일반적인 티타늄 용접 결함을 예방하는 방법

접합부 가장자리를 깨끗하게 준비하고, 순도가 충분히 높은 차폐 가스를 사용하며, 용접부 및 그 뿌리 부분을 보호하고, 용접 패스 사이에 청소를 실시하여 티타늄 용접 결함을 방지하십시오. 용접을 계속하기 전에 용접 색상을 확인하고 결함을 제거하십시오. 티타늄은 가열된 상태에서 산소, 질소, 수소를 쉽게 흡수하기 때문에 이러한 조치가 중요합니다.

블랭킹 및 홈 가공 시 화염 절단은 피하십시오

200°C 이상에서는 티타늄 합금이 산화되고 수소를 쉽게 흡수하여 물성이 급격히 저하됩니다. 화염 절단 시 산화막이 형성되고 절단면 상태가 나빠집니다. 또한 고온에서 공기에 노출되면 티타늄이 취성화될 수 있습니다.

티타늄 및 티타늄 합금 배관 공사의 경우, SH/T 3502-2009, 티타늄 및 지르코늄 배관의 시공 및 인수에 관한 규격 (중국 산업 표준)은 시공 및 검수 기준을 제시합니다. 절단, 홈 가공 및 드릴링 작업에는 손톱, 절단기 또는 선반과 같은 기계적 방법을 사용하십시오. 플라즈마 절단을 사용하는 경우, 오염된 층과 열로 인해 변색된 표면을 기계적으로 제거해야 합니다.

적절한 순도의 차폐 가스를 사용하십시오

티타늄 용접에는 아르곤, 헬륨 또는 이 둘의 혼합 가스가 사용됩니다. 아르곤이 널리 사용되지만, 불순물이 포함될 경우 용융 풀의 보호 기능을 저해하고, 기공 발생을 촉진하며, 접합 품질을 저하시키고, 텅스텐 전극의 소모 속도를 가속화할 수 있습니다.

압력 용기 용접의 경우, NB/T 47015-2011, 압력 용기의 용접 절차 (중국 산업 표준)은 절차의 배경을 제공합니다. 아르곤의 순도는 최소 99.99% 이상이어야 하며, 이슬점은 -40°C 미만이어야 하고, 실린더 압력이 0.5 MPa 미만으로 떨어지면 병입 아르곤을 사용해서는 안 됩니다. 적절한 경우 헬륨 또는 아르곤-헬륨 혼합물을 사용할 수도 있습니다.

고온 용접 부위를 보호하십시오

차폐가 불충분할 경우, 용융된 용적과 용접 금속은 수소, 산소, 질소를 적극적으로 흡수합니다. 고온 상태의 고체 티타늄 또한 이러한 가스를 흡수합니다. 수소 흡수는 250°C 부근에서, 산소 흡수는 400°C 부근에서, 질소 흡수는 600°C 부근에서 시작됩니다. 이러한 가스는 경도와 강도를 높이지만 연성과 인성을 저하시켜 취성을 유발합니다. 탄소는 단단하고 취성 있는 티타늄 카바이드를 형성하여 균열을 촉진할 수 있습니다.

[이미지 자리 표시자: 고온 공기에 노출되었을 때 CP 티타늄 굽힘 연성에 미치는 영향]

SH/T 3502-2009에서 다루는 티타늄 배관 작업의 경우, 12~26 mm 토치 노즐을 사용하고 안정적인 층류 아르곤 흐름을 유지해야 합니다. 후방 차폐막은 고온의 용접부와 인접한 외면을 보호하며, 내부 아르곤 퍼징은 내면을 보호합니다. 용접 전에 퍼징을 시작하고, 약간의 양압과 지속적인 흐름을 유지하십시오.

이러한 배관 용접부의 경우, 용접부의 색상은 차폐 효율을 가늠할 수 있는 실질적인 지표가 됩니다:

필러 와이어, 홈 및 패스 간 표면을 철저히 세척하십시오

용접 와이어, 홈 또는 주변 표면에 수분이나 이물질이 묻어 있으면 수소 균열과 기공이 발생할 수 있습니다. 용접 패스 간 세척이 불충분할 경우 비금속 함유물이 남게 되어 저융점 공융물을 형성하고, 균열을 촉진하며, 용접부의 연성과 내식성을 저하시킬 수 있습니다.

SH/T 3502-2009에 따른 티타늄 배관 작업 시, 무황 아세톤 또는 에탄올로 용접 와이어의 기름기를 제거하고, 트리클로로에틸렌이나 사염화탄소와 같은 염소계 용매의 사용을 피해야 합니다. 깨끗한 면 천으로 닦고, 세척된 와이어는 깨끗한 장갑을 끼고 취급하며, 건조하고 오염되지 않은 상태를 유지해야 합니다. 전용 스테인리스강 브러시를 사용하여 홈 양쪽에서 최소 25 mm 범위 내의 산화물을 제거하고, 무황 아세톤 또는 에탄올을 사용하여 75 mm 범위 내의 물과 이물질을 제거하십시오. 용접 패스 사이에 스테인리스강 브러시로 금속 흠을 청소하십시오.

용접 언더컷 방지

언더컷은 유효 접합 면적을 줄이고 응력 집중을 유발하여 균열을 촉진하며, 피로 강도와 동적 하중 수용 능력을 저하시킵니다.

여기서 다루는 티타늄 배관 용접부에서는 언더컷, 함몰, 기공, 텅스텐 함유물, 균열 및 용착 불량 등이 허용되지 않습니다. 적절한 용접 매개변수를 선택하고, 자격을 갖춘 작업자가 수행하며, 용착을 확보하고 언더컷을 방지하기 위해 홈 양쪽에서 적절히 용접을 일시 중지해야 합니다.