Ako dodávateľ titánových zváracích rúrok chápem zásadný význam prevencie oxidácie počas procesu zvárania. Oxidácia môže výrazne zhoršiť kvalitu titánových zváracích rúr, čo vedie k zníženiu mechanických vlastností, zníženiu odolnosti proti korózii a celkovo kratšej životnosti. V tomto blogu sa podelím o niekoľko účinných metód na zabránenie oxidácii počas zvárania titánových zváracích rúr.
Pochopenie oxidačného mechanizmu titánu
Titán je vysoko reaktívny kov, najmä pri zvýšených teplotách. Keď je titán počas zvárania vystavený pôsobeniu kyslíka, dusíka alebo vodíka, môže na povrchu vytvárať oxidy, nitridy a hydridy. Tieto zlúčeniny môžu spôsobiť krehkosť, pórovitosť a praskanie vo zvare, čo ohrozuje integritu potrubia. Rýchlosť oxidácie titánu sa zvyšuje exponenciálne s teplotou, preto je dôležité kontrolovať teplotu a okolitú atmosféru počas zvárania.
Príprava pred zváraním
Čistenie materiálu
Pred zváraním musia byť povrchy titánových zváracích rúr dôkladne očistené. Akékoľvek nečistoty ako olej, mastnota, špina alebo oxidové vrstvy môžu počas zvárania reagovať s titánom a podporovať oxidáciu. Na čistenie povrchu potrubia použite vhodné rozpúšťadlo, ako je acetón alebo izopropylalkohol. Po vyčistení potrubia dôkladne vysušte, aby vlhkosť nespôsobila oxidáciu.
Príprava okrajov
Správna príprava hrán je nevyhnutná pre kvalitný zvar. Okraje rúr by mali byť opracované do hladkej povrchovej úpravy so špecifickým uhlom skosenia. To zaisťuje dobrú fúziu a znižuje riziko neúplného prieniku, ktorý môže zachytávať kyslík a viesť k oxidácii. V závislosti od hrúbky potrubia je možné použiť napríklad skosenie V alebo U.
Kontrola zváracej atmosféry
Ochrana proti inertnému plynu
Jedným z najúčinnejších spôsobov, ako zabrániť oxidácii pri zváraní titánu, je použitie ochrany inertným plynom. Argón a hélium sú bežne používané inertné plyny, pretože nereagujú s titánom. Počas zvárania je kontinuálny prúd inertného plynu nasmerovaný na oblasť zvaru, aby sa vytlačil kyslík a iné reaktívne plyny.
- Zváranie TIG: Pri zváraní volfrámovým inertným plynom (TIG) sa na vytvorenie oblúka používa volfrámová elektróda a zvarový kúpeľ je chránený štítom z inertného plynu. Prietok plynu by mal byť starostlivo nastavený, aby sa zabezpečilo úplné pokrytie oblasti zvaru. Napríklad pre tenkostenné titánové zváracie rúry môže postačovať prietok plynu 10 - 15 litrov za minútu, zatiaľ čo pre hrubšie rúry môže byť potrebný vyšší prietok 15 - 20 litrov za minútu.
- Zváranie MIG: Zváranie kovov v inertnom plyne (MIG) možno použiť aj na zváranie titánu. Podobne ako pri TIG zváraní sa na ochranu zvarového kúpeľa používa ochranný plyn. MIG zváranie však vyžaduje presnejšiu kontrolu prietoku plynu a parametrov zvárania, aby sa zabránilo oxidácii.
Záložný plyn
Pri zváraní titánu je okrem predného a bočného plynového tienenia potrebný aj podporný plyn. Podkladový plyn chráni zadnú stranu zvaru pred oxidáciou. Na dodávanie podporného plynu možno použiť plynotesný prípravok alebo vlečný štít. Napríklad pri zváraní aTitánová zváracia rúrkamožno použiť medenú nosnú tyč s plynovými kanálikmi, aby sa zabezpečilo nepretržité privádzanie inertného plynu na zadnú stranu zvaru.
Optimalizácia parametrov zvárania
Zvárací prúd a napätie
Zvárací prúd a napätie by mali byť starostlivo zvolené, aby sa zabezpečilo správne spojenie bez prehriatia titánu. Vysoké zváracie prúdy môžu zvýšiť teplotu zvarovej oblasti, čo následne zvyšuje riziko oxidácie. Na druhej strane nízke zváracie prúdy môžu viesť k neúplnému roztaveniu. Napríklad pre aGr12 titánová zváracia rúrkapri určitej hrúbke steny je možné pomocou zváracích skúšok určiť optimálny zvárací prúd a napätie.
Rýchlosť zvárania
Rýchlosť zvárania ovplyvňuje aj oxidačný proces. Nízka rýchlosť zvárania môže spôsobiť, že oblasť zvaru bude dlhší čas vystavená atmosfére, čím sa zvyšuje riziko oxidácie. Vysoká rýchlosť zvárania však môže viesť k neúplnému roztaveniu. Preto by mala byť rýchlosť zvárania nastavená podľa zváracieho prúdu, napätia a hrúbky potrubia.
Ošetrenie po zváraní
Ovládanie rýchlosti chladenia
Po zváraní by sa mala regulovať rýchlosť chladenia titánovej zváracej rúrky, aby sa zabránilo tvorbe krehkých fáz. Rýchla rýchlosť ochladzovania môže spôsobiť vnútorné pnutie a praskanie, zatiaľ čo veľmi pomalá rýchlosť ochladzovania môže podporovať rast oxidových vrstiev. Použite vhodný spôsob chladenia, ako je chladenie vzduchom alebo chladenie núteným vzduchom, v závislosti od veľkosti a hrúbky potrubia.
Povrchová úprava
Po zváraní môže povrch titánovej zváracej rúrky stále obsahovať malé vrstvy oxidu. Na odstránenie týchto oxidov a zlepšenie povrchovej úpravy je možné použiť povrchovú úpravu po zváraní. Môžu sa použiť metódy ako morenie alebo mechanické leštenie. Morenie zahŕňa ponorenie potrubia do chemického roztoku na rozpustenie oxidových vrstiev, zatiaľ čo mechanické leštenie používa abrazívne materiály na odstránenie oxidov.
Prípadová štúdia: Prevencia oxidácie vo veľkokalibrových titánových zváracích rúrach
Pri rokovaní sVeľkokalibrová titánová zváracia rúrka, výzvy na predchádzanie oxidácii sú ešte väčšie. Veľký povrch a hrúbka rúry vyžadujú presnejšiu kontrolu zváracej atmosféry a parametrov.
V nedávnom projekte sme zvárali veľkokalibrové titánové rúry pre chemický spracovateľský závod. Aby sme zabránili oxidácii, použili sme kombináciu vysoko čistého argónového plynu na predné a zadné tienenie plynu. Optimalizovali sme aj parametre zvárania, vrátane nižšieho zváracieho prúdu a vyššej rýchlosti zvárania, aby sme znížili tepelný príkon. Po zváraní sme starostlivo kontrolovali rýchlosť ochladzovania a vykonali po zváraní povrchovú úpravu. Vďaka tomu mali zvárané rúry vynikajúcu kvalitu bez viditeľných známok oxidácie a spĺňali prísne požiadavky zákazníka.
Záver
Zabránenie oxidácii počas zvárania titánových zváracích rúr je zložitý, ale rozhodujúci proces. Dodržiavaním vyššie uvedených metód, vrátane predzváracej prípravy, kontroly zváracej atmosféry, optimalizácie parametrov zvárania a úpravy po zváraní, môžeme zabezpečiť vysokokvalitné zvary s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami a odolnosťou proti korózii.
Ak potrebujete vysokokvalitné titánové zváracie rúry alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa procesu zvárania, neváhajte nás kontaktovať pre ďalšiu diskusiu a obstarávanie. Zaviazali sme sa poskytovať vám tie najlepšie produkty a služby.
Referencie
- Štandard AWS D16.1/D16.1M:20 pre požiadavky na kvalitu zvárania v leteckom priestore – tavné zváranie
- ASME Kód kotla a tlakovej nádoby, oddiel IX – Kvalifikácia na zváranie a tvrdé spájkovanie