焊接工艺评定,按NB/T47014—2011进行焊接工艺评定,焊接工艺评定所用钛管材料为TA2,钛管规格为φ45mm×3mm。在准备预焊程序时,应以焊接可操作性和良好的焊接接头性能为原则。为保证钛盘管施焊的焊接接头满足使用要求,钛材盘管批发评定焊接工艺试验时按预焊接工艺规程进行。所用氩弧焊焊机型号为WSM315,采用高频引弧,氩气采用纯氩(99.99%Ar)。焊接工艺评定试验结果可知焊接工艺评定试验结果合格。(2)切片腐蚀试验,为了检验焊接接头的耐蚀性,钛材盘管批发采用氩弧焊焊接一个钛管试件,封口时均采用通水保护,其中中间焊缝特意不进行保护,焊缝呈黄色,部分呈蓝色,其余为银白色。钛管试件切片取样,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后进行腐蚀试验,结果表明,银白色焊缝有轻微腐蚀,而蓝色金黄色焊缝腐蚀严重,表明在焊接过程中,经通水保护的焊缝同样耐腐蚀。
钛管在哪些领域遇到了瓶颈?我国钛材盘管批发生产的钛管、钛合金管在冷却器领域的应用瓶颈,国外钛管与管板之间的连接采用常规的膨胀接头,膨胀接头长度为管板厚度的90%,管板长度的10%为钛管与管板的1mm间隙,这种结构用于高盐、高湿空气环境,管板采用复合材料(降低产品成本),钛管与管板容易发生电化学腐蚀,从而导致管板腐蚀,从而导致钛管与管板的连接失效,以及漏水、涡轮发电机故障。钛材盘管批发的该项目核电动轮发电机空气冷却器的制造技术和重要技术参数,国外目前处于保密阶段,国外空气冷却器中国独资企业也无法制造同类钛管空气冷却器。
钛的焊接,清洁是至关重要的,焊接钛焊管需要极其清洁的母材、填充金属和焊接环境必须完善。焊工擦身体乳液,例如手霜、成型和拉伸过程中的润滑脂、车间尘埃、油漆、污垢、切割液和润滑剂都会导致脆性和焊接失效。清洁工作区域,清除各种杂物,钛材盘管批发保证选择气流较小的地方,尽量保证环境无风,避免焊接时干扰保护气体。接下来,清洁加油杆和母材上的油污:戴上专门用于此目的的腈手套,以防止操作者手上的护手霜或附着在其他手上的油污摩擦到待焊接的钛管上。然后将甲基乙基酮(MEK)涂在干净的无绒布上并擦拭钛以去除任何残留的表面污染物。在这个时候把填料棒放在一个密封的容器里以防止进一步污染。去除焊接前钛与氧在管道表面反应形成的氧化皮。这种氧化物层为钛提供了显著的耐腐蚀性。然而,它必须在焊接前去除,因为它在高于钛的温度下熔化,并可以进入熔化的焊接池产生夹杂物,削弱夹层。无论是带硬质合金去毛刺工具的模具磨床,还是专门用于钛合金的硬质合金锉刀,都可以较好地去除焊接接头上的氧化层。建议不要使用天鹅绒和磨料。因为有污染。请钛材盘管批发记住使用低磨削速度以防止过热。氧化层被磨掉之后,再用MEK或丙酮浸湿的布擦一遍接头。有些溶剂有低闪点,溶剂在撞击电弧前必须完全蒸发。对钛管来说,组装可能比任何其他金属管都重要,因为这是防止氧进入焊缝的关键。接头应为方形(不得形成v形差距),有助于减少填充接头所需的热量和焊接金属量,反而降低了烧伤和污染的可能性。在定位器或工作台上夹紧部件,以确保两端尽可能紧密、精准对接。大多数薄壁钛管和管道不需要预热。但是,如果您计划焊接厚度超过1/3英寸的钛管,请咨询您的焊接设备供应商,因为某些预热和后加热可能是有益的。
先切断进料杆的末端,钛材盘管批发显示出纯净、无污染的点,开始焊接。启动氩气流几秒钟,然后引弧,确保焊接区域完全覆盖。利用变频器的高频电弧启动功能。割炬角度、割炬速度和填丝角度与焊接不锈钢相似,为焊接钛管提供了较佳条件。用钛制造焊接熔池相当容易,但它可能不容易移动。将焊接熔池与电弧和填充棒一起推动通常可以获得良好效果,但在焊接时钛材盘管批发必须将填充棒保持在保护气体外壳内。因为过多的热量会使焊缝破裂,所以减少热量输入也很重要。使用填充金属的dab技术(以稳定的行进速度)。完成焊接后,允许20到25秒的后续流动以保护接缝,因为它会冷却到800华氏度以下的阈值。阻止氧与钛反应。一些焊接可能需要低于500华氏度的温度。一旦焊接完成,钛就能显示出它的本来面目。焊接接头的颜色表明保护气体保护焊缝免受污染以及氧化层厚度的程度(见图2)。除了视觉检查、染料渗透、硬度检查、X射线检查、超声检查和破坏性检查外,还可以确定钛焊缝的质量。
钛的焊接性分析,钛是一种活性金属,能在室温下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的稳定性和耐腐蚀性。540℃以上生成的氧化膜则不致密。高温下钛与氧、氮、氢反应速度较快,钛在300℃以上快速吸氢,400℃以上开始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧气、氮对钛的溶解使钛的塑性和韧性降低,氢对钛的溶解使钛的脆性增强,韧性急剧下降。碳通过间隙固溶于钛,提高钛的强度,降低塑性,碳含量超过溶解度时,会产生硬脆的TiC,呈网状分布,容易产生裂纹。此外,钛的熔点高,比热及导热系数小,冷却速度慢,焊接热影响区在高温下停留时间长,高温极易过热粗化,造成接头塑性下降。钛的可焊性可以从钛的上述特性来分析。为了保证焊接接头的性能,钛材盘管批发应控制碳、氮、氧和氢的侵入。因此,如何在高温下保持钛的清洁和保护是关键问题。同时,钛材盘管批发应控制焊接接头的温度,避免过热影响焊接接头的性能。氩是惰性气体,既不与钛形成固溶体,也不与其他元素发生反应,因此钛的焊接适用于氩弧焊,但氩气的纯度应很高,一般纯度≥99.99%。
世界上主要有八个钛生产国,按美国、俄罗斯、日本、中国、英国、法国、德国、意大利排名。近年来,受包括中国、日本在内的亚洲各国经济增长的拉动,特别是以中国为核心的石化、军工等行业用钛量的快速增长,世界钛材的需求量迅速增加。每年以两位数的幅度增长。美国是世界上钛需求量较大的国家。也是生产大国,2012年产量超过3.5万吨;俄罗斯钛材产量居全球第2位,2012年产量在3.0万t左右;中国钛材盘管批发2012年生产钛材约2.8万t,且2013年有望突破3.0万t;日本2012年的产量也达到了1.9万t左右;欧洲近两年钛材的产量变化不大。但是,与发达国家在钛材料深加工和应用方面的优势相比,国内钛材料的发展相对广泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。钛材盘管批发生产的少量技术含量高的成品主要用于军工产品,由于成本等原因无法广泛推广到民用领域。在国外,如英国IMI公司研制的M1834合金、美国Timet公司研制的Ti-1100钛合金等钛合金系列均己成为先进航空发动机上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBESTEEL公司的Ti-1.2ASN合金以及NIPPONSTEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由于室温塑性和高温抗氧化性能较好,已陆续应用于汽车排气系统。