เทคโนโลยีการเชื่อมแผ่นไทเทเนียมและมาตรการทางเทคโนโลยีเพื่อป้องกันรูขุมขน

1. ปัญหามลพิษจากก๊าซ

(1) เตรียมการก่อนการเชื่อม ทำความสะอาดพื้นผิวรอยเชื่อมอย่างเคร่งครัดเพื่อป้องกันการบุกรุกของไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน

(2) เลือกเครื่องวัดการไหลของก๊าซอาร์กอนที่แม่นยำเพื่อควบคุมการไหลของก๊าซ การเลือกอัตราการไหลของก๊าซขึ้นอยู่กับผลการป้องกันที่ดี อัตราการไหลของก๊าซอาร์กอนมีอิทธิพลอย่างมากต่อการป้องกัน อัตราการไหลที่มากเกินไปไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้างชั้นการไหลของอากาศที่มั่นคง แต่กลับก่อให้เกิดการไหลเชี่ยวในพื้นที่ป้องกัน ส่งผลให้ก๊าซที่เป็นอันตรายจมลงในก๊าซหลอมเหลว สระทำให้พื้นผิวการเชื่อมมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็ก หากการไหลของอากาศน้อยเกินไป การป้องกันจะไม่เกิดขึ้น และจะไม่บรรลุผลการป้องกัน เมื่ออาร์กอนไหลในฝากระโปรงลากไม่เพียงพอ รอยเชื่อมจะแสดงสีออกซิเดชันที่แตกต่างกัน

(3) เสริมสร้างการป้องกันการเชื่อม เมื่อทำการเชื่อมจะต้องไม่เคลื่อนปลายลวดเชื่อมออกจากเขตป้องกันอาร์กอน เมื่อส่วนโค้งหักและปลายเชื่อมเสร็จสมบูรณ์ จะต้องป้องกันอาร์กอนต่อไปจนกว่าแนวเชื่อมและโลหะในบริเวณที่ได้รับความร้อนจะเย็นลงเหลือต่ำกว่า 100 องศา จึงจะถอดหัวเชื่อมออกได้

 

2. รอยร้าวในรอยเชื่อม

เมื่อเชื่อมไททาเนียม โอกาสที่จะเกิดรอยแตกร้าวจากความร้อนในรอยเชื่อมจะมีน้อยมาก ทั้งนี้เป็นเพราะมีสิ่งเจือปนเช่น S, P และ C ค่ะแผ่นไทเทเนียมเกรด 5และโลหะผสมไททาเนียมมีขนาดเล็กมากและยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่เกิดจาก S และ P นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะก่อตัวในคริสตัล นอกจากนี้ ช่วงอุณหภูมิการตกผลึกที่มีประสิทธิภาพยังแคบ การหดตัวของไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียมจะมีน้อยเมื่อแข็งตัว และโลหะเชื่อมจะไม่ทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่ร้อน

ในระหว่างการเชื่อมไทเทเนียม รอยแตกเย็นอาจปรากฏขึ้นในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือรอยแตกที่เกิดขึ้นหลายชั่วโมงหรือนานกว่านั้นหลังการเชื่อม ผลการวิจัยพบว่ารอยแตกร้าวประเภทนี้ส่วนใหญ่เกิดจากอิทธิพลของคาร์บอนและไฮโดรเจน และอัตราการเย็นตัวที่มากเกินไป วิธีการป้องกันการแตกร้าวล่าช้าประเภทนี้คือการลดแหล่งที่มาของไฮโดรเจนและคาร์บอนในรอยเชื่อมเป็นหลัก และเพื่อปกป้องและทำความสะอาดบริเวณรอยเชื่อมก่อนการเชื่อมเพื่อป้องกันการปนเปื้อนจากสิ่งสกปรกที่เป็นอันตราย

ประการที่สอง ควรควบคุมอุณหภูมิระหว่างชั้นอย่างเข้มงวด ภายใต้สมมติฐานที่รับประกันว่าจะมีการหลอมละลายที่ดี การเชื่อมโดยใช้ความร้อนต่ำจะถูกใช้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กล่าวคือ อัตราส่วนการหลอมจะลดลง

ใช้ลวดเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก กระแสเชื่อมต่ำ เทคโนโลยีการเชื่อมแบบแคบ และการเชื่อมที่รวดเร็ว ทางที่ดีควรควบคุมอัตราการทำความเย็นที่ประมาณ 100 องศา/วินาที

 

3. ปัญหาความพรุนในรอยเชื่อม

รูพรุนเป็นข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นเมื่อเชื่อมแผ่นไทเทเนียม สาเหตุหลักคือเป็นผลมาจากอิทธิพลของไฮโดรเจน พื้นผิวของแผ่นและวัสดุในการเชื่อมไม่สะอาด ความชื้นและไขมันบนถุงมือของผู้ปฏิบัติงาน ทรายและฝุ่นละอองจากเครื่องบดมุมล้วนเป็นแหล่งของไฮโดรเจน การก่อตัวของรูพรุนในโลหะเชื่อมส่วนใหญ่ส่งผลต่อความแข็งแรงของความล้าของข้อต่อ

มาตรการทางเทคโนโลยีเพื่อป้องกันความพรุนส่วนใหญ่ประกอบด้วย:

(1) ก๊าซนีออนป้องกันควรมีความบริสุทธิ์ และความบริสุทธิ์ไม่ควรต่ำกว่า 99.99% ท่อนำอากาศควรเป็นท่อพลาสติกเสริมแรง และไม่ควรใช้ท่อยาง

(2) ขจัดอินทรียวัตถุ เช่น น้ำมันตะกรันบนพื้นผิวของการเชื่อมและพื้นผิวของลวดเชื่อมให้หมดจด

(3) ใช้การป้องกันก๊าซที่ดีกับบ่อหลอมเหลว ควบคุมการไหลและความเร็วของก๊าซอาร์กอน และป้องกันไม่ให้การไหลเชี่ยวส่งผลต่อผลการป้องกัน

(4) เลือกพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมอย่างเหมาะสม เพิ่มเวลาการคงตัวของโลหะเชื่อมในสระหลอมเหลว และทำให้ฟองอากาศหลุดออกไป ซึ่งสามารถลดความพรุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(5) ใช้ความร้อนเล็กน้อยในระหว่างการเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเชื่อมอาร์กอาร์กอนแบบพัลส์ ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงความเป็นพลาสติกของข้อต่อ ลดความร้อนสูงเกินไปและเม็ดหยาบ ลดการเสียรูป แต่ยังเพิ่มความลึกของการเจาะและลดการสร้างรูขุมขนอีกด้วย

 

4. การเตรียมตัวก่อนการเชื่อม

ในสถานที่เชื่อมของแผ่นไทเทเนียมเกรด 5 ควรแยกพื้นที่แยกต่างหาก และไม่อนุญาตให้ผู้ที่ไม่ใช่มืออาชีพเข้าไปเพื่อปกป้องความสะอาดของพื้นที่ ช่างเชื่อมทุกคนควรสวมชุดทำงานที่สะอาด ถุงมือถักหรือถุงมือหนังแกะแบบบาง และห้ามสวมถุงมือผ้าฝ้าย ลงในถังสำหรับการเชื่อมและรองเท้าควรคลุมด้วยรองเท้า

พื้นผิวด้านในและด้านนอกภายในระยะ 50 มม. ทั้งสองด้านของร่องและพื้นผิวของลวดเชื่อมควรทำความสะอาดด้วยน้ำมัน และควรกำจัดฟิล์มออกไซด์ เสี้ยน และข้อบกพร่องของพื้นผิวออกด้วยวิธีทางกล เช่น ลวดสเตนเลสออสเทนนิติกตะไบละเอียด แปรงและคัตเตอร์มิลลิ่ง เครื่องมือทำความสะอาดควรทุ่มเทและรักษาความสะอาด พื้นผิวหลังการทำความสะอาดเชิงกลควรล้างไขมันด้วยอะซิโตนหรือเอทานอลที่ปราศจากซัลเฟอร์ก่อนทำการเชื่อม ห้ามใช้ตัวทำละลายคลอไรด์เช่นไตรคลอเอทิลีนและคาร์บอนเตตราคลอไรด์โดยเด็ดขาด และไม่อนุญาตให้ติดเส้นใยฝ้ายกับพื้นผิวร่อง ตามข้อกำหนดทางเทคนิค ก่อนการเชื่อม การทดสอบ "Feraline" เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมการเชื่อม และการทดสอบมลพิษ "ไอออนเหล็ก" เกิดขึ้นรอบ ๆ การเชื่อม และการเชื่อมจะดำเนินการหลังจากผ่านการทดสอบเท่านั้น

คุณภาพการทำความสะอาดจะส่งผลโดยตรงต่อการเกิดรอยแตกร้าวจากการเชื่อม เมื่อคุณภาพการทำความสะอาดไม่ดี ชั้นของชั้นดูดซับอากาศสีขาวนวลจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะฐานและลวดเชื่อม ส่งผลให้เกิดรอยแตกและรูพรุนในการเชื่อม ดังนั้นควรใส่ใจเมื่อทำความสะอาดจุดต่อไปนี้:

① ใช้การดองก่อน สารละลายสำหรับการดองคือ 2%~4%HF+30%~40%HN03+H20 (สมดุล) สุดท้ายล้างออกด้วยน้ำสะอาดและแห้ง และขัดด้วยอะซิโตนหรือแอลกอฮอล์ก่อนการเชื่อม

โดยทั่วไปแล้วลวดเชื่อมจะต้องถูกดีไฮโดรจีเนตหลังจากการดอง จากนั้นจึงล้างจาระบีด้วยอะซิโตนก่อนการเชื่อม

3 ห้ามมิให้ใช้ออกไซด์ในการล้างไขมันโดยเด็ดขาด

④ อย่าสวมถุงมือยางเมื่อทำความสะอาด เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาระหว่างยางกับตัวทำละลายล้างไขมัน และทำให้เกิดรูขุมขนในแนวเชื่อม

⑤ รอยเชื่อมหลังจากทำความสะอาด

จะต้องเชื่อมทันทีและไม่ควรทิ้งไว้เป็นเวลานาน (โดยทั่วไปไม่เกิน 4 ชั่วโมง) ไม่เช่นนั้นจะต้องทำความสะอาดอีกครั้งตามขั้นตอนก่อนหน้า

ฝาครอบป้องกันที่ใช้เชื่อมไททาเนียมมีความสำคัญมาก ช่างเชื่อมที่มีทักษะไม่มีฝาครอบป้องกันที่ดี แม้ว่าการเชื่อมจะเชื่อมอย่างสวยงาม แต่หลังจากการเชื่อมก็จะถูกออกซิไดซ์และเปลี่ยนสีโดยสิ้นเชิง การเชื่อมนี้ยังไม่ผ่านการรับรองและจะถูกกำจัดทิ้ง

5. ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับการปฏิบัติงานของการเชื่อมอาร์กอนอาร์กอนทังสเตนด้วยตนเองด้วยไทเทเนียม

1) ในระหว่างการเชื่อมอาร์กอนอาร์กแบบแมนนวล ควรรักษามุมรวมขั้นต่ำ (10~15 องศา) ระหว่างลวดเชื่อมและแนวเชื่อมให้ไกลที่สุด ลวดเชื่อมจะถูกป้อนเข้าไปในสระหลอมเหลวอย่างราบรื่นและสม่ำเสมอตลอดแนวด้านหน้าของสระหลอมเหลว และปลายลวดเชื่อมจะต้องไม่เคลื่อนออกจากเขตป้องกันอาร์กอน

2) ในระหว่างการเชื่อม หัวเชื่อมโดยทั่วไปจะไม่แกว่งไปด้านข้าง เมื่อจำเป็นต้องสวิง ความถี่ควรต่ำ และช่วงสวิงไม่ควรใหญ่เกินไป เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อการป้องกันก๊าซอาร์กอน

3) เมื่อส่วนโค้งหักและตะเข็บเชื่อมเสร็จสิ้น ควรป้องกันแก๊สอาร์กอนต่อไปจนกว่าตะเข็บเชื่อมและโลหะในบริเวณที่ได้รับความร้อนจะเย็นลงเหลือต่ำกว่า 100 องศา จึงถอดหัวเชื่อมออก

4) คุณภาพการทำความสะอาดจะส่งผลโดยตรงต่อการเกิดรอยแตกร้าวจากการเชื่อม เมื่อคุณภาพการทำความสะอาดไม่ดี จะมีชั้นของชั้นดูดซับอากาศสีขาวนวลเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะฐานและลวดเชื่อม ส่งผลให้เกิดรอยแตกและรูพรุนจากการเชื่อม

 

6. พื้นฐานสำหรับการเลือกพารามิเตอร์กระบวนการ

1) หากกระแสการเชื่อมสูง การเชื่อมจะราบรื่นมาก แต่เม็ดของตะเข็บเชื่อมนั้นหยาบและประสิทธิภาพไม่ดี และมีแนวโน้มที่จะเกิดความเค้นตกค้างขนาดใหญ่รอบตะเข็บเชื่อม ดังนั้นควรควบคุมขีดจำกัดบนของกระแสเชื่อม เมื่อพิจารณากระแสของรอยเชื่อมเนื้อของแผ่นปิด ครั้งแรกคือการละลายในตัวเอง และครั้งที่สองคือการเติมลวด กระแสเชื่อมคือ 130-140A

2) การเลือกแรงดันไฟฟ้าส่วนโค้ง จริงๆ แล้วแรงดันไฟฟ้าส่วนโค้งนั้นมีไว้เพื่อเลือกความยาวของส่วนโค้ง เครื่องเชื่อมอาร์กอาร์กอนที่ใช้กันทั่วไปไม่มีปุ่มเลือกแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นควรรักษาส่วนโค้งให้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าของอาร์กระหว่าง 14-16V

3) ความเร็วในการเชื่อม ไทเทเนียมมีค่าการนำความร้อนต่ำในระหว่างการเชื่อม ดังนั้นกระแสและความเร็วจะต้องเข้ากันได้ดี ไม่เช่นนั้นฟิวชั่นจะไม่ดี หลังการทดสอบ เมื่อกระแสการเชื่อมอยู่ที่ 130-140A ความเร็วในการเชื่อมคือ 160-170 มม./นาที ซึ่งเหมาะสมกว่า

4) การหาอัตราการไหลของอาร์กอน

ไททาเนียมจะต้องได้รับการระบายความร้อนในบรรยากาศป้องกันอาร์กอนภายใน 100 มม. จากโซนการเชื่อมด้านหลังสระหลอมเหลว (รวมถึงด้านหน้าและด้านหลังของแนวเชื่อมและโซนที่ได้รับความร้อน) ในระหว่างการเชื่อม มิฉะนั้น แนวเชื่อมจะถูกออกซิไดซ์และเปลี่ยนสี ซึ่งจะทำให้การเสื่อมสภาพ ประสิทธิภาพของมัน หลังจากการทดสอบและปรับแต่งภาคสนาม อัตราการไหลของอาร์กอนสุดท้ายที่กำหนดคือ: 10-11ลิตร/นาทีสำหรับหัวฉีด, 12-13ลิตร/นาทีสำหรับฝาครอบ และ 3-5ลิตร/นาทีสำหรับด้านหลัง .

5) การเชื่อมอาร์กอนอาร์กแผ่นไทเทเนียมเกรด 5 ใช้แหล่งพลังงานการเชื่อมอาร์กอนอาร์กอน DC ที่มีลักษณะภายนอกลดลงและการจุดระเบิดอาร์กความถี่สูง ปลายเสาทังสเตนควรบดให้เป็นรูปทรงกรวยและใช้การเชื่อมแบบแบนในแนวนอน หัวเชื่อมควรจ่ายแก๊สไว้ล่วงหน้า และควรใช้อุปกรณ์ลดทอนกระแสไฟฟ้าและอุปกรณ์ป้องกันการหน่วงก๊าซเมื่ออาร์คดับลง เวลาส่งก๊าซล่าช้าไม่ควรน้อยกว่า 15 วินาทีเพื่อป้องกันไม่ให้รอยเชื่อมถูกออกซิไดซ์และปนเปื้อน

 

7. การประกอบ

เพื่อลดความผิดปกติของการเชื่อม จำเป็นต้องมีการเชื่อมแทคก่อนการเชื่อม การเชื่อมแทคควรใช้วัสดุการเชื่อมและกระบวนการเชื่อมเดียวกันกับการเชื่อมอย่างเป็นทางการ กล่าวคือ ลวดเชื่อม พารามิเตอร์กระบวนการเชื่อม และเงื่อนไขการป้องกันก๊าซที่ใช้ควรเหมือนกับของข้อต่อการเชื่อม ก่อนการเชื่อม ให้ขจัดชั้นออกไซด์ คราบน้ำมัน ความชื้น สนิม ฯลฯ บนพื้นผิวของลวดเชื่อม ร่องเชื่อม และระยะ 20 มม. ทั้งสองด้านออก และควรทำการเชื่อมโดย ช่างเชื่อมที่มีคุณสมบัติเหมาะสม 10-15มม. ระยะห่างคือ 100-150 มม. และความสูงไม่ควรเกิน 1/3 ของความหนาของผนัง ช่องว่าง 0-1 มม. ขอบทื่อ 0-1.0 มม.