubości ściany i nie większa niż 1 mm.

Spawy dolne należy poddać kontroli penetracyjnej i uznać je za wolne od pęknięć i wszelkich innych wad powierzchniowych. Sprawdź kolor powierzchni każdego spawu, który wskazuje na zmianę koloru powierzchniowej warstwy tlenku w różnych temperaturach, a ich właściwości mechaniczne nie są takie same. (Patrz tabela 3) Uwaga: Metoda trawienia powinna być stosowana w celu odróżnienia utleniania niskotemperaturowego od utleniania wysokotemperaturowego.