Titanioes un metal altamente reactivo que exhibe una fuerte afinidad por gases como el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno a altas temperaturas; esta afinidad se vuelve aún más pronunciada a medida que aumenta la temperatura de soldadura, particularmente durante el proceso de soldadura de titanio. La experiencia práctica ha demostrado que si la absorción y disolución de gases como oxígeno, hidrógeno y nitrógeno por el titanio no se controlan durante la soldadura, sin duda planteará desafíos importantes para la fabricación de uniones soldadas de titanio.
I. Introducción
En los últimos años, con el desarrollo económico-y particularmente con la continua profundización de la reforma y la apertura-a-la construcción económica de China ha logrado enormes avances. Al mismo tiempo, China también ha logrado avances significativos en la soldadura para proyectos de ingeniería como tuberías. La soldadura de titanio es un tipo de soldadura relativamente común y garantizar un control de calidad eficaz durante el proceso tiene un impacto crucial en el color de la soldadura de titanio. Dada la naturaleza visual del color de la soldadura de titanio, la investigación sobre la relación entre el color y la calidad de la soldadura tiene una importancia significativa. En este artículo, el autor se basa en años de investigación y experiencia práctica en el control de calidad de la soldadura de titanio y en la tecnología de procesos para explorar la relación entre la calidad y el color de la soldadura en la soldadura de titanio, con la esperanza de contribuir a la investigación en este campo.
II. El efecto de las propiedades del titanio en la soldadura de titanio
1. El efecto del oxígeno y el nitrógeno
El oxígeno y el nitrógeno se disuelven intersticialmente en el titanio, provocando una distorsión de la red. Esto aumenta la resistencia a la deformación, así como la resistencia y la dureza, pero reduce la plasticidad y la tenacidad. La presencia de oxígeno y nitrógeno en la soldadura es indeseable y debe evitarse.
2. El efecto del hidrógeno
Un aumento de hidrógeno provoca una fuerte disminución en la tenacidad al impacto del metal de soldadura de titanio, mientras que la plasticidad disminuye sólo ligeramente; Los hidruros pueden causar fragilidad en la articulación.
3. El efecto del carbono
A temperatura ambiente, el carbono se disuelve intersticialmente en titanio, lo que aumenta la resistencia y disminuye la plasticidad, aunque no tan significativamente como con el oxígeno y el nitrógeno. cuando el contenido de carbono excede el límite de solubilidad, se forma TiC duro y quebradizo. Este TiC se distribuye en un patrón similar a una red-y es propenso a agrietarse. Las normas nacionales chinas estipulan que el contenido de carbono en el titanio y sus aleaciones no debe exceder el 0,1%. Durante la soldadura, la contaminación por aceite en la pieza de trabajo y en el alambre de soldadura puede aumentar el contenido de carbono; por lo tanto, se requiere una limpieza minuciosa antes de soldar.
III. Análisis de la soldabilidad del titanio.
El titanio tiene buena soldabilidad. Debido a su baja conductividad térmica (0,041 Cal/grado·cm·s), el metal titanio se funde sólo dentro de la zona del arco y muestra buena fluidez; además, tiene un bajo coeficiente de expansión térmica (8,6 × 10⁻⁶/grado, muy inferior al del acero al carbono), lo que mejora significativamente la soldabilidad del metal titanio.
IV. La relación entre el color de la soldadura y la calidad de la soldadura en la soldadura de titanio
1. Cambios de color en soldaduras de titanio y tubos de aleación de titanio y el mecanismo de formación de defectos
Los defectos en los tubos de titanio y de aleación de titanio y sus mecanismos de formación son los siguientes: Durante la soldadura de tubos de titanio, el escudo de gas argón formado por el soplete TIG sólo puede proteger el baño de soldadura de los efectos nocivos del aire; no proporciona protección a la soldadura y sus áreas circundantes que ya se han solidificado pero permanecen a altas temperaturas. Sin embargo, las soldaduras de tuberías de titanio y sus áreas circundantes en este estado todavía tienen una gran capacidad para absorber nitrógeno y oxígeno del aire. La absorción de oxígeno comienza a 400 grados y la absorción de nitrógeno comienza a 600 grados, mientras que el aire contiene grandes cantidades de nitrógeno y oxígeno.
A medida que el grado de oxidación aumenta gradualmente, el color de la soldadura del tubo de titanio cambia y la ductilidad de la soldadura disminuye. Plata-blanca (sin oxidación); amarillo dorado (TiO; el titanio comienza a absorber hidrógeno aproximadamente a 250 grados; ligera oxidación); azul (Ti₂O₃; oxidación moderadamente severa); gris (TiO₂; oxidación severa).
2. La calidad de las soldaduras de titanio se puede evaluar en función del color de sus superficies.
La prueba de diferentes colores y niveles de dureza de las soldaduras de titanio se ilustra en la siguiente figura.
(I) Los experimentos han demostrado que a medida que el color de la soldadura se oscurece-es decir, a medida que aumenta el grado de oxidación-la dureza de la soldadura también aumenta. Según pruebas realizadas por colegas, a medida que aumenta la dureza del titanio, aumenta la concentración de sustancias nocivas como oxígeno y nitrógeno en la soldadura, lo que reduce significativamente la calidad de la soldadura.
(2) La soldabilidad del titanio está estrechamente relacionada con sus propiedades químicas y físicas. Sin embargo, la cuestión clave es que a altas temperaturas, la alta reactividad del titanio lo hace susceptible a la contaminación atmosférica. Durante el calentamiento, sus granos se expanden y, a medida que la junta soldada se enfría, se forman fases quebradizas. El titanio tiene un punto de fusión muy alto, alcanzando 1668 ± 10 grados, lo que requiere incluso más energía que soldar acero. Al mismo tiempo, el titanio es químicamente muy reactivo y reacciona con O y H mucho más fácilmente que el acero, sufriendo reacciones químicas rápidas a temperaturas superiores a 600 grados. Absorbe grandes cantidades de H y O ya a 100 grados, con una solubilidad del hidrógeno decenas de miles de veces mayor que la del acero, lo que lleva a la formación de hidruro de titanio y una fuerte disminución de la tenacidad. Las impurezas gaseosas aumentan la susceptibilidad a las grietas por frío y a las grietas retardadas, así como la sensibilidad a las entalladuras. Por lo tanto, la pureza del argón utilizado para soldar no debe ser inferior al 99,99 %, el contenido de humedad no debe exceder el 0,039 % y el contenido de hidrógeno del alambre de soldadura debe ser inferior al 0,002 %. El coeficiente de transferencia de calor del titanio es la mitad que el del acero. Se produce una transformación de fase -a- a 882 grados; a temperaturas más altas, los granos experimentan un crecimiento rápido y escalonado, lo que provoca un deterioro significativo de sus propiedades. Por lo tanto, la temperatura debe controlarse estrictamente, particularmente el tiempo de permanencia a altas temperaturas durante el ciclo de calor de soldadura. Si bien el agrietamiento en caliente y el agrietamiento intergranular no son problemas al soldar titanio, puede ocurrir porosidad, especialmente al soldar + aleaciones.
V. Precauciones para la soldadura de titanio
Según la investigación anterior, se deben abordar las siguientes cuestiones al soldar titanio:
1. Durante el proceso de soldadura de titanio, la zona de soldadura y la zona afectada por el -calor-posterior a la soldadura deben estar estrictamente protegidas para evitar que entre aire en la soldadura y en las zonas-afectadas por el calor, lo que podría comprometer gravemente la calidad de la soldadura. Por lo tanto, son esenciales argón puro al 99,99 % y un escudo posterior.
2. Las ranuras de soldadura deben mecanizarse (no se permite esmerilar);
3. Se debe evitar el viraje y se debe utilizar un inicio de arco de alta-frecuencia.
4. Se debe evitar el tratamiento térmico posterior-a la soldadura; Si es necesario un tratamiento térmico posterior a la soldadura, la temperatura del tratamiento térmico debe ser inferior a 650 grados.
VI. Conclusión
El control de calidad en la soldadura de titanio tiene un impacto significativo en el color del cordón de soldadura; al mismo tiempo, se puede evaluar la calidad de la soldadura en función de su color. Existe una relación muy importante entre estos dos factores.
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