一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富鈦偏析和條狀α偏析外,較危險的是間隙型α穩(wěn)定偏析(I型α偏析),鎳鈦管批發(fā)的產(chǎn)品其周圍常伴有細孔、裂紋,含氧、氮等氣體,脆性較大。富鋁型α穩(wěn)定偏析(II型α偏析)也伴有裂紋和脆性,構成危險缺陷。二、夾雜物是由高熔點和高密度金屬夾雜物引起的缺陷,鎳鈦管批發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品是由鈦合金成分中的高熔點、高密度元素熔化不充分而留在基體中(如鉬夾雜物)形成的,也有冶煉原料(特別是回收料)中混入的硬質(zhì)合金工具碎片或電極焊接工藝不當(鈦合金冶煉一般采用真空自耗電極重熔法),如鎢極電弧焊,留下鎢夾雜物、鈦夾雜物等高密度夾雜物。夾雜物的存在很容易導致裂紋的發(fā)生和擴展,因此不存在缺陷(例如,在蘇聯(lián)1977年的數(shù)據(jù)中,為了對鈦合金進行X射線檢測,必須記錄直徑為0.3-0.5mm的高密度夾雜物)。三、殘余縮孔引起的缺陷,見實例。四、孔洞,孔不一定是單一的,也可能是多個密集的,這將加速低周疲勞裂紋的擴展速度,導致提前疲勞破壞。五、裂紋主要指鍛造裂紋。鈦基體的粘度大,流動性差,導熱性差,因此在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內(nèi)部變形不均勻明顯,內(nèi)外溫差大等原因,容易在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生剪切帶(應變線),嚴重時會引起裂紋,其取向通常是沿著較大變形應力方向。六、過熱引起的缺陷鈦合金的導熱性較差,除了鍛造或原材料加熱不當外,由于鍛造過程中變形的熱效應,容易引起過熱。
焊接工藝評定,按NB/T47014—2011進行焊接工藝評定,焊接工藝評定所用鈦管材料為TA2,鈦管規(guī)格為φ45mm×3mm。在準備預焊程序時,應以焊接可操作性和良好的焊接接頭性能為原則。為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿足使用要求,鎳鈦管批發(fā)評定焊接工藝試驗時按預焊接工藝規(guī)程進行。所用氬弧焊焊機型號為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬(99.99%Ar)。焊接工藝評定試驗結(jié)果可知焊接工藝評定試驗結(jié)果合格。(2)切片腐蝕試驗,為了檢驗焊接接頭的耐蝕性,鎳鈦管批發(fā)采用氬弧焊焊接一個鈦管試件,封口時均采用通水保護,其中中間焊縫特意不進行保護,焊縫呈黃色,部分呈藍色,其余為銀白色。鈦管試件切片取樣,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后進行腐蝕試驗,結(jié)果表明,銀白色焊縫有輕微腐蝕,而藍色金黃色焊縫腐蝕嚴重,表明在焊接過程中,經(jīng)通水保護的焊縫同樣耐腐蝕。
氣雜質(zhì)對金屬焊接性能的影響,鈦具有較高的化學活躍性,與空氣中的氧、氮具有極高的親和力。溫度較低時,鈦與氧相互作用,形成一層致密的氧化膜,其厚度隨溫度升高而增加,在600攝氏度以上時,鈦開始吸收氧,并將氧溶解于鈦中。當溫度再次升高時,鈦的活性急劇增加,與氧發(fā)生劇烈反應,形成氧化鈦。鈦在300°C以上開始吸氫,在700°C以上開始吸收氮。由于鈦被氧和氮污染,鈦的強度和硬度增加,而塑性降低。氧氣比氮氣的影響更大。鈦中氫的質(zhì)量分數(shù)為0.01%~0.05%時,鎳鈦管批發(fā)會使焊縫金屬的沖擊韌性急劇下降,而塑性卻下降較少。這意味著氫化物引起的脆性。氫也是焊縫中氣孔的來源。在焊接過程中,熔池就像一個小型冶金爐,熔融金屬與空氣接觸。如果鎳鈦管批發(fā)不采取相應的防護措施,熔融的金屬和空氣被隔絕,氧、氮、氫等氣體要素融入鈦中,形成脆性氧化物和氮化物,焊接金屬的塑性下降,拉伸強度上升,嚴重的情況下裂,塑性等于0。
焊前準備1)焊接場地及環(huán)境,焊接環(huán)境應清潔、無煙、無塵、獨立。施焊環(huán)境的自然條件為:風速≥1.5m/s,相對濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時不得施焊。例如,在鋼結(jié)構車間焊接時,應將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構區(qū)分開,鎳鈦管批發(fā)防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應遠離通風口和開啟門窗,現(xiàn)場應鋪設橡膠墊。(2)保護罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護,必須制作保護效果好、焊接操作方便的保護罩。因為保護罩的結(jié)構直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構設計和焊接試驗,最終確定了保護罩的結(jié)構形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護罩制作時可以考慮在保護罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應進行加工,例如,坡口應使用坡口機、氣動內(nèi)磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進行加工。加工坡口時,請慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鎳鈦管批發(fā)以免加工時溫度過高。切削后的坡口表面應平整光滑,不能有裂紋、層狀、夾雜、毛刺、飛邊及氧化色等,坡口表面及兩側(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進行表面清掃。鎳鈦管批發(fā)可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機械清理或化學清洗,機械清理時允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應用丙酮或無水乙醇等溶劑清洗槽和焊絲,清洗后不要觸摸手,及時在4小時內(nèi)焊接,過期焊接應再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鎳鈦管批發(fā)應放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。
鈦的焊接,清潔是至關重要的,焊接鈦焊管需要極其清潔的母材、填充金屬和焊接環(huán)境必須完善。焊工擦身體乳液,例如手霜、成型和拉伸過程中的潤滑脂、車間塵埃、油漆、污垢、切割液和潤滑劑都會導致脆性和焊接失效。清潔工作區(qū)域,清除各種雜物,鎳鈦管批發(fā)保證選擇氣流較小的地方,盡量保證環(huán)境無風,避免焊接時干擾保護氣體。接下來,清潔加油桿和母材上的油污:戴上專門用于此目的的腈手套,以防止操作者手上的護手霜或附著在其他手上的油污摩擦到待焊接的鈦管上。然后將甲基乙基酮(MEK)涂在干凈的無絨布上并擦拭鈦以去除任何殘留的表面污染物。在這個時候把填料棒放在一個密封的容器里以防止進一步污染。去除焊接前鈦與氧在管道表面反應形成的氧化皮。這種氧化物層為鈦提供了顯著的耐腐蝕性。然而,它必須在焊接前去除,因為它在高于鈦的溫度下熔化,并可以進入熔化的焊接池產(chǎn)生夾雜物,削弱夾層。無論是帶硬質(zhì)合金去毛刺工具的模具磨床,還是專門用于鈦合金的硬質(zhì)合金銼刀,都可以較好地去除焊接接頭上的氧化層。建議不要使用天鵝絨和磨料。因為有污染。請鎳鈦管批發(fā)記住使用低磨削速度以防止過熱。氧化層被磨掉之后,再用MEK或丙酮浸濕的布擦一遍接頭。有些溶劑有低閃點,溶劑在撞擊電弧前必須完全蒸發(fā)。對鈦管來說,組裝可能比任何其他金屬管都重要,因為這是防止氧進入焊縫的關鍵。接頭應為方形(不得形成v形差距),有助于減少填充接頭所需的熱量和焊接金屬量,反而降低了燒傷和污染的可能性。在定位器或工作臺上夾緊部件,以確保兩端盡可能緊密、精準對接。大多數(shù)薄壁鈦管和管道不需要預熱。但是,如果您計劃焊接厚度超過1/3英寸的鈦管,請咨詢您的焊接設備供應商,因為某些預熱和后加熱可能是有益的。