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,鈦復合管批發(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。鈦復合管批發(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。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,鈦復合管批發(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。鈦復合管批發(fā)由于鈦具有熔點高(1668°C)、熱容量大和導熱性能差等特性,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,鈦焊接時應采用軟焊接規(guī)范,即應使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。
當鈦管中氫含量過高時,鈦復合管批發(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,鈦復合管批發(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。
焊接工藝評定,按NB/T47014—2011進行焊接工藝評定,焊接工藝評定所用鈦管材料為TA2,鈦管規(guī)格為φ45mm×3mm。在準備預焊程序時,應以焊接可操作性和良好的焊接接頭性能為原則。為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿足使用要求,鈦復合管批發(fā)評定焊接工藝試驗時按預焊接工藝規(guī)程進行。所用氬弧焊焊機型號為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬(99.99%Ar)。焊接工藝評定試驗結(jié)果可知焊接工藝評定試驗結(jié)果合格。(2)切片腐蝕試驗,為了檢驗焊接接頭的耐蝕性,鈦復合管批發(fā)采用氬弧焊焊接一個鈦管試件,封口時均采用通水保護,其中中間焊縫特意不進行保護,焊縫呈黃色,部分呈藍色,其余為銀白色。鈦管試件切片取樣,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后進行腐蝕試驗,結(jié)果表明,銀白色焊縫有輕微腐蝕,而藍色金黃色焊縫腐蝕嚴重,表明在焊接過程中,經(jīng)通水保護的焊縫同樣耐腐蝕。
鈦復合管批發(fā)根據(jù)工件的要求和表面情況,接受堿洗滌、水溶性洗滌劑、氯溶劑噴砂、噴霧等方法,收拾鈦標準品。焊條使用時應單調(diào)連接,鈦鈣型應在150℃單調(diào)處理1小時,低氫型應在200-250℃單調(diào)處理1小時(不能重復干燥,否則涂層會簡單開裂脫落),以防止焊條涂層粘油等污垢,以免增加焊縫中碳含量,影響焊縫質(zhì)量。彎頭焊接時,反復加熱分離碳化物,降低耐墮落性和力學功能。焊后硬化性較大,簡單孕育發(fā)生裂紋。鈦復合管批發(fā)接手同樣模型的焊條焊接時,需要進行300℃以上的預熱和焊接后700℃左右的緩冷處理。如果焊點不能保持焊后熱處理獎懲,應選擇鉻鎳鈦合金管道焊條。正確收拾鈦合金管彎頭,提高其使用的安靜功能,延長其使用周期。鈦管彎頭在設備時要穩(wěn)定密封性,抑制泄漏,影響管道的正常工作。鈦合金管彎頭裝備時,可將鈦合金管彎頭按連接腳直接裝備在管路上,并根據(jù)所用方位來組織裝備。在普通環(huán)境下,可以設備在管道的盡可能方向上,但需要方便操作的檢查,穩(wěn)定地阻止鈦合金管道彎頭的介質(zhì)流向應該在縱閥瓣下方向上流,鈦合金管道彎頭只能水平設備。
屏蔽氣體覆蓋的重要性,建議采用純氬氣焊接鈦,因為純度高,含水量低??梢允褂?5/25的氬/氦混合物來提高穩(wěn)定性并僅在指定時增加滲透。美國焊接協(xié)會(AWS)鈦復合管批發(fā)建議測量焊接氣體純度,以確保其符合每種應用的標準。保護氣體的純度至少為99.995%,不超過百萬分之20(PPM)的氧氣,露點高于-76華氏度。其他應用需要99.999%的純氬氣流量。鈦復合管批發(fā)用尾罩裝備焊槍很重要。否則,氧氣污染的風險就會增加,隨之而來的是破裂的可能性。一些焊工會制造自己的尾隨防護罩,雖然有很多款式可供購買。尾隨護罩符合管子的形狀,并沿著管子的GTAW割炬。在火炬及其氬氣流動之后,屏蔽為焊縫提供額外的氬保護。將割炬和尾隨保護氣流設置為20立方英尺/小時(CFH)可提供較佳保護氣體覆蓋率。始終使用干凈、無孔的塑料軟管向割炬、拖尾護罩和吹掃裝置輸送保護氣體。