Vorsichtsmaßnahmen beim Schweißen von Gr9-Titan-geschweißten Rohren

1. Gr9-Titan-Schweißbarkeitsanalyse

Titan ist ein aktives Metall, das bei Raumtemperatur einen dichten Oxidfilm bildet und so eine hohe Stabilität und Korrosionsbeständigkeit beibehält. Oberhalb von 540 °C ist der gebildete Oxidfilm nicht dicht. Titan reagiert bei hohen Temperaturen schnell mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff: schnelle Wasserstoffaufnahme über 300 °C, Sauerstoff- und Stickstoffaufnahme beginnt über 400 °C, schnelle Sauerstoffaufnahme über 600 °C und schnelle Stickstoffaufnahme über 700 °C. Gelöster Sauerstoff und Stickstoff verringern die Plastizität und Zähigkeit von Titan; Gelöster Wasserstoff erhöht die Sprödigkeit. Kohlenstoff löst sich interstitiell auf, was die Festigkeit verbessert, aber die Plastizität verringert. Wenn der Kohlenstoffgehalt die Löslichkeitsgrenze überschreitet, bildet sich hartes und sprödes TiC, das in einem Netzwerk verteilt ist und zur Rissbildung neigt. Darüber hinaus ist der Schmelzpunkt von Titan hoch, während seine spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit gering sind, sodass die Abkühlung langsam erfolgt und die Wärmeeinflusszone lange Zeit auf hoher Temperatur bleibt, wodurch es leicht zu Überhitzung und Vergröberung der Körner kommt. Um die Leistung der Schweißverbindung sicherzustellen, muss das Eindringen von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff kontrolliert werden und die Temperatur der Schweißverbindung muss kontrolliert werden. Argon ist ein Edelgas, das weder mit Titan eine feste Lösung bildet noch mit anderen Elementen reagiert. Daher eignet sich das Argon-Lichtbogenschweißen für Titan, die Reinheit des Argons muss jedoch sehr hoch sein, im Allgemeinen 99,99 Prozent oder mehr.

2. Schweißvorbereitung

Schweißort und Umgebung:Die Schweißumgebung sollte sauber, rauchfrei, staubfrei und unabhängig sein. Schweißen darf nicht durchgeführt werden, wenn die Windgeschwindigkeit 1,5 m/s übersteigt, die relative Luftfeuchtigkeit 80 Prozent übersteigt, die Temperatur unter 5 °C liegt oder bei Regen und Schnee ohne Schutz. In Stahlkonstruktionswerkstätten sollte der Titanschweißbereich vom Stahlkonstruktionsbereich getrennt werden, um eine Kontamination durch Eisenpulver und andere schädliche Verunreinigungen zu verhindern. Das Schweißen sollte in der Nähe von Lüftungsöffnungen und offenen Türen und Fenstern erfolgen und die Baustelle sollte mit Gummimatten gepflastert sein.

Schutzhülle:Um Titan in der Hochtemperaturzone (über 200 °C) vollständig durch Argon zu schützen, muss eine Schutzabdeckung mit guter Wirkung und bequemer Bedienung hergestellt werden. Da Argon schwerer als Luft ist, kann oben in der Abdeckung eine Öffnung für den Betrieb vorgesehen werden.

Fasenbearbeitung:Fasen sollten mit Werkzeugen wie Anfasmaschinen, pneumatischen Innenschleifern und Schleif- und Polierscheiben aus Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid bearbeitet werden. Langsam verarbeiten (oder Kühlwasser verwenden), damit die Temperatur nicht zu hoch wird. Die abgeschrägte Oberfläche sollte flach und glatt sein, ohne Risse, Laminierungen, Einschlüsse, Grate, fliegende Kanten oder Oxidationsfarbe; Die Oberfläche der Fase und innerhalb von 30 mm auf beiden Seiten sollte silber-weiß mit metallischem Glanz sein.

Reinigung:Reinigen Sie den Schweißdraht, die Fasenfläche und beide Seiten innerhalb von 20 mm. Verwenden Sie je nach Grad der Oberflächenverschmutzung eine Entfettung, eine mechanische Reinigung oder eine chemische Reinigung; Für die mechanische Reinigung kann eine Edelstahldrahtbürste verwendet werden. Reinigen Sie die Nut und den Draht vor dem Schweißen mit Aceton oder wasserfreiem Ethanol und anderen Lösungsmitteln. Berühren Sie sie nach der Reinigung nicht mit der Hand. Innerhalb von 4 Stunden schweißen, bei Zeitüberschreitung erneut reinigen. Sauberer Schweißdraht sollte nicht auf den Boden geworfen, sondern in einen sauberen Behälter gelegt werden, um eine erneute Kontamination zu verhindern.

3. Schweißen

Bewertung des Schweißprozesses:Die Bewertung des Schweißprozesses erfolgt gemäß NB/T 47014 für Titanrohrmaterial unter Verwendung von Argon-Lichtbogenschweißen mit Hochfrequenzlichtbogen und reinem Argon (99,99 Prozent Ar).

Scheibenkorrosionstest:Eine geschweißte Titanrohrprobe wird in Scheiben geschnitten und 24 Stunden lang in 30-prozentiger Schwefelsäure (kochend) eingeweicht. Die Ergebnisse zeigen, dass die silber-weiße Schweißnaht nur leichte Korrosion aufweist, während die blauen und gold-gelben Schweißbereiche stark korrodiert sind, was bestätigt, dass ein angemessener Schutz beim Schweißen für die Korrosionsbeständigkeit unerlässlich ist.

Schweißen von Titanspulen:Die Spule kann auf drehbaren Stützrädern platziert und während des Schweißens gedreht werden. Gerade Rohre werden in zwei Lagen gruppiert und verschweißt. Beim Bodenschweißen wird im Rohr ein reiner Argonschutz verwendet (zuerst 10–15 Minuten lang Argon einströmen lassen, um die Luft zu entfernen). Nachdem alle geschweißten Anschlüsse den Boden erreicht haben, wird das Deckelschweißen mit Argonschutz im Inneren des Rohrs und einer Schutzabdeckung außen durchgeführt. Während des Schweißens muss die Temperatur des Titanrohrs jederzeit unter 200 °C gehalten werden.

Häufig gestellte Fragen

Warum ist die Argonabschirmung beim Titanschweißen von entscheidender Bedeutung?Titan absorbiert oberhalb von 400 °C schnell Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, was die Plastizität und Zähigkeit verringert.

Welche Argonreinheit ist erforderlich?Im Allgemeinen 99,99 Prozent oder mehr.

Welche Farbe soll die Schweißnaht haben?Silber-weiß; Blau oder Gold-Gelb weist auf unzureichenden Schutz und schlechte Korrosionsbeständigkeit hin.

Welche Temperatur muss beim Schweißen kontrolliert werden?Die Rohrtemperatur sollte jederzeit unter 200 °C gehalten werden.

Warum müssen die Verbindungsflächen und der Zusatzdraht vor dem Schweißen gereinigt werden?Öl-, Fett-, Feuchtigkeits-, Staub- und Eisenverunreinigungen auf der Fase oder dem Draht führen Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in das Schweißbad. Diese Zwischenräume verspröden die Verbindung und verringern ihre Korrosionsbeständigkeit. Daher müssen die Fasenzone und der Draht unmittelbar vor dem Schweißen entfettet und gereinigt und mit sauberen Handschuhen angefasst werden.

Wie wird die Qualität der Abschirmung nach jedem Durchgang überprüft?Die Schweißnaht und die Hitzeeinflusszone werden nach jedem Durchgang auf Farbe geprüft. Silber-Weiß ist das Ziel; Wenn blaues, graues oder pulverförmiges weißes Oxid auftritt, hat die Abschirmung versagt und die kontaminierte Schicht muss vor dem erneuten Schweißen mit verbesserter Argonabdeckung ausgeschliffen werden.