における挑戦チタンおよびチタン合金の溶接それは「溶接」という行為自体にあるのではなく、材料が反応性ガスに対して極度に敏感であることにあります。認定されたチタン溶接は、材料科学、ガスシールド、溶接手順の認定を組み合わせた効果を伴う体系的なエンジニアリングの取り組みです。そのために支払われる保険料は、本質的に「高温ゾーンの無酸素環境」を確保するためのコストを表します。-
01 メカニズム:
高温での化学反応性 室温では、チタンはその安定性を維持するために緻密な表面酸化膜に依存しています。溶接中の熱サイクルにより温度が約 400 度を超えると、チタンは酸素と窒素を大幅に吸収し始めます。 600 度を超えると水素を吸収し、TiO2、TiN、TiH2 などの脆い化合物を形成します。さらに重要なのは、酸素、窒素、水素-格子間元素-がチタン結晶格子に溶解し、格子歪みを引き起こすことです。これにより、硬度が急激に増加し、延性が急激に低下します。伸びは母材金属の約 20% から 2% 未満に減少する可能性があり、水素脆化や遅れ亀裂を引き起こす可能性もあります。したがって、チタン溶接では、保護は溶融池自体に限定されず、350 度を超える熱影響部全体に広がります。-
02 保護システム:
三層ガス保護システムは、純アルゴンを使用して 3 層の保護を確立します。溶接トーチ ノズルは溶融池の前面を保護します。トレーリングシールドは前面保護の持続時間を延長します。バックパージにより溶接の根元が保護されます。必要に応じて、アルゴン充填チャンバーまたは局所密閉チャンバーを使用して環境を隔離します。{2}}ガス仕様に関しては、アルゴンの体積純度は 99.99% (グレード 1 純度) 以上である必要があります。航空宇宙および医療用インプラント-のグレード要件では、99.999% 以上の純度、-40 度以下の露点、および溶接領域の酸素含有量が 50 ppm 未満に管理されることが求められます。入熱は 10 ～ 20 kJ/cm の間に制御し、粒子の粗大化や過度のα相成長を防ぐためにパス間温度は 150 度を超えないようにする必要があります。
03 オンサイト評価:-
オンラインのガス分析が利用できない場合、溶接部と熱影響部の表面の色が、現場での最も直接的な評価基準として機能します。{0}{1}銀白色が最適です。これは、実質的に酸化されていないチタンの自然な色を示しています。淡黄色から黄金色はわずかな酸化を示しており、一般に許容されます。青-紫から濃い青色は著しい酸化を示しており、限定的に使用する前に評価または酸化層の除去が必要です。灰白色-は重度の酸化を示しており、機械的特性が大幅に劣化しているため、その材料はスクラップとみなされます。
04 基準と承認
溶接手順の認定は、チタンクラッド鋼板の溶接に関する ASME BPVC Volume IX 規格に基づいています。{0}溶接材料は母材に合わせて使用されます-たとえば、GR2 は AWS A5.16 および GB/T 3623 に従って ERTi-1/ERTi-2- に対応します。微量元素 (O + N + H) の総含有量は厳密に管理されています (航空宇宙グレードの材料では 0.015% 未満)。 ASTM E1409 に従って測定された溶接部の水素含有量は 150 ppm (航空宇宙グレードの場合は 100 ppm) を超えてはなりません。汚染の予防と管理は、「3 つの禁止事項」を順守する必要があります。つまり、直接手に触れないこと、炭素鋼工具を使用しないこと、および高湿度環境に置かないことです。非破壊検査 (NDT) は、浸透検査 (PT) および放射線透過検査 (RT) を含め、NB/T 47013 に従って実施されます。
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