So beugen Sie häufigen Schweißfehlern bei Titan vor

Verhindern Sie Schweißfehler bei Titan, indem Sie saubere Schweißkanten vorbereiten, ausreichend reines Schutzgas verwenden, die heiße Schweißnaht und deren Wurzel schützen und zwischen den Schweißgängen reinigen. Überprüfen Sie die Farbe der Schweißnaht und beseitigen Sie Fehler, bevor Sie fortfahren. Diese Vorgehensweisen sind wichtig, da Titan im heißen Zustand leicht Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff aufnimmt.

Vermeiden Sie das Brennschneiden beim Ausschneiden und bei der Nutvorbereitung

Oberhalb von 200 °C oxidieren Titanlegierungen und nehmen leicht Wasserstoff auf, was zu einer raschen Verschlechterung der Eigenschaften führt. Beim Brennschneiden entsteht eine Oxidschicht und eine schlechte Schnittfläche. Auch der Kontakt mit Luft bei hohen Temperaturen kann Titan spröde machen.

Für Rohrleitungsarbeiten aus Titan und Titanlegierungen gilt SH/T 3502-2009, Vorschriften für die Herstellung und Abnahme von Rohrleitungen aus Titan und Zirkonium (Chinesische Industrienorm) legt den Rahmen für die Ausführung und Abnahme fest. Verwenden Sie zum Schneiden, zur Nutvorbereitung und zum Bohren mechanische Verfahren wie Handsägen, Sägemaschinen oder Drehmaschinen. Bei Einsatz von Plasmaschneiden sind die kontaminierte Schicht und etwaige durch Hitze verfärbte Oberflächen mechanisch zu entfernen.

Verwenden Sie Schutzgas mit ausreichender Reinheit

Beim Schweißen von Titan werden Argon, Helium oder Gemische aus beiden Gasen verwendet. Argon ist weit verbreitet, doch Verunreinigungen können den Schutz des Schweißbads beeinträchtigen, Porenbildung begünstigen, die Qualität der Schweißnaht mindern und den Abrieb der Wolframelektrode beschleunigen.

Für das Schweißen von Druckbehältern gilt die Norm NB/T 47015-2011, Schweißverfahren für Druckbehälter (chinesischer Industriestandard) liefert den Verfahrenskontext. Die Argonreinheit sollte mindestens 99,99% betragen, der Taupunkt sollte unter -40 °C liegen, und Flaschenargon sollte nicht mehr verwendet werden, sobald der Flaschendruck unter 0,5 MPa fällt. Gegebenenfalls kann auch Helium oder ein Argon-Helium-Gemisch verwendet werden.

Schutz der Hochtemperatur-Schweißzone

Geschmolzene Tropfen und Schweißgut nehmen bei unzureichendem Schutz Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff stark auf. Auch festes Titan bei hohen Temperaturen nimmt diese Gase auf. Die Wasserstoffaufnahme beginnt bei etwa 250 °C, die Sauerstoffaufnahme bei etwa 400 °C und die Stickstoffaufnahme bei etwa 600 °C. Diese Gase erhöhen zwar die Härte und Festigkeit, verringern jedoch die Duktilität und Zähigkeit, was zu einer Versprödung führt. Kohlenstoff kann hartes, sprödes Titankarbid bilden und Rissbildung begünstigen.

[BILD-PLATZHALTER: Einfluss der Einwirkung von Hochtemperaturluft auf die Biegeduktilität von CP-Titan]

Verwenden Sie für die in SH/T 3502-2009 behandelten Titanrohrarbeiten eine Brennerdüse mit einem Durchmesser von 12–26 mm und sorgen Sie für einen stabilen laminaren Argonstrom. Ein nachlaufender Schutzschild schützt die heiße Schweißnaht und die angrenzende Außenfläche, während die interne Argon-Spülung die Innenfläche schützt. Beginnen Sie mit der Spülung vor dem Schweißen und halten Sie einen leichten Überdruck sowie einen kontinuierlichen Durchfluss aufrecht.

Bei diesen Rohrschweißnähten liefert die Farbe der Schweißnaht einen praktischen Anhaltspunkt für die Wirksamkeit der Schutzgasatmosphäre:

Fülldraht, Rillen und Zwischenlagenoberflächen gründlich reinigen

Feuchtigkeit oder Verunreinigungen am Schweißdraht, in den Rillen oder auf benachbarten Oberflächen können zu Wasserstoffrissen und Porosität führen. Eine unzureichende Reinigung zwischen den Schweißgängen kann zu nichtmetallischen Einschlüssen führen, die niedrigschmelzende Eutektika bilden, Rissbildung begünstigen und die Duktilität sowie die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht beeinträchtigen.

Bei Titanrohrleitungsarbeiten gemäß SH/T 3502-2009 muss der Schweißdraht mit schwefelfreiem Aceton oder Ethanol entfettet werden; chlorierte Lösungsmittel wie Trichlorethylen oder Tetrachlorkohlenstoff sind zu vermeiden. Mit einem sauberen Baumwolltuch abwischen, den gereinigten Draht mit sauberen Handschuhen anfassen und ihn trocken und frei von Verunreinigungen halten. Verwenden Sie spezielle Edelstahlbürsten, um Oxidschichten mindestens 25 mm von beiden Seiten der Fuge entfernt zu entfernen, und beseitigen Sie Wasser und Schmutz im Umkreis von 75 mm mit schwefelfreiem Aceton oder Ethanol. Entfernen Sie metallische Einschlüsse zwischen den Schweißgängen mit einer Edelstahlbürste.

Hinterschnitte an Schweißnähten vermeiden

Ein Hohlkehle verringert die wirksame Verbindungsfläche und führt zu einer Spannungskonzentration, was Rissbildung begünstigt und die Ermüdungsfestigkeit sowie die dynamische Belastbarkeit verringert.

Bei den hier behandelten Schweißnähten an Titanrohren sind Hinterschnitte, Vertiefungen, Porosität, Wolframeinschlüsse, Risse und mangelnde Durchschweißung nicht zulässig. Wählen Sie geeignete Parameter, setzen Sie einen qualifizierten Schweißer ein und legen Sie an beiden Seiten der Fuge angemessene Pausen ein, um die Durchschweißung sicherzustellen und Hinterschnitte zu vermeiden.