TIG cho ống titan

Thành công phụ thuộc vào việc lựa chọn kim loại phụ, độ sạch, độ phủ khí

Titanium nhẹ hơn 45% so với thép, nặng hơn 60% so với nhôm và bền hơn 3 lần so với cả hai loại này. Mặc dù đắt hơn nhiều so với nhiều kim loại khác, nhưng nó có khả năng chống ăn mòn cao hơn, chi phí vòng đời thấp hơn, tuổi thọ dài hơn và chi phí bảo trì và sửa chữa thấp hơn đáng kể so với hầu hết các kim loại khác. Các ứng dụng phổ biến của titan bao gồm quân sự, hàng không vũ trụ, hàng hải, hóa học, sản xuất điện, khai thác dầu khí và các thiết bị y tế.

Titan là một kim loại phản ứng dễ dàng tương tác với oxy, khiến nó dễ bị oxy hóa và nhiễm bẩn, đồng thời gây khó khăn cho việc hàn. Tuy nhiên, sự chuẩn bị tỉ mỉ, bàn tay vững chắc và thực hành nhiều sẽ dẫn đến các mối hàn thành công.

Bài viết này tập trung vào hàn hồ quang khí vonfram (GTAW, còn được gọi là hàn TIG, hoặc hàn khí trơ vonfram) trên ống và ống titan sử dụng titan cấp 5 (Ti6Al4V) theo tiêu chuẩn ASTM làm tài liệu tham khảo.

Hàn ống titan đòi hỏi độ sạch cực cao

Hàn ống titan đòi hỏi độ sạch cực cao, kim loại phụ và môi trường hàn phải hoàn hảo. Sự nhiễm bẩn bởi dầu cơ thể tự nhiên, dầu từ quá trình tạo hình và vẽ, bụi cửa hàng, sơn, bụi bẩn, chất lỏng cắt và chất bôi trơn đều có thể dẫn đến giòn và hỏng mối hàn.

Bắt đầu bằng cách làm sạch khu vực làm việc và loại bỏ mọi mảnh vụn, đồng thời đảm bảo chọn nơi có luồng không khí tối thiểu để không làm xáo trộn khí bảo vệ trong quá trình hàn. Tiếp theo tẩy dầu mỡ cho cả thanh phụ và kim loại cơ bản: Đeo găng tay nitrile dành riêng cho mục đích này để ngăn dầu cơ thể cọ xát vào các vật dụng này. Sau đó thấm metyl etyl xeton (MEK) vào một miếng vải sạch, không có xơ và lau titan để loại bỏ bất kỳ vết bẩn nào còn sót lại trên bề mặt. Tại thời điểm này, đặt thanh phụ vào hộp kín khí để tránh nhiễm bẩn thêm.

Trước khi hàn, loại bỏ cặn oxit hình thành khi titan phản ứng với oxy khỏi bề mặt ống. Lớp oxit này cung cấp cho titan khả năng chống ăn mòn đáng chú ý. Tuy nhiên, nó phải được loại bỏ trước khi hàn vì nó nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn titan và có thể xâm nhập vào vũng hàn nóng chảy để tạo ra các tạp chất làm suy yếu mối hàn.

Máy mài khuôn có dụng cụ mài bavia cacbua hoặc giũa cacbua cả hai đều dành riêng cho titan đều hoạt động tốt nhất để loại bỏ lớp oxit khỏi mối hàn. Len thép và chất mài mòn không được khuyến khích vì chúng có thể gây nhiễm bẩn. Hãy nhớ sử dụng tốc độ xay thấp để tránh nhiệt độ quá cao. Lau sạch mối nối một lần nữa bằng MEK hoặc vải thấm axeton sau khi lớp oxit đã được mài đi. Đợi dung môi bay hơi hoàn toàn trước khi tạo hồ quang, vì một số dung môi có điểm chớp cháy thấp.

Một sự phù hợp hoàn hảo (lên)

Khớp nối được cho là quan trọng hơn đối với ống titan so với bất kỳ ống kim loại nào khác vì điều quan trọng là phải ngăn oxy xâm nhập vào mối hàn. Mối nối phải vuông (không tạo rãnh chữ V), giúp giảm thiểu lượng nhiệt và kim loại hàn cần thiết để lấp đầy mối nối; điều này đến lượt nó làm giảm cơ hội đốt cháy và nhiễm bẩn.

Kẹp các mảnh vào bộ định vị hoặc trên máy trạm để đảm bảo hai đầu được ghép vào nhau chặt chẽ và chính xác nhất có thể.

Bạn không cần phải làm nóng trước hầu hết các ống và ống titan thành mỏng. Tuy nhiên, hãy tham khảo ý kiến ​​của nhà cung cấp thiết bị hàn nếu bạn định hàn titan dày hơn ⅛ inch, vì một số quá trình gia nhiệt trước và gia nhiệt sau có thể có ích.

Tầm quan trọng của bảo vệ khí bảo vệ

Argon tinh khiết được khuyên dùng để hàn titan vì độ tinh khiết cao và độ ẩm thấp. Một hỗn hợp 75/25 của argon/heli có thể được sử dụng để cải thiện độ ổn định và tăng khả năng thâm nhập chỉ khi được chỉ định.

Hiệp hội hàn Hoa Kỳ (AWS) khuyến nghị nên đo độ tinh khiết của khí hàn để đảm bảo nó đáp ứng các tiêu chuẩn đặt ra cho từng ứng dụng. Các thông số kỹ thuật điển hình gợi ý rằng khí bảo vệ phải có ít nhất 99,995% tinh khiết với không quá 20 phần triệu (PPM) oxy và điểm sương lớn hơn -76 độ F. Các ứng dụng khác yêu cầu dòng khí argon tinh khiết 99,999%.

Trang bị cho mỏ hàn của bạn một tấm chắn theo sau là rất quan trọng—nếu không, nguy cơ ô nhiễm oxy tăng lên và kéo theo đó là khả năng bị nứt. Một số thợ hàn chế tạo các tấm chắn sau của riêng họ, mặc dù nhiều kiểu có sẵn để mua. Tấm chắn sau phù hợp với hình dạng của ống và đi theo ngọn đuốc GTAW xung quanh ống. Các tấm chắn cung cấp thêm lớp bảo vệ argon trên mối hàn sau khi mỏ hàn và dòng argon của nó đi qua. Đặt ngọn đuốc và lưu lượng khí bảo vệ theo sau ở 20 feet khối mỗi giờ (CFH) sẽ mang lại phạm vi bao phủ tốt nhất.

Làm sạch, một quá trình loại bỏ oxy có trong đường ống, cũng

được yêu cầu khi hàn ống titan. Quá trình này có thể được hoàn thành với bất kỳ loại đập thanh lọc nào: đập hòa tan trong nước, miếng đệm cao su, băng chuyên dụng hoặc bong bóng bơm hơi. Argon chảy vào khu vực bị chặn để thay thế oxy chứa trong đường ống. Để argon chảy đủ lâu để thay thế oxy 10 lần để đảm bảo môi trường hàn tinh khiết nhất.

Luôn sử dụng ống nhựa sạch, không xốp để vận chuyển khí bảo vệ đến mỏ hàn, tấm chắn sau và thanh lọc. Không sử dụng ống cao su; cao su xốp và hấp thụ oxy có thể làm nhiễm bẩn mối hàn.

Lựa chọn kim loại phụ

Sử dụng kim loại phụ khi hàn ống titan dày hơn 0,010 inch (xem Hình 1 ). Thông thường, bạn nên khớp kim loại phụ với loại titan được hàn—nó phải khớp chính xác. Một số ứng dụng cho phép các ngoại lệ, chẳng hạn như kim loại phụ có cường độ chảy thấp hơn kim loại cơ bản để cải thiện độ dẻo. Tuy nhiên, bất kỳ biến thể nào cũng phải được kiểm tra và điều tra cẩn thận để đảm bảo rằng nó đáp ứng các yêu cầu và thông số kỹ thuật của quy trình.

Hợp kim kim loại phụ titan được đề xuất
Chất độn cơ sở AWS A5.16 ERTi-2 AWS A5.16 ERTi-2 AWS A5.16 ERTi-3 AWS A5.16 ERTi-5 AWS A5.16 ERTi-9 và ERTi-9ELI AWS
A.16 ERTi-23
Hạng 1 (CP-1)
[Thương mại
thuần túy]
X
Lớp 2 (CP-2) X X
Lớp 3 (CP-3)
Lớp 5
(Ti6A14V)
X
Lớp 9
(Ti3A12.5V)
X X
Lớp 23
(Ti6A14V ELI) ( quảng cáo xen kẽ
cực thấp )
X
Hình 1

Chọn đúng ngọn đuốc và vật phẩm tiêu hao

GTAW cho phép thợ hàn kiểm soát nhiều hơn đầu vào nhiệt và vũng hàn hơn bất kỳ quy trình hàn nào khác. Biến tần GTAW với khả năng khởi động hồ quang tần số cao, khả năng điều khiển cường độ dòng điện từ xa, bộ hẹn giờ sau dòng chảy và đầu ra ít nhất 250 ampe sẽ hàn titan một cách đẹp mắt.

Luôn đặt cực của máy thành âm điện cực dòng điện một chiều (DCEN). DCEN cung cấp khả năng thâm nhập sâu hơn và hạt hẹp hơn so với điện cực dương dòng điện một chiều (DCEP).

Ghép biến tần với đèn khò làm mát bằng không khí hoặc nước. Mỏ hàn làm mát bằng không khí mang lại hiệu suất tốt nếu bạn hàn dưới 150 ampe và chi phí thấp hơn mỏ hàn làm mát bằng nước. Mặt khác, mỏ hàn làm mát bằng nước nhỏ hơn, linh hoạt hơn và cho phép hàn ở cường độ cao hơn trong thời gian dài, mặc dù hầu hết các mối hàn trên titan đều ngắn và được tạo ra ở mức đầu ra dưới 150 ampe.

Sử dụng điện cực vonfram 2 phần trăm được nối đất đến một điểm và phù hợp với dòng điện hàn như sau:

  • Lên đến 90 ampe: 1⁄16 in. hoặc nhỏ hơn
  • 90 – 200 ampe: 3⁄32 in.
  • Hơn 200 ampe: 1⁄8 in.

Sử dụng thấu kính khí để phân phối đều khí bảo vệ và tạo ra dòng khí đều trên vũng hàn.

Tấn công một vòng cung và bắt tay vào làm việc

Đầu tiên, cắt bỏ phần cuối của thanh phụ để lộ ra một điểm sạch, không có chất gây ô nhiễm để bắt đầu mối hàn. Bắt đầu cho khí argon chảy trong vài giây trước khi đánh hồ quang để đảm bảo khu vực mối hàn được bao phủ hoàn toàn.

Sử dụng tính năng bắt đầu hồ quang tần số cao của biến tần để tạo hồ quang. Các góc mỏ hàn, tốc độ mỏ hàn và các góc của dây phụ tương tự như các góc được sử dụng trong hàn thép không gỉ cung cấp các điều kiện tối ưu để hàn ống titan.

Việc tạo vũng hàn bằng titan khá dễ dàng, nhưng nó có thể không dễ dàng di chuyển. Đẩy vũng hàn cùng với hồ quang và thanh phụ thường mang lại kết quả tốt nhất, nhưng bạn phải giữ thanh phụ trong lớp vỏ khí bảo vệ khi hàn. Điều quan trọng nữa là giảm thiểu nhiệt đầu vào vì nhiệt quá cao có thể làm nứt mối hàn. Sử dụng kỹ thuật nhúng (ở tốc độ di chuyển ổn định) với kim loại phụ thay vì luôn để que trong vũng nước.

Khi bạn đã hoàn thành mối hàn, hãy để dòng chảy sau từ 20 đến 25 giây để bảo vệ đường may khi nó nguội xuống dưới ngưỡng 800 độ F. Đây là điểm mà oxy không còn phản ứng với titan. Một số mã hàn có thể yêu cầu dòng chảy sau cho đến khi nhiệt độ giảm xuống dưới 500 độ F, vì vậy hãy luôn tuân theo quy trình đã viết.

Titanium mang lại lợi ích là hiển thị màu sắc thực của nó sau khi mối hàn kết thúc. Màu cuối cùng của mối hàn cho biết khí bảo vệ đã bảo vệ mối hàn khỏi các chất gây ô nhiễm tốt như thế nào và độ dày của lớp oxit (xem Hình 2 ). Ngoài kiểm tra trực quan, kiểm tra chất thấm thuốc nhuộm, kiểm tra độ cứng, kiểm tra tia X, siêu âm và phá hủy xác định chất lượng của mối hàn titan.

Tiêu chí chấp nhận màu
màu hàn Chỉ định chất lượng
Bạc sáng Chấp nhận được
Màu bạc Chấp nhận được
Rơm nhẹ Chấp nhận được
Rơm đen Chấp nhận được
đồng Chấp nhận được
Màu nâu Chấp nhận được
màu tím Không thể chấp nhận b,c
Xanh đậm Không thể chấp nhận b,c
xanh nhạt Không thể chấp nhận b,c
màu xanh lá Không thể chấp nhận b,c
Xám không thể chấp nhận được
Trắng không thể chấp nhận được
Hình 2.
Lưu ý: Sự đổi màu có nhiều sắc thái, sắc độ và tông màu khác nhau.
một. Sự đổi màu phải được loại bỏ trước khi hàn tiếp.
b. Trên mối hàn và trong HAZ lên đến 0,03 in. ngoài mối hàn.
c. Sự đổi màu tím, xanh lam và xanh lục là nguyên nhân bị loại bỏ nếu phải thực hiện hàn bổ sung. Sự đổi màu xanh lam và xanh lá cây được chấp nhận trên các mối hàn đã hoàn thành nhưng phải được loại bỏ trước khi xử lý tiếp theo.

Thông tin liên hệ tư vấn

Để biết thêm thông tin chi tiết và có giá tốt nhất, vui lòng liên hệ chúng tôi:

CÔNG TY CỔ PHẦN DIMEC

Hotline: 0966.92.0404

Email: info@dimec.vn

Website: dimec.vn

Trụ sở chính: Số 285 Phúc Lợi, P. Phúc Lợi, Q. Long Biên, TP. Hà Nội

CN Đà Nẵng: Lô 11, Khu A4, đường Nguyễn Sinh Sắc, P. Hòa Minh, Q. Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng

CN Hồ Chí Minh: Số 84 đường 10, KĐT Vạn Phúc, P. Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Bài viết liên quan

0966.92.0404