焊前準備1)焊接場地及環(huán)境,焊接環(huán)境應清潔、無煙、無塵、獨立。施焊環(huán)境的自然條件為:風速≥1.5m/s,相對濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時不得施焊。例如,在鋼結(jié)構(gòu)車間焊接時,應將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構(gòu)區(qū)分開,鈦管批發(fā)防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應遠離通風口和開啟門窗,現(xiàn)場應鋪設橡膠墊。(2)保護罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護,必須制作保護效果好、焊接操作方便的保護罩。因為保護罩的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)設計和焊接試驗,最終確定了保護罩的結(jié)構(gòu)形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護罩制作時可以考慮在保護罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應進行加工,例如,坡口應使用坡口機、氣動內(nèi)磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進行加工。加工坡口時,請慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鈦管批發(fā)以免加工時溫度過高。切削后的坡口表面應平整光滑,不能有裂紋、層狀、夾雜、毛刺、飛邊及氧化色等,坡口表面及兩側(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進行表面清掃。鈦管批發(fā)可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機械清理或化學清洗,機械清理時允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應用丙酮或無水乙醇等溶劑清洗槽和焊絲,清洗后不要觸摸手,及時在4小時內(nèi)焊接,過期焊接應再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鈦管批發(fā)應放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。
鈦盤管中鈦的10個性能:1.密度小,比強度高,鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁,低于鋼、銅、鎳。2.耐腐蝕性能,鈦是一種很活躍的金屬。其平衡電位很低,在介質(zhì)中熱腐蝕傾向很高。但實際上鈦是非常穩(wěn)定的,在氧化、中性、弱還原等各種介質(zhì)中都具有耐腐蝕性。由于鈦與氧具有很強的密和力,在含氧空氣或含氧介質(zhì)中,鈦表面形成致密、強粘連的惰性氧化膜,可防止基體腐蝕。即使是機械磨損,也可以自我恢復或恢復。結(jié)果表明,鈦是一種具有較強鈍化傾向的金屬,中溫低于315c的氧化鈦薄膜保持了這一特性。為了提高鈦的耐腐蝕性研究了鈦的氧化、電鍍、等離子噴涂、離子滲氮、離子注入和激光處理等表面處理技術。鈦管批發(fā)為了滿足硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯和高溫氯化物等金屬材料的使用要求,研制開發(fā)了一系列抗腐蝕鈦合金,如鈦鉬合金、鈦鈀和鈦鉬鎳合金。鈦鑄件由鈦32鉬合金制成。在經(jīng)常發(fā)生縫隙腐蝕或點蝕的環(huán)境中局部使用Ti-0.3Mo-0.8Ni合金或Ti-0.2Pd合金,取得了良好的效果。3.耐熱性能好,新型鈦合金可在600℃或高溫下長期使用。4.耐低溫性能好,鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強度隨溫度的減低而上升,但塑性變化卻不大。在-196-253℃的低溫下保持良好的延展性和韌性,避免金屬的冷脆性,是低溫容器、儲罐等設備的理想材料。5.抗阻尼性能好,與鋼和銅相比,鈦在受到機械振動和電振動后具有更長的振動衰減時間。利用鈦的這一性能可作音叉、學術上的粉碎機振動元件和音響揚聲器的振動薄膜等。6.無磁性、無污質(zhì),鈦是一種非磁性金屬,在大磁場中不被磁化。無污染,與人體組織和血液相容性好,被學術界使用。7.抗拉強度與其屈服強度接近,這種性質(zhì)表明,鈦金屬的屈服強度(拉伸強度/屈服強度)比很高,說明成形過程中鈦金屬的塑性變形很差。由于鈦的屈服度與彈性模量比值大,使鈦在成形過程中的回彈性變大。8.換熱性能好,雖然鈦金屬的導熱系數(shù)低于碳鋼和銅,但由于鈦管批發(fā)產(chǎn)品的優(yōu)異的耐腐蝕性,其壁厚可以大大降低,表面與蒸汽之間的傳熱是凝結(jié)的,如果在表面冷卻,就可以降低熱群。由于表面沒有結(jié)垢,鈦的傳熱性能可以明顯提高。9.彈性模量低,鈦的彈性模量在常溫時為106.4GMPa,為鋼的57%。10.吸氣性能,鈦是一種在高溫下與許多元素和化合物反應的一種。鈦吸氣主要是指與碳,氫,氮,氧在高溫下反應。
其他雜質(zhì)對焊縫金屬性能的影響,其他雜質(zhì)是指除氣體雜質(zhì)外可能被納入池中的雜質(zhì)。其來源可能是焊接操作環(huán)境不潔凈,焊工佩戴臟手套接觸油后留下的焊件,鈦管批發(fā)焊接前用棉紗擦洗接頭可能會留下棉毛、焊接生產(chǎn)環(huán)境和鋼焊接產(chǎn)生混合的銹、濕等有機物質(zhì)。這些污染物在電弧高溫下分解氧、氫、氮、碳等要素,溶解在溶解的鈦中。當這些元素的數(shù)量超過鈦溶解度時,會形成二氧化鈦、氫化鈦、氮化鈦、碳化鈦等化合物。鈦管批發(fā)通過熔池結(jié)晶,這些化合物進入鈦的晶格內(nèi),形成變形的外區(qū),從而改變鈦的力學性能。少量的微量元素被納入鈦中,如果不超過允許的范圍仍有可能,有時人們希望。但不允許雜質(zhì)元素含量超標,尤其是有機雜質(zhì),有害無益。這是因為這些雜質(zhì)元素使鈦焊縫的力學性能變差,耐蝕性降低,也是冷風氣孔的根源。
為了防止鈦合金在超成形中氧化、氫吸收和其他微量元素的污染,需要采取技術措施使成形的鈦合金部件具有良好的性能。主要措施是涂層保護、真空加熱和惰性氣體(氬)保護。涂層保護法,清洗后,鈦管批發(fā)在成型毛坯表面涂上一定厚度的保護涂層,零件脫模后,用堿洗、酸洗或吹砂的方法去除涂層。涂料應具備以下主要性能:a、耐高溫,能在750—1050℃高溫下使用;b.應具有一定的潤滑作用,鈦管批發(fā)防止毛坯在成型過程中被擦傷;c、涂層在工作溫度下能牢固附著在坯料表面;d、加熱后易于清除;e、無有害物質(zhì),不污染環(huán)境,不妨礙人體健康。經(jīng)過鑒定適于鈦管和鈦合金超塑成形使用的涂料有:Ti—2醇溶性制劑可與Ti—3石墨類潤滑劑配合使用,適于在750—1050℃下熱成形使用;KBC—12水溶性制劑,可與石墨水劑配合使用。
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,鈦管批發(fā)應控制碳、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鍵問題。同時,鈦管批發(fā)應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,因此鈦的焊接適用于氬弧焊,但氬氣的純度應很高,一般純度≥99.99%。
當鈦管中氫含量過高時,鈦管批發(fā)由于鈦管的脆性,沖擊韌性和缺口拉伸強度會急劇下降,因此鈦管中氫含量不應超過0.015%。為了減少氫吸收量,零件在熱處理前必須去除指紋、軋制廠的印記、油脂等殘留物,熱處理爐內(nèi)的氣氛中沒有水蒸氣。如果鈦管的氫含量超過允許值,必須通過真空退火去除。去氫的真空退火一般是在538—760℃,低于0.066Pa的壓力下保持2—4小時。當溫度不超過540℃時,鈦管表面的氧化膜不會顯著增厚,而在較高的熱處理溫度(超過760℃)時,氧化速度會迅速加快,同時氧氣向材料內(nèi)部擴展,形成擴散層-污染層。氧污染層脆化率高,導致零件表面出現(xiàn)裂紋和損傷。有機械加工方法(如噴砂、房屋切割等。)或化學方法如酸洗和化學研磨以去除氧污染層。熱處理時,應在保證隕石熱處理的前提下,鈦管批發(fā)盡可能縮短加熱時間,也可在真空爐或有惰性氣體(氬氣、氮氣等)的加熱爐中進行。)。適當應用還可以避免或減少在空氣爐中加熱鈦管零件造成的污染。