تکنیک های جوشکاری لوله تیتانیوم: TIG، اوربیتال، پرتو الکترونی و لیزر

چرا جوش لوله تیتانیوم به کنترل کامل جو نیاز دارد؟

جوشکاری لوله تیتانیوم در خطوط هیدرولیک و سوخت هوافضا، لوله کشی فرآیندهای شیمیایی، سیستم های خنک کننده آب دریا و مهندسی دریایی استفاده می شود. تیتانیوم نزدیک به 1668 درجه سانتیگراد ذوب می شود، تقریبا 200 درجه سانتیگراد بالاتر از فولاد کربنی، و پایداری شیمیایی خوبی دارد فقط به این دلیل که یک لایه نازک اکسید از سطح محافظت می کند. هنگامی که فلز مذاب می شود یا در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد گرم می شود، این محافظ از بین می رود و فلز اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و کربن را از هوا جذب می کند. نتیجه یک ناحیه سخت و شکننده، یک رنگ حرارتی رنگی و یک مفصل است که می تواند در کسری از استحکام فلز اصلی از کار بیفتد.

نتیجه طراحی فرآیند ساده است: حوضچه جوش، سیم پرکننده داغ و مهره خنک کننده باید با گاز بی اثر محافظت شوند تا زمانی که اتصال به حدود 427 درجه سانتیگراد برسد.

مقایسه فرآیندهای جوشکاری

جوشکاری قوسی تنگستن گاز همچنان روش استاندارد تولید باقی می‌ماند، زیرا در برابر تغییرات تناسب-متحمل است و به راحتی محافظت می‌شود. Orbital TIG همان فیزیک را با سر بسته، جریان قابل برنامه ریزی و سرعت چرخش خودکار می کند، که تغییرات اپراتور را در طول لوله های طولانی حذف می کند. جوشکاری پرتوی الکترونی عمیق‌ترین نفوذ را با باریک‌ترین ناحیه تحت تأثیر حرارت ایجاد می‌کند، اما محفظه خلاء آن را به قسمت‌هایی که متناسب با محفظه است محدود می‌کند. جوش لیزری بالاترین سرعت سفر و ورودی گرمای بسیار کمی را ارائه می دهد، بنابراین به طور گسترده برای لوله ابزار با دیوار نازک و برای جوش های خطی روی لوله های مسطح یا پروفیل استفاده می شود. پاشش پودر بر روی سطح لوله، که گاهی اوقات به عنوان یک روش تعمیر فیوژن توصیف می شود، در واقع یک عملیات ترمیم روکش یا افزودنی است تا فرآیند اتصال لوله و نباید با جوشکاری یک اتصال لب به لب اشتباه شود.

آماده سازی مفصل، تمیز کردن و تناسب-

مربع لوله را برش دهید؛ حداکثر شکاف 0.1-0.2 میلی متر و ضخامت زمین 1-1.5 میلی متر برای دیوار تا 3 میلی متر طبیعی است.

سوراخ های برش و لایه سرد کار شده را با یک اسکراپر کاربید که فقط روی تیتانیوم استفاده می شود، جدا کنید، نه با ابزار فولاد کربنی.

چربی را با استون یا یک حلال تایید شده پاک کنید، سپس محل اتصال و 25 میلی متر از هر طرف را پاک کنید تا یک پارچه سفید تمیز باقیمانده ای را نشان ندهد.

هرگز مفصل تمیز شده را با دستان خالی لمس نکنید. روغن های انگشتی کربنی را معرفی می کنند که تخلخل ایجاد می کند.

از یک برس سیمی فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم اختصاصی استفاده کنید که از سایر فلزات عاری از آلودگی باشد.

پذیرش محافظ، پاکسازی و رنگ حرارتی

آرگون با حداقل خلوص 99.99 درصد با نقطه شبنم زیر 40- درجه سانتیگراد، گاز محافظ و تصفیه استاندارد است. داخل لوله را قبل از ضربه زدن به قوس تمیز کنید و سطح اکسیژن داخلی را در حین جوشکاری پایین نگه دارید. خواندن باقیمانده اکسیژن حدود 50 ppm یا کمتر، هدف معمول برای مفاصل بحرانی است. سپر انتهایی باید مهره خنک کننده را بپوشاند و در قسمت های ضخیم تر از یک محافظ پشتی یا محفظه کامل استفاده می شود تا قسمت ریشه نیز محافظت شود.

صلاحیت، آزمایش و کنترل کیفیت جوش

جوشکاری تولید باید از یک روش واجد شرایط پیروی کند. اتصالات لوله و ورق لوله معمولاً طبق بخش IX دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME واجد شرایط هستند، در حالی که ساخت هوافضا از AWS D17.1 پیروی می کند. انتخاب فلز پرکننده از AWS A5.16 یا ISO 24034 پیروی می کند: ERTi-2 برای لوله بدون آلیاژ درجه 2، ERTi-5 برای Ti-6Al-4V، و ERTi-7 دارای پالادیوم برای عملکرد خوردگی بالاتر. خود لوله پایه معمولاً به ASTM B338 برای سرویس مبدل حرارتی و کندانسور یا ASTM B861 برای لوله سفارش داده می شود.

بازرسی ترکیبی از معاینه بصری رنگ مهره و مشخصات، آزمایش نافذ رنگ یا فلورسنت نافذ، معاینه رادیوگرافی در جایی که هندسه اجازه می دهد، و آزمایش فشار هیدرواستاتیک یا پنوماتیک مجموعه کامل شده است. در کارهای حیاتی، تست‌های خمشی و کششی مخرب بر روی کوپن‌های صلاحیت رویه تأیید می‌کنند که اتصال قبل از رها شدن مسیر به تولید به استحکام لازم می‌رسد.

سوالات متداول

س: چرا جوشکاری لوله تیتانیوم دانه های رنگی تولید می کند؟
رنگ ها لایه های اکسید نازکی هستند که در دماهای مختلف تشکیل می شوند. نقره یا نی روشن نشان می دهد که محافظ نگه داشته شده و مفصل تمیز می ماند. آبی تیره، بنفش یا خاکستری به این معنی است که اکسیژن و نیتروژن جذب شده اند و این اتصالات به دلیل سخت و شکننده شدن فلز رد می شوند.

س: آیا می توان لوله تیتانیوم را در هوای آزاد جوش داد؟
بله، با یک سپر عقبی که مهره خنک کننده را می پوشاند و یک پاکسازی داخلی. سپر باید روی جوش باقی بماند تا دما به کمتر از 427 درجه سانتیگراد برسد، که در عمل به معنای یک سپر طولانی دنباله دار یا یک نازل محافظ ثانویه است.

س: کدام فلز پرکننده باید انتخاب شود؟
پرکننده را با لوله پایه مطابقت دهید. ERTi-2 با لوله بدون آلیاژ درجه 2، ERTi-5 با لوله Ti-6Al-4V، و ERTi-7 که در آن افزودن پالادیوم برای خدمات خورنده مورد نیاز است استفاده می شود. ترکیب پرکننده در AWS A5.16 و ISO 24034 مشخص شده است.

س: آیا قبل از جوشکاری لوله تیتانیوم به پیش گرمایش نیاز است؟
به طور کلی خیر تیتانیوم برای ضخامت دیواره های معمولی نیازی به گرمایش ندارد و حرارت دادن آن در هوا خطر آلودگی را افزایش می دهد. گرمای ورودی در عوض از طریق جریان، سرعت سفر و دمای بین گذر کنترل می شود تا منطقه باریک بماند.

س: چه چیزی باعث تخلخل در جوش لوله تیتانیوم می شود؟
تقریباً همیشه آلودگی: مایع برش باقیمانده، رطوبت در گاز پاک‌کننده، سیم پرکننده نا تمیز، یا هوای وارد شده به داخل دستگاه تصفیه که خیلی ضعیف است. تمیزی مفصل و سطح پایین اکسیژن داخلی تایید شده راه حل های عملی هستند.

س: چگونه یک جوش لوله تیتانیوم تکمیل شده بازرسی می شود؟
بررسی بصری رنگ و پروفیل، تست نفوذ، معاینه رادیوگرافی در جایی که اجازه دسترسی را می دهد، و تست فشار مجموعه. کوپن های صلاحیت رویه برای اثبات استحکام مفصل قبل از انتشار آزمایش خم و کشش می شوند.