对纯钛管开始施焊时,温度迅速升高。在高温的条件下,钛的化学性质变得非常活泼。钛大约在250℃时开始吸收空气中的氢元素, 温度达到400℃时开始吸收空气中的氧元素, 温度达到600℃时开始吸收空气中的氮元素。而在焊接的过程中,这些杂质元素被熔池所吸收,会使得焊接接头的塑性和韧性下降,硬度增加而脆性加强,严重的降低了机械性能,气孔和裂纹等焊接缺陷也会随之产生。因而,在施焊的过程中,为保证焊接的纯钛管质量达到公司产品的需求,针对焊接接头脆化、裂纹、气孔和夹杂等缺陷, 对症下药,在关键时刻,关键部位采取有效保护措施,保证熔池不受空气等因素的影响,从而保证产品质量符合标准。
1、氢的影响
在焊接钛管时, 温度迅速升高 , 达到 250℃时, 空气中的氢元素进入到熔池 , 随后开始向热影响区及母材扩散,氢元素开始大量渗入,形成的氢化物大量析出产生应力作用, 导致焊缝部位产生裂纹。气孔的形成根本原因就是氢元素渗入产生的影响。氢主要来源于焊丝和空气中的水分,因此,通常要求钛材料中的氢含量低于0.015% , 在焊接过程中采取有效的保护措施,避免空气中氢元素的渗入。
2、氧的影响
钛管在常温时,氧进入表层产生致密的氧化膜,而焊接钛管时,温度迅速升高,达到400℃时, 空气中的氧元素和钛材表层的氧化膜进入到熔池, 随后开始向热影响区及周边扩散,生成间隙固溶体,由千固溶强化作用,形成硬化层,硬度明显增加, 塑性随之下降 。
显然, 随着焊缝中含氧 量的增加焊缝, 钛管变得硬而脆。 因此, 在焊接钛材过程中 , 一方面焊丝的含氧 量应低于 0.25%, 另一力面焊接前应该通过打磨将待焊部位的氧化膜除去,在焊接过程中应采取有效的保护措施, 避免空气中氧元素的渗入。
3、氮的影响
在焊接钛管时, 温度开始升高, 达到 600'C时,空气中的氮元素进入到熔池,随后开始向热影响区及周边扩散,在600℃的高温情况下,钛极易千氮发生反应,生成氮化钛,严重的降低焊缝的塑性和韧性,与之相反,极大的提高了焊缝的强度和硬度 。 氮元素所带来的影响比氧元素带来的影响还要大。因此 , 在焊接钛材时, 采取有效的措施, 避免空气中氮元素渗入带来严重影响。
4、碳的影响
碳也是纯钛中常见的杂质元素,焊缝中含碳量过多时,碳和钛会发生反应, 生成碳化钛, 随着碳化钛含量的增加, 在焊接应力作用下出现裂纹。 当焊缝碳含量继续增加时,焊缝塑性几乎全部消失变成脆性材料。现在购买的铁材,碳含星低于0.08% , 远低于国家的技术规定的钛材碳含量不大于0.1% 。
5、其他杂质的影响
钛材在焊接时,不光氢、氧、氮和碳元素会对其产生影响,钛合金中含有的磷和硫也会对焊缝产生影响 。焊接产品中出现的裂纹能就是因为磷和硫含量超标导致的。钛材焊接时,熔池中的磷和硫会形成低熔点共晶物出现在晶界上,将产生组织应力,从而产生裂纹。因此, 在选择钛材和焊丝时 , 钛材和焊丝中的 磷和硫的含量应低于国家标准。
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