Phân tích công nghệ cốt lõi để hàn hợp kim titan - Tin tức

Nhiều thợ hàn tiền tuyến khi làm việc vớititanvà các hợp kim của nó lần đầu tiên, thường rơi vào một quan niệm sai lầm phổ biến: vì hồ quang ổn định, vũng hàn vẫn trong, dây phụ thể hiện khả năng làm ướt tuyệt vời và đường hàn tạo thành có vẻ vượt trội hơn nhiều so với các đường hàn trên thép cacbon hoặc thép không gỉ, bản thân quá trình hàn có vẻ đặc biệt trơn tru. Tuy nhiên, trong các giai đoạn tiếp theo - chẳng hạn như tẩy gỉ, thử nghiệm thẩm thấu hoặc thử nghiệm uốn nguội - một lượng lớn khuyết tật thường được phát hiện: bề mặt mối hàn có thể phát triển một lớp oxit màu xanh tím, bề mặt có thể bắt đầu đóng thành bột hoặc bong tróc và vật liệu có thể bị nứt hoàn toàn trong quá trình thử uốn cơ học.

Trên thực tế, sự thành công hay thất bại của hàn hợp kim titan không phụ thuộc vào kỹ thuật của người vận hành; đúng hơn, về cơ bản nó phụ thuộc vào hai yếu tố quan trọng: che chắn khí và độ sạch toàn diện. Trong khi kỹ năng của thợ hàn xác định hình thức bên ngoài của mối hàn, việc kiểm soát độ sạch và che chắn khí quyết định các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của mối hàn là tiêu chí chính để xác định xem mối hàn có được chấp nhận hay không.

Bài viết này cung cấp bản phân tích có hệ thống về mười điểm kiểm tra quy trình thiết yếu phải được tuân thủ nghiêm ngặt trong quá trình hàn hợp kim titan, tuân theo toàn bộ trình tự thi công tại chỗ. Tất cả các thông số kỹ thuật và yêu cầu vận hành đều phù hợp với điều kiện thực tế tại hiện trường, giúp chúng có thể áp dụng trực tiếp cho việc sửa đổi tài liệu quy trình của công ty, đào tạo thợ hàn và kiểm tra chất lượng tại chỗ.

Ở nhiệt độ phòng, titan ổn định về mặt hóa học. Tuy nhiên, khi nhiệt độ vượt quá 425 độ, nó phát triển ái lực cực kỳ mạnh với hydro, oxy và nitơ, hoạt động giống như một "máy bơm hút áp suất cao". Nếu bể nóng chảy hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao, sự xuống cấp vật liệu không thể đảo ngược sẽ xảy ra. Mỗi loại khí trong số ba loại khí này đều dẫn đến các loại khuyết tật cụ thể:

1. Khiếm khuyết do hydro gây ra: Hydro hòa tan vào bể nóng chảy; khi kim loại đông đặc lại, độ hòa tan của nó giảm mạnh. Các bong bóng khí sinh ra bị giữ lại, tạo thành độ xốp bên trong. Hơn nữa, hydro dư làm giảm đáng kể độ dẻo của mối hàn, thường gây ra "nứt chậm" - hiện tượng vết nứt xuất hiện một thời gian sau khi quá trình hàn hoàn tất.

2. Các khuyết tật do oxy gây ra: Các nguyên tử oxy hòa tan vào mạng lưới hợp kim titan, làm tăng độ bền của mối hàn đồng thời gây mất độ dẻo nghiêm trọng. Điều này dẫn đến hiện tượng giòn tổng thể, thường được biểu hiện bằng sự đổi màu xám hoặc đen trên bề mặt.

3. Khiếm khuyết do nitơ gây ra: Nitơ phản ứng với titan tạo thành titan nitrit, cực kỳ cứng và giòn. Điều này làm mất hoàn toàn độ bền của mối hàn, dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng (nứt hoặc vỡ) khi vật liệu bị uốn cong hoặc chịu ứng suất.

Một tiêu chuẩn công nghiệp cơ bản quy định rằng bể nóng chảy, vùng chịu ảnh hưởng nhiệt và cả mặt trước và mặt sau của mối hàn phải được bảo vệ liên tục bằng khí trơ. Việc bảo vệ này phải được duy trì cho đến khi toàn bộ khu vực nguội xuống dưới 425 độ. Các kỹ thuật như sử dụng tấm chắn kéo, thanh lọc argon ở mặt sau và thời gian dòng khí kéo dài sau khi hàn đều được triển khai để đảm bảo đáp ứng yêu cầu cốt lõi này.

Việc kết hợp kim loại cơ bản với dây phụ thích hợp là điều kiện tiên quyết cơ bản để đảm bảo chất lượng mối hàn trong hợp kim titan. Nghiêm cấm áp dụng logic phù hợp với độ bền thường được sử dụng cho các loại thép thông thường - trong đó chất độn có độ bền cao hơn được chọn bất kể độ bền của kim loại cơ bản đối với hợp kim titan.
Các loại dây phụ phổ biến nhất là ERTi-1, ERTi-2 và ERTi-5. Các nguyên tắc kết hợp cốt lõi được phân loại như sau:
1. Đối với các kết cấu chống ăn mòn hoặc chịu tải tiêu chuẩn: Ưu tiên độ dẻo và độ bền thay vì theo đuổi một cách mù quáng "sức mạnh tương đương". Do hư hỏng cấu trúc trong hợp kim titan thường xảy ra do độ giòn hoặc độ nhạy khía, nên việc sử dụng dây phụ ERTi-2 với kim loại cơ bản TA2—hoặc chọn dây phụ có độ dẻo cao cho các cấu trúc TC4 chịu tải không quan trọng—mang lại sự an toàn tốt hơn đáng kể so với việc chọn chất độn có độ bền cao hơn (nhưng không khớp).
2. Đối với các kết cấu chịu nhiệt độ cao hoặc lão hóa: Tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc phối hợp “thành phần bằng nhau”. Chọn dây phụ dựa trên hệ thống hợp kim của kim loại cơ bản và xác minh hiệu suất của mối hàn - bao gồm độ bền kéo, đặc tính uốn nguội và khả năng sử dụng ở nhiệt độ cao - thông qua quy trình xác nhận quy trình hàn chính thức.

Các thông số hàn cho hợp kim titan phải tuân thủ các nguyên tắc cốt lõi của "nhiệt độ thấp, lượng nhiệt đầu vào thấp và làm mát nhanh":

1. Phân cực nguồn điện: Sử dụng cực âm của điện cực dòng điện một chiều (DCEN), với điện cực vonfram được kết nối với cực âm. Không giống như logic được sử dụng cho hợp kim nhôm, hàn titan không yêu cầu hoạt động làm sạch catốt được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều (AC); sử dụng dòng điện xoay chiều sẽ chỉ dẫn đến hồ quang không ổn định và hỏng hệ thống bảo vệ khí bảo vệ.

2. Kiểm soát nhiệt đầu vào: Trong khi đảm bảo độ xuyên thấu thích hợp và hình dáng đường hàn thích hợp, nên áp dụng nhiệt đầu vào tuyến tính thấp nhất hợp lý. Lượng nhiệt đầu vào cao hơn dẫn đến thời gian hoạt động ở nhiệt độ cao lâu hơn, điều này làm trầm trọng thêm các vấn đề như hấp thụ khí (oxy hóa) và làm hạt thô.

3. Quản lý nhiệt độ giữa các đường: Không cần làm nóng trước. Nhiệt độ giữa các đường phải được duy trì nghiêm ngặt dưới 100 độ. Nên sử dụng tấm lót bằng đồng để hỗ trợ làm mát. Nhiệt độ giữa các lớp phải được xác minh bằng dụng cụ đo nhiệt độ; dựa vào kinh nghiệm cá nhân hoặc ước tính xúc giác đều bị nghiêm cấm.

Sử dụng các điện cực vonfram được mài mòn theo đầu hình nón tiêu chuẩn và kiểm soát chặt chẽ chiều dài phần mở rộng của điện cực (dính ra). Nên sử dụng ngọn đuốc làm mát bằng nước cho các ứng dụng có dòng điện cao. Nếu xuất hiện tạp chất vonfram - do điện cực chạm vào bể hàn hoặc do dòng điện quá tải - chúng phải được loại bỏ hoàn toàn bằng cách mài trước khi hàn sửa chữa; chỉ hàn trên khuyết điểm đều bị nghiêm cấm.

Nếu sử dụng quy trình điện cực tiêu hao (GMAW/MIG), các chế độ truyền ngắn mạch hoặc hình cầu đều bị cấm, vì các hạt titan bắn tung tóe có thể dễ dàng bị oxy hóa, tự bốc cháy và làm nhiễm bẩn hạt hàn. Thay vào đó, phải sử dụng chế độ truyền xung hoặc phun. Con lăn cấp dây và ống dẫn dây phải là những bộ phận được thiết kế đặc biệt cho hàn titan để ngăn chặn sự bong tróc của lớp mạ đồng, có thể làm nhiễm bẩn đường hàn.

Welded Titanium Mesh Basket suppliers Titanium L-shape Right Angle factory