การเชื่อมไทเทเนียม: การป้องกัน พารามิเตอร์ และการควบคุมสีการเชื่อม

เหตุใดการเชื่อมไทเทเนียมจึงต้องมีการควบคุมพิเศษ

ไทเทเนียมมีฤทธิ์ทางเคมีมากที่อุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิห้องจะได้รับการปกป้องด้วยฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ที่เสถียร แต่เมื่อโลหะถูกให้ความร้อนสูงกว่าประมาณ 400 องศา โลหะจะเริ่มดูดซับออกซิเจน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน และคาร์บอนจากบรรยากาศในอัตราที่สูงขึ้นอย่างมากตามอุณหภูมิ ในสระหลอมเหลว ความสัมพันธ์มีความแข็งแรงเพียงพอที่โลหะไทเทเนียมที่ไม่มีการป้องกันจะออกซิไดซ์และไนไตรด์ภายในไม่กี่วินาที

พฤติกรรมนี้เป็นสาเหตุว่าทำไมการเชื่อมไททาเนียมจึงควบคุมโดยการควบคุมบรรยากาศมากกว่าเทคนิคอาร์กเพียงอย่างเดียว ไทเทเนียมยังมีค่าการนำความร้อนต่ำ ดังนั้นความร้อนส่วนโค้งจึงกระจุกตัวอยู่ใกล้กับรอยเชื่อม และมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งจำกัดการบิดเบือนและช่วยสร้างข้อต่อที่สะอาดและแข็งแรงเมื่อมีการป้องกันเพียงพอ

องค์ประกอบคั่นระหว่างหน้าเปลี่ยนคุณสมบัติการเชื่อมอย่างไร

เนื่องจากออกซิเจนและไนโตรเจนจะเพิ่มความแข็งในขณะที่ทำลายความเหนียว ลักษณะการเชื่อมจึงเป็นตัวบ่งชี้กระบวนการในทางปฏิบัติ การเปลี่ยนสีจากสีเงินเป็นสีทองเป็นสีน้ำเงินเป็นสีเทาจะติดตามปริมาณการปนเปื้อนที่ถูกดูดซับ เกรดไทเทเนียมส่วนใหญ่จะจำกัดปริมาณคาร์บอนสูงสุด 0.10% และเกรดความบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์-ทั่วไปจะอยู่ที่ 0.08% สูงสุด ดังนั้นชิ้นงานและลวดตัวเติมจะต้องปราศจากน้ำมันและสารประกอบการทำเครื่องหมายก่อนการเชื่อม

ป้องกันก๊าซและการป้องกันต่อท้าย

การป้องกันคบเพลิงเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับไทเทเนียม สระเชื่อมได้รับการปกป้องโดยแก๊สคบเพลิง แต่เม็ดบีดที่แข็งตัวและโซนที่ได้รับผลกระทบความร้อนที่อยู่ติดกัน-จะคงอยู่เหนือเกณฑ์การปนเปื้อนเป็นเวลาหลายวินาทีหลังจากที่ส่วนโค้งผ่านไป พวกเขาจะต้องอยู่ภายใต้ก๊าซเฉื่อยจนกว่าพวกเขาจะเย็นลง

ใช้อาร์กอนที่ความบริสุทธิ์ 99.99% หรือดีกว่าเป็นแก๊สคบเพลิง ก๊าซตามหลัง และก๊าซสำรองหรือไล่ก๊าซ

ติดตั้งเกราะป้องกันท้ายที่ตามคบเพลิงและปิดขอบลูกปัดและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-ทั้งสองด้าน

ล้างด้านในของท่อและข้อต่อถังจนออกซิเจนตกค้างอยู่ในระดับต่ำต่อล้านช่วง

ตรวจสอบจุดน้ำค้างและอัตราการไหลที่ทางออก และหลีกเลี่ยงความปั่นป่วนที่ดึงอากาศเข้าสู่แผงป้องกัน

อย่าปล่อยให้ส่วนโค้งหักโดยที่อิเล็กโทรดยังร้อนและสัมผัสอยู่ โพสต์-การไหลจะต้องดำเนินต่อไปหลังจากที่ส่วนโค้งดับลง

การเตรียมข้อต่อและการทำความสะอาดก่อนการเชื่อม

ความสะอาดไม่ใช่ทางเลือก สเกลออกไซด์ น้ำมันตัด ลายนิ้วมือ หมึกมาร์กเกอร์ และเศษตัดเฉือน ล้วนนำคาร์บอน ไฮโดรเจน หรือออกซิเจนเข้าสู่การเชื่อม

เตรียมมุมเชื่อมด้วยการตัดเฉือนแทนการเจียร เพื่อไม่ให้มีอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือการปนเปื้อนฝังตัวอยู่ในผิวหน้าของข้อต่อ

ล้างจาระบีด้วยตัวทำละลายที่เหมาะสม จากนั้นขจัดชั้นออกไซด์ออกด้วยการแปรงลวดสแตนเลสหรือการทำความสะอาดด้วยกรด แล้วเช็ดให้แห้ง

จัดการกับข้อต่อที่เตรียมไว้ด้วยถุงมือที่สะอาดเท่านั้น อย่าใช้เครื่องมือแบบเดียวกับที่ใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอน

เก็บลวดบรรจุไว้ในบรรจุภัณฑ์เดิมจนกระทั่งทันทีก่อนใช้งานและเช็ดก่อนป้อน

โลหะตัวเติมถูกเลือกจากการจัดประเภท AWS A5.16 เช่น ERTi-2 สำหรับโลหะพื้นฐานเกรด 2 หรือ ERTi-5 สำหรับ Ti-6Al-4V และต้องจับคู่กับเกรดโลหะพื้นฐานและความแข็งแรงและความเหนียวที่ต้องการของข้อต่อ

พารามิเตอร์การเชื่อมและการฝึกอาร์ค

โดยปกติแล้วการเชื่อมไททาเนียมโดยการเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊สด้วยอิเล็กโทรดไฟฟ้ากระแสตรงเป็นลบ หรือโดยพลาสมาอาร์ก ลำแสงอิเล็กตรอน หรือกระบวนการเลเซอร์สำหรับการผลิต กฎสำคัญทั้งหมดมีความสอดคล้องกัน: การป้อนความร้อนต่ำ, ไม่มีการทอผ้า, ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการเคลื่อนที่มากเกินไป และการป้องกันอย่างต่อเนื่อง

การพุ่งชนของส่วนโค้ง การกระเด็น และการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการเคลื่อนที่อย่างกะทันหัน ล้วนทำให้เกิดการปนเปื้อนในท้องถิ่นหรือการแข็งตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ในกรณีที่ต้องเปลี่ยนตำแหน่งข้อต่อ รอยเชื่อมที่เสร็จสมบูรณ์บางส่วนควรยังคงได้รับการป้องกันจนกว่าจะเย็นลงต่ำกว่าเกณฑ์การเกิดออกซิเดชัน

หลัง-การรักษาความร้อนในการเชื่อมและการยอมรับสีเชื่อม

ควรหลีกเลี่ยงการใช้ความร้อนหลังการเชื่อม-ทุกครั้งที่การออกแบบอนุญาต เนื่องจากวัฏจักรความร้อนใดๆ จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนและการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชเพิ่มเติม หากต้องการบรรเทาความเครียด โดยทั่วไปอุณหภูมิจะต่ำกว่า 650 องศา และบรรยากาศของเตาเผาต้องเป็นสุญญากาศหรือก๊าซเฉื่อยที่มีความบริสุทธิ์สูง- ชิ้นงานต้องสะอาดก่อนเข้าเตา เนื่องจากน้ำมันที่ตกค้างจะสลายตัวและสะสมคาร์บอน

สีเชื่อมเป็นเกณฑ์มาตรฐานแรก-ในการยอมรับบรรทัดแรกในการผลิตไทเทเนียม ลำดับเริ่มจากสีเงิน-สีขาว ซึ่งหมายถึงไม่มีออกซิเดชัน ผ่านฟางสีอ่อน จากนั้นจึงฟางลึกและสีน้ำเงิน ไปจนถึงสีเทาหรือสีขาว ซึ่งหมายถึงออกซิเดชันหนัก การเชื่อมฟางสีเงินและฟางอ่อนบ่งบอกถึงการป้องกันที่ยอมรับได้ ฟางเส้นลึกอาจยอมรับได้สำหรับหน้าที่ที่ไม่มีความสำคัญ- พื้นผิวสีน้ำเงินและสีเทาบ่งบอกถึงรอยเชื่อมที่ปนเปื้อน แข็งและเปราะ และตามปกติข้อต่อดังกล่าวจะถูกเอาออกและ-เชื่อมใหม่แทนที่จะยอมรับ

การตรวจสอบที่รองรับ ได้แก่ การเคลื่อนที่ของความแข็งข้ามแนวเชื่อมและโซนที่ได้รับผลกระทบ{0}}ความร้อน การทดสอบการโค้งงอ การตรวจสอบด้วยรังสีหรือการทะลุทะลวงของข้อต่อที่เสร็จแล้ว และสำหรับอุปกรณ์แรงดัน การทดสอบแรงดันที่กำหนดโดยรหัสการก่อสร้างที่เกี่ยวข้อง

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ทำไมสีเชื่อมไทเทเนียมถึงมีความสำคัญมาก?
สีสะท้อนการเกิดออกซิเดชัน: เงินหมายถึงการป้องกันที่ถูกต้อง สีทองหรือฟางจะแสดงออกซิเดชันเล็กน้อย และสีน้ำเงินหรือสีเทาแสดงถึงการปนเปื้อนอย่างหนักโดยมีความเหนียวและความเหนียวลดลง

ถาม: ก๊าซป้องกันมีความบริสุทธิ์เท่าใดในการเชื่อมไทเทเนียม?
อาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์ 99.99% หรือดีกว่านั้นใช้สำหรับก๊าซคบเพลิง ก๊าซที่ตามหลังและก๊าซสำรอง โดยด้านในของข้อต่อถูกไล่ออกให้มีระดับออกซิเจนตกค้างต่ำมาก

ถาม: มุมเชื่อมไทเทเนียมควรกราวด์หรือกลึงหรือไม่?
มุมเอียงได้รับการกลึง ไม่ใช่กราวด์ เพื่อไม่ให้อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและการปนเปื้อนที่ฝังแน่นเข้าไปในข้อต่อ

ถาม: ไทเทเนียม-ต้องใช้ความร้อนหลังการเชื่อมหรือไม่
หลีกเลี่ยงในกรณีที่แอปพลิเคชันอนุญาต เมื่อระบุการบรรเทาความเครียด โดยปกติอุณหภูมิจะต่ำกว่าประมาณ 650 องศาในบรรยากาศสุญญากาศหรือเฉื่อย

ถาม: โลหะเติมชนิดใดที่ใช้กับ Ti-6Al-4V
ตัวเติม ERTi-5 ตามการจัดหมวดหมู่ AWS A5.16 ตรงกับโลหะฐาน Ti-6Al-4V ในขณะที่ข้อต่อเกรด 2 ที่ไม่ได้อัลลอยด์โดยปกติจะใช้ ERTi-2

ถาม: จะเกิดอะไรขึ้นถ้าไทเทเนียมดูดซับไฮโดรเจนระหว่างการเชื่อม?
ความเหนียวในการกระแทกลดลงอย่างรวดเร็วและการก่อตัวของไฮไดรด์ทำให้ข้อต่อเปราะ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องมีการจำกัดไฮโดรเจนและการขจัดคราบไขมันโดยสมบูรณ์ก่อนการเชื่อม