Как предотвратить типичные дефекты при сварке титана

Чтобы предотвратить дефекты при сварке титана, необходимо обеспечить чистоту кромок стыка, использовать достаточно чистый защитный газ, защищать горячий шов и его корень, а также очищать поверхность между проходами. Перед продолжением работы следует проверить цвет сварного шва и устранить дефекты. Эти меры имеют большое значение, поскольку титан в горячем состоянии легко поглощает кислород, азот и водород.

Избегайте использования газовой резки для вырезания заготовок и подготовки канавок

При температуре выше 200 °C титановые сплавы подвергаются окислению и активно поглощают водород, что приводит к быстрому ухудшению их свойств. При газовой резке образуется оксидная пленка, а поверхность разреза получается некачественной. Воздействие воздуха при высокой температуре также может привести к охрупчиванию титана.

При выполнении монтажных работ с трубопроводами из титана и титановых сплавов следует руководствоваться стандартом SH/T 3502-2009, Нормы по устройству и приемке трубопроводов из титана и циркония (Китайский отраслевой стандарт) определяет условия выполнения строительных работ и приемки. Для резки, подготовки пазов и сверления следует использовать механические методы, такие как ручные пилы, пилорамы или токарные станки. В случае применения плазменной резки необходимо механически удалить загрязненный слой и любую поверхность, изменившую цвет под воздействием высоких температур.

Используйте защитный газ надлежащей чистоты

При сварке титана используются аргон, гелий или их смеси. Аргон применяется наиболее широко, однако примеси в нём могут ухудшить защиту сварочной ванны, способствовать образованию пористости, снизить качество сварного шва и ускорить сгорание вольфрамового электрода.

Для сварки сосудов под давлением — стандарт NB/T 47015-2011, Правила сварки сосудов под давлением (китайский промышленный стандарт) определяет контекст процедуры. Чистота аргона должна составлять не менее 99,99%, его точка росы должна быть ниже -40 °C, а аргон в баллонах не следует использовать, если давление в баллоне опускается ниже 0,5 МПа. В соответствующих случаях также можно использовать гелий или смесь аргона и гелия.

Защита зоны сварки, подверженной воздействию высоких температур

При недостаточной защите капли расплава и сварной металл интенсивно поглощают водород, кислород и азот. Твердый титан при высоких температурах также поглощает эти газы. Поглощение водорода начинается при температуре около 250 °C, кислорода — около 400 °C, а азота — около 600 °C. Эти газы повышают твёрдость и прочность, но снижают пластичность и вязкость, вызывая охрупчивание. Углерод может образовывать твёрдый и хрупкий карбид титана и способствовать образованию трещин.

[МЕСТО ДЛЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Влияние воздействия высокотемпературного воздуха на пластичность титановых гнутых труб с CP-покрытием]

При выполнении работ с титановыми трубопроводами, на которые распространяется стандарт SH/T 3502-2009, следует использовать сопло горелки диаметром 12–26 мм и поддерживать стабильный ламинарный поток аргона. Защитный экран защищает горячий шов и прилегающую наружную поверхность, а внутренняя продувка аргоном — внутреннюю поверхность. Начните продувку до начала сварки и поддерживайте небольшое избыточное давление и непрерывный поток.

Для этих сварных швов трубопроводов цвет сварного шва служит практическим показателем эффективности защиты:

Тщательно очистите присадочную проволоку, канавки и поверхности между проходами

Наличие влаги или загрязнений на присадочной проволоке, в канавках или на прилегающих поверхностях может привести к водородному растрескиванию и образованию пористости. Ненадлежащая очистка между проходами может привести к появлению неметаллических включений, которые образуют эвтектики с низкой температурой плавления, способствуют растрескиванию и снижают пластичность сварного шва и его коррозионную стойкость.

При выполнении работ с титановыми трубопроводами в соответствии со стандартом SH/T 3502-2009 обезжирьте присадочную проволоку ацетоном без содержания серы или этанолом и избегайте использования хлорированных растворителей, таких как трихлорэтилен или четыреххлористый углерод. Протрите чистой хлопчатобумажной тканью, обращайтесь с очищенной проволокой в чистых перчатках и держите её в сухом и незагрязнённом состоянии. Для удаления оксидов используйте специальные щетки из нержавеющей стали на расстоянии не менее 25 мм с обеих сторон канавки, а воду и грязь удаляйте в пределах 75 мм с помощью ацетона или этанола без содержания серы. Металлические включения между проходами очищайте щеткой из нержавеющей стали.

Предотвращение образования подреза при сварке

Подрезка уменьшает эффективную площадь соединения и приводит к концентрации напряжений, что способствует образованию трещин и снижает усталостную прочность и способность выдерживать динамические нагрузки.

При сварке титановых трубопроводов, о которой идет речь, недопустимы подрезы, углубления, пористость, включения вольфрама, трещины и недостаточное сплавление. Необходимо выбрать подходящие параметры, привлечь квалифицированного оператора и делать соответствующие паузы с обеих сторон прорези, чтобы обеспечить сплавление и предотвратить подрез.