鈦的焊接性分析,鈦是一種活性金屬,能在室溫下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高溫下鈦與氧、氮、氫反應(yīng)速度較快,鈦在300℃以上快速吸氫,400℃以上開始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧氣、氮對鈦的溶解使鈦的塑性和韌性降低,氫對鈦的溶解使鈦的脆性增強,韌性急劇下降。碳通過間隙固溶于鈦,提高鈦的強度,降低塑性,碳含量超過溶解度時,會產(chǎn)生硬脆的TiC,呈網(wǎng)狀分布,容易產(chǎn)生裂紋。此外,鈦的熔點高,比熱及導(dǎo)熱系數(shù)小,冷卻速度慢,焊接熱影響區(qū)在高溫下停留時間長,高溫極易過熱粗化,造成接頭塑性下降。鈦的可焊性可以從鈦的上述特性來分析。為了保證焊接接頭的性能,鈦螺旋管批發(fā)應(yīng)控制碳、氮、氧和氫的侵入。因此,如何在高溫下保持鈦的清潔和保護是關(guān)鍵問題。同時,鈦螺旋管批發(fā)應(yīng)控制焊接接頭的溫度,避免過熱影響焊接接頭的性能。氬是惰性氣體,既不與鈦形成固溶體,也不與其他元素發(fā)生反應(yīng),因此鈦的焊接適用于氬弧焊,但氬氣的純度應(yīng)很高,一般純度≥99.99%。
真空成形,鈦管對零件壁厚薄、表面亮度要求高、氫脆敏感性強的β型鈦合金,真空成形。真空成形不一定需要昂貴的真空加熱設(shè)備。只要在坯料和模具的上下型腔之間形成密封的空間,在加熱過程中,特別是在從400℃以上到成形溫度期間,上下型腔中的空氣被真空單元逐漸抽出,模具的上下型腔之間的相交程度達到10(-3)托以上,并且在成形過程中通過切斷管子和充入氬氣可以達到成形目的。鈦螺旋管批發(fā)將方法用于鈦箔波紋板的成形,取得了滿意的效果。當真空度控制在10^(-3)乇時含氫量低于標準要求,當真空度達到10^(-5)乇時可得到光亮的表面的零件。另外,對于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,鈦螺旋管批發(fā)也可采用真空充氬保護方法在球形氣瓶成型過程中進行這方面的測試,效果也較好。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,鈦螺旋管批發(fā)生產(chǎn)的鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時開始發(fā)生組織的固態(tài)轉(zhuǎn)變。886°C一下晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu),成為α鈦;高于886°C時α結(jié)構(gòu)的鈦轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)的β鈦。這個轉(zhuǎn)變過程是在熔池從液體變成固體的瞬間完成的。而這個瞬間長短差異對熔池的結(jié)晶形式有影響,瞬間越長越有利于柱狀晶生長。鈦螺旋管批發(fā)由于鈦具有熔點高(1668°C)、熱容量大和導(dǎo)熱性能差等特性,所以焊接時焊縫收到焊接線能量大小和焊縫強制冷卻的好壞影響,寒風(fēng)處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長,為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區(qū)的擴大提供條件。這也是焊接接頭塑性下降的主要原因之一。接頭的抗拉強度端口通常出現(xiàn)在焊縫的熱影響區(qū)。為了減少這種不利影響,鈦焊接時應(yīng)采用軟焊接規(guī)范,即應(yīng)使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。
一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富鈦偏析和條狀α偏析外,較危險的是間隙型α穩(wěn)定偏析(I型α偏析),鈦螺旋管批發(fā)的產(chǎn)品其周圍常伴有細孔、裂紋,含氧、氮等氣體,脆性較大。富鋁型α穩(wěn)定偏析(II型α偏析)也伴有裂紋和脆性,構(gòu)成危險缺陷。二、夾雜物是由高熔點和高密度金屬夾雜物引起的缺陷,鈦螺旋管批發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品是由鈦合金成分中的高熔點、高密度元素熔化不充分而留在基體中(如鉬夾雜物)形成的,也有冶煉原料(特別是回收料)中混入的硬質(zhì)合金工具碎片或電極焊接工藝不當(鈦合金冶煉一般采用真空自耗電極重熔法),如鎢極電弧焊,留下鎢夾雜物、鈦夾雜物等高密度夾雜物。夾雜物的存在很容易導(dǎo)致裂紋的發(fā)生和擴展,因此不存在缺陷(例如,在蘇聯(lián)1977年的數(shù)據(jù)中,為了對鈦合金進行X射線檢測,必須記錄直徑為0.3-0.5mm的高密度夾雜物)。三、殘余縮孔引起的缺陷,見實例。四、孔洞,孔不一定是單一的,也可能是多個密集的,這將加速低周疲勞裂紋的擴展速度,導(dǎo)致提前疲勞破壞。五、裂紋主要指鍛造裂紋。鈦基體的粘度大,流動性差,導(dǎo)熱性差,因此在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內(nèi)部變形不均勻明顯,內(nèi)外溫差大等原因,容易在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生剪切帶(應(yīng)變線),嚴重時會引起裂紋,其取向通常是沿著較大變形應(yīng)力方向。六、過熱引起的缺陷鈦合金的導(dǎo)熱性較差,除了鍛造或原材料加熱不當外,由于鍛造過程中變形的熱效應(yīng),容易引起過熱。
鈦管的用途:鈦管通常用于不同的應(yīng)用,鈦螺旋管批發(fā)因為大多數(shù)不銹鋼和其他材料在不同的情況下是低效的。鈦管是最常見的鈦軋機產(chǎn)品之一,因其耐腐蝕性和強度重量比而被用于無數(shù)產(chǎn)品中。鈦及其合金不斷發(fā)展,以有效地應(yīng)對各種行業(yè)的挑戰(zhàn),從中需要鈦的新特性以獲得生產(chǎn)率并能夠滿足聯(lián)邦法規(guī)。鈦螺旋管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管一些常見用途如下:航空航天,鈦用于機身和航天發(fā)動機部件。鈦管即使沒有蠕變也能夠處理高溫。由于該管對疲勞和裂紋生長具有優(yōu)異的耐受性,因其高強度-密度比而被認可。電力行業(yè)的應(yīng)用,發(fā)電-在高溫水和蒸汽環(huán)境中,鈦管發(fā)揮著重要作用。2級鈦已用于不同的發(fā)電廠,以處理與鍋爐摩擦和冷凝器故障相關(guān)的問題。化工行業(yè)的應(yīng)用,化工處理-高腐蝕環(huán)境,如需求管道系統(tǒng),化工加工工業(yè),熱交換器和其他能處理重負荷的系統(tǒng)的一般環(huán)境。通過鈦的優(yōu)異耐腐蝕性,它很有可能在極端環(huán)境中長時間有效地承受高應(yīng)力。石油天然氣行業(yè),油氣-高溫、高壓或高壓、高溫應(yīng)用,如油氣井應(yīng)用,需要可連續(xù)使用的管道。石油和天然氣工業(yè)通常需要鈦的高耐腐蝕性,特別是在上部,海底和井下等區(qū)域。鈦合金被認為是9種地殼中較豐富的元素,同時也是7種最豐富的金屬。合金鈦管和釩鋁混合可以提高鈦的強度,同時保持其重量優(yōu)于鋼。鈦可以很容易地工作。它具有剛度、強度、韌性、理想的高性能金屬管和高熔點,有可能鼓勵行業(yè)使用鈦管和鈦管。它可用于飛機液壓系統(tǒng)、醫(yī)用植入物、液壓系統(tǒng)、水下設(shè)備、海上鉆井平臺部件以及化學(xué)和海上加工廠。