من به عنوان تامین کننده لوله های جوش تیتانیوم، اهمیت حیاتی جلوگیری از اکسیداسیون در طول فرآیند جوشکاری را درک می کنم. اکسیداسیون می تواند به طور قابل توجهی کیفیت لوله های جوش تیتانیوم را کاهش دهد و منجر به کاهش خواص مکانیکی، کاهش مقاومت در برابر خوردگی و عمر مفید کلی کمتر شود. در این وبلاگ چند روش موثر برای جلوگیری از اکسیداسیون در حین جوشکاری لوله های جوش تیتانیوم را به اشتراک می گذارم.
آشنایی با مکانیسم اکسیداسیون تیتانیوم
تیتانیوم یک فلز بسیار واکنش پذیر است، به ویژه در دماهای بالا. هنگامی که تیتانیوم در حین جوشکاری در معرض اکسیژن، نیتروژن یا هیدروژن قرار می گیرد، می تواند اکسیدها، نیتریدها و هیدریدها را روی سطح تشکیل دهد. این ترکیبات می توانند باعث شکنندگی، تخلخل و ترک در جوش شوند که یکپارچگی لوله را به خطر می اندازد. سرعت اکسیداسیون تیتانیوم به طور تصاعدی با دما افزایش می یابد، بنابراین کنترل دما و جو اطراف در طول جوشکاری بسیار مهم است.
آماده سازی قبل از جوشکاری
تمیز کردن مواد
قبل از جوشکاری، سطوح لوله های جوش تیتانیوم باید کاملا تمیز شود. هر گونه آلاینده ای مانند روغن، گریس، کثیفی یا لایه های اکسیدی می تواند در حین جوشکاری با تیتانیوم واکنش داده و باعث اکسیداسیون شود. برای تمیز کردن سطوح لوله از یک حلال مناسب مانند استون یا ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. پس از تمیز کردن، لوله ها را کاملا خشک کنید تا رطوبت باعث اکسیداسیون نشود.
آماده سازی لبه
آماده سازی لبه مناسب برای یک جوش با کیفیت بالا ضروری است. لبههای لولهها باید تا سطح صاف و با زاویهی مورب خاص ماشینکاری شوند. این امر همجوشی خوبی را تضمین می کند و خطر نفوذ ناقص را کاهش می دهد که می تواند اکسیژن را به دام بیاندازد و منجر به اکسیداسیون شود. به عنوان مثال می توان از یک مخروطی V یا U-bevel بسته به ضخامت لوله استفاده کرد.
کنترل اتمسفر جوشکاری
محافظ گاز بی اثر
یکی از موثرترین راه ها برای جلوگیری از اکسیداسیون در حین جوشکاری تیتانیوم استفاده از محافظ گاز بی اثر است. آرگون و هلیوم معمولاً گازهای بی اثر هستند زیرا با تیتانیوم واکنش نمی دهند. در طول جوشکاری، یک جریان مداوم از گاز بی اثر بر روی ناحیه جوش هدایت می شود تا اکسیژن و سایر گازهای واکنش پذیر را جابجا کند.
- جوشکاری TIG: در جوشکاری با گاز خنثی تنگستن (TIG) از الکترود تنگستن برای ایجاد قوس استفاده می شود و حوضچه جوش توسط محافظی از گاز بی اثر محافظت می شود. سرعت جریان گاز باید به دقت تنظیم شود تا از پوشش کامل ناحیه جوش اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، برای لولههای جوش تیتانیوم با دیواره نازک، سرعت جریان گاز 10 تا 15 لیتر در دقیقه ممکن است کافی باشد، در حالی که برای لولههای ضخیمتر، سرعت جریان بالاتر 15 تا 20 لیتر در دقیقه ممکن است مورد نیاز باشد.
- میگ جوشکاری: برای جوشکاری تیتانیوم نیز می توان از جوشکاری با گاز بی اثر فلز (MIG) استفاده کرد. مشابه جوشکاری TIG، از گاز محافظ برای محافظت از حوضچه جوش استفاده می شود. با این حال، جوشکاری MIG نیاز به کنترل دقیق تری از جریان گاز و پارامترهای جوش برای جلوگیری از اکسیداسیون دارد.
گاز پشتیبان
علاوه بر محافظ گاز سمت جلو، یک گاز پشتی نیز برای جوشکاری تیتانیوم ضروری است. گاز پشتی، قسمت پشتی جوش را از اکسیداسیون محافظت می کند. برای تامین گاز پشتی می توان از یک فیکسچر گازی محکم یا یک محافظ عقب استفاده کرد. به عنوان مثال، هنگام جوشکاری aلوله جوش تیتانیوممی توان از یک میله پشتی مسی با کانال های گاز برای اطمینان از عرضه مداوم گاز بی اثر به قسمت پشتی جوش استفاده کرد.
بهینه سازی پارامترهای جوشکاری
جریان و ولتاژ جوشکاری
جریان و ولتاژ جوشکاری باید با دقت انتخاب شوند تا از همجوشی مناسب بدون گرم شدن بیش از حد تیتانیوم اطمینان حاصل شود. جریان جوشکاری بالا می تواند دمای ناحیه جوش را افزایش دهد که به نوبه خود خطر اکسیداسیون را افزایش می دهد. از طرف دیگر، جریان های جوش کم ممکن است منجر به همجوشی ناقص شود. به عنوان مثال، برای یکلوله جوش تیتانیوم Gr12با ضخامت دیواره مشخص، جریان و ولتاژ جوشکاری بهینه را می توان از طریق آزمایش های جوشکاری تعیین کرد.
سرعت جوش
سرعت جوش نیز بر فرآیند اکسیداسیون تاثیر می گذارد. سرعت جوش آهسته می تواند باعث شود که ناحیه جوش برای مدت طولانی تری در معرض جو قرار گیرد و خطر اکسیداسیون را افزایش دهد. با این حال، سرعت جوشکاری سریع ممکن است منجر به همجوشی ناقص شود. بنابراین سرعت جوش باید با توجه به جریان جوش، ولتاژ و ضخامت لوله تنظیم شود.
درمان پس از جوشکاری
کنترل سرعت خنک کننده
پس از جوشکاری، سرعت خنک شدن لوله جوش تیتانیوم باید کنترل شود تا از تشکیل فازهای شکننده جلوگیری شود. سرعت سرد شدن سریع میتواند باعث تنشهای داخلی و ترکخوردگی شود، در حالی که سرعت خنکسازی بسیار آهسته ممکن است باعث رشد لایههای اکسیدی شود. بسته به اندازه و ضخامت لوله از یک روش خنک کننده مناسب مانند خنک کننده هوا یا خنک کننده هوای اجباری استفاده کنید.
درمان سطحی
پس از جوشکاری، سطح لوله جوش تیتانیوم ممکن است هنوز چند لایه اکسید جزئی داشته باشد. برای حذف این اکسیدها و بهبود پوشش سطح می توان از عملیات سطح پس از جوشکاری استفاده کرد. می توان از روش هایی مانند ترشی یا پولیش مکانیکی استفاده کرد. ترشی شامل غوطه ور کردن لوله در یک محلول شیمیایی برای حل کردن لایه های اکسید است، در حالی که پولیش مکانیکی از مواد ساینده برای حذف اکسیدها استفاده می کند.
مطالعه موردی: جلوگیری از اکسیداسیون در لولههای جوش تیتانیوم کالیبر بزرگ
هنگام برخورد بالوله جوش تیتانیوم کالیبر بزرگ، چالش های جلوگیری از اکسیداسیون حتی بیشتر است. سطح بزرگ و ضخامت لوله نیاز به کنترل دقیق تری از جو و پارامترهای جوش دارد.
در یک پروژه اخیر، ما در حال جوشکاری لوله های تیتانیوم با کالیبر بزرگ برای یک کارخانه فرآوری شیمیایی بودیم. برای جلوگیری از اکسیداسیون، از ترکیبی از گاز آرگون با خلوص بالا برای محافظ گاز جلویی و پشتی استفاده کردیم. ما همچنین پارامترهای جوشکاری را بهینه کردیم، از جمله جریان جوش کمتر و سرعت جوش بالاتر برای کاهش حرارت ورودی. پس از جوشکاری، سرعت سرمایش را به دقت کنترل کرده و عملیات سطح پس از جوشکاری را انجام دادیم. در نتیجه، لوله های جوش داده شده دارای کیفیت عالی و بدون هیچ گونه علامت اکسیداسیون قابل مشاهده ای بودند و نیازهای سختگیرانه مشتری را برآورده می کردند.
نتیجه گیری
جلوگیری از اکسیداسیون در حین جوشکاری لوله های جوش تیتانیوم یک فرآیند پیچیده اما حیاتی است. با پیروی از روش های ذکر شده در بالا، از جمله آماده سازی قبل از جوشکاری، کنترل جو جوشکاری، بهینه سازی پارامترهای جوشکاری و عملیات پس از جوشکاری، می توانیم از جوش های با کیفیت بالا با خواص مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی اطمینان حاصل کنیم.
اگر به لوله های جوش تیتانیوم با کیفیت بالا نیاز دارید یا در مورد فرآیند جوشکاری سوالی دارید، لطفاً برای بحث و خرید بیشتر با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه بهترین محصولات و خدمات به شما هستیم.
مراجع
- استاندارد AWS D16.1/D16.1M:20 برای الزامات کیفی جوشکاری هوافضا - جوشکاری فیوژن
- کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME، بخش نهم - شرایط جوشکاری و لحیم کاری