Külmvaltsimise mõju keevisõmbluse mikrostruktuurile ja puhta titaanplaadi Gr1-Gr4 omadustele

Miks külmvaltsitud titaanpool sisaldab keevisõmblusi?

Tööstusliku puhta titaani pooli pidev tootmine algab kuumvaltsitud plaadist, mis on otsast otsani ühendatud gaasvolframkaarkeevitusega (GTAW, mida tavaliselt nimetatakse argooni kaarkeevitus), nii et üks pidev riba võib läbida peitsimise, külmvaltsimise, lõõmutamise ja lõikamisliinid. Viimistletud 1., 2., 3. või 4. klassi titaanist valmistatud külmvaltsitud pool ei ole seetõttu metallurgiliselt ühtlane: sellel on korrapäraste ajavahemike järel põiki keevisliited, mille struktuur, kõvadus ja vormimiskäitumine erinevad põhimetallist. Ostjad, kes kontrollivad ainult kehanäidiseid ja eiravad ühenduskohti, puutuvad sügavtõmbamise või torude moodustamise ajal kokku kohaliku vara hajumise, pinnajälgede ja enneaegse pragunemisega.

Legeerimata titaanplaat, leht ja riba tarnitakse standardile ASTM B265 või GB/T 3621, kusjuures klassid 1–4 on eraldatud peamiselt hapniku- ja rauasisaldusega. Vuugid tehakse ERTi-1 kuni ERTi-4 täitetraadiga, mis on klassifitseeritud AWS A5.16 alla, kasutades protseduuri, mis on kvalifitseeritud AWS D17.1 või ASME BPVC jaotise IX järgi. Käitumist kontrollivad kolm piirkonda: sulamistsoon, kuumusega mõjutatud tsoon (HAZ) ja mõjutamata põhimetall. Keevitatud olekus on sulamistsoon muudetud beetastruktuur nõelakujulise alfaga, samal ajal kui HAZ sisaldab nõelakujulist alfat, mis kannab põhimetallist rohkem hapnikku ja lämmastikku, sest titaan neelab need elemendid kiiresti, kui see on õhus kuumutatud üle 400 C.

ASTM B265 minimaalsed lõõmutatud tõmbetugevused klassidele 1–4 on 240 MPa, 345 MPa, 450 MPa ja 550 MPa, minimaalse voolavuspiiriga 138 MPa, 275 MPa, 380 MPa ja 483 MPa ning minimaalne pikenemine vastavalt 24 %2 ja 18 % 20%, 51 %. 4. klassi akna ülaosas ja 1. klassi akna allosas olev ühenduskoht käituvad sama freesgraafiku korral väga erinevalt, mistõttu peab iga vuugi asend jääma mähise sees jälgitavaks.

Mida teeb külmvaltsimine keevisliitega

Külmvaltsimine rakendab toatemperatuuril survedeformatsiooni ja keevisõmblusel toimivad korraga kolm mehhanismi.

Geomeetria.Keevisõmbluse kroon ja juurarmatuur moodustavad paksusastme. Kõrgendatud ala rullub esimesena ja lokaalselt tugevamini, tekitades nähtava keevisjoone, paksuse küüru ja kui vuuk asub keskelt eemal, tekib serva pragunemine.

Tüvede eraldamine.Jämevalu sulatamistsoon ja nõelakujuline HAZ kõvenevad erineva kiirusega kui võrdseteljelistel põhimetallidel. Seetõttu ei ole redutseerimine kogu liigendis ühtlane ja nihkekontsentraadid sulamisliinil ja HAZ-i piiril.

Kahjude kogunemine.Iga käiguga pikeneb valustruktuur kiuks, mis on joondatud rullimissuunaga. Pärast teatud täielikku vähenemist muutub keevisliin eelistatud teeks delaminatsiooniks ja vesiniku abil lõhendamiseks.

Valtsitud liigendit läbiv mikrokõvadus näitab harilikult tippu sulamisjoonel või HAZ-i piiril ja pehmemat põhimetalli baasjoont. See tipp on praktiline märk sellest, et järgnev lõõmutamine ei kristalliseerunud täielikult ümber.

Redutseerimine, lõõmutamine ja sellest tulenev struktuur

Tabelis on kokkuvõte muudatuste suund, mida kasutatakse keevitatud titaanpooli külmvähendamise ja -läbivooludevahelise lõõmutamise ajakavas. See on protsessijuhis planeerimise eesmärgil, mitte asendada kvalifitseeritud valtsimis- ja kuumtöötlusprotseduuri, mis on kinnitatud konkreetses veskis.

Kuna ümberkristallimist juhib salvestatud deformatsioonienergia, kristalliseerub termotuumasünteesi tsoon tavaliselt enne HAZ-i piiri ja HAZ-i piir on viimane piirkond, mis pehmeneb. Madala temperatuuri pingevabastus vähendab jääkpinget, kuid ei eemalda keevisjoont ega ühtlustab tera suurust, seega on vajalik lõplik lõõmutamine üle ümberkristallimistemperatuuri kõikjal, kus mähis peab ühtlaselt moodustuma või laienema.

Lõõmutamise, peitsimise ja keevisõmbluste parandamise reeglid

Ahju atmosfäär on määrav. Üle 600 C õhus lõõmutatud titaan moodustab kõva, rabeda hapnikuga rikastatud kihi, mis tuleb hiljem eemaldada ning korduv kokkupuude tõstab hapniku ja vesiniku kogust. Kui omadusi tuleb säilitada, lõõmutage vaakumis või kuivas kõrge puhtusastmega argoonis kontrollitud kastepunktiga ja kinnitage tulemus kõvaduse traversiga.

Marineerige nitraat-vesinikfluoriidvannis, tavaliselt 20–30% HNO3 ja 2–4% HF, et eemaldada katlakivi ja hapnikuga rikastatud kiht enne edasist külma redutseerimist või lõplikku kontrolli.

Hoidke vesinikku alla ASTM B265 maksimumi 0,015%, piirates peitsimisaega ja kasutades kloriidivaba loputusvett.

Paranduskeevisõmblused on lubatud ainult kvalifitseeritud protseduuri alusel; pärast parandamist tuleb liitekoht uuesti-lõõmutada, uuesti-üle vaadata ja keevisõmbluse kaardile märkida.

Registreerige iga liiteasend, et lõikamine, tühjendamine ja toru allavoolu keevitamine saaksid vuuki tahtlikult asetada või lõigata, mitte juhuslikult kokku puutuda.

Keevisõmblustega külmvaltsitud rullide testimine ja vastuvõtmine

Aktsepteerimine peaks kombineerima standardsete tootetestide ja ühiste{0}}spetsiifiliste kontrollidega.

Pingutustestid vastavalt ASTM E8 piki- ja põikiriba näidistele pluss keevisõmblusele keskendunud näidis, et mõõta liite tõhusust.

ASTM E290 järgi juhitavad painde- või lamestamiskatsed, mis paljastavad keevisliini elastsuse, mida külma vähendamine kõige enam mõjutab.

Mikrokaredus ulatub ASTM E384-ni üle vuugi, teatatakse eraldi põhimetalli, HAZ-i ja sulamistsooni kohta.

Metallograafiline uuring vastavalt ASTM E407 keevisõmbluse struktuuri klassifitseerimiseks, eelneva beetatera suuruse mõõtmiseks ja hüdriidi või hapnikuga rikastatud kihtide otsimiseks.

Visuaalne ja mõõtmete kontroll keevitusjoonte jälgede, paksuseastmete, valtsitud-skaala ja ringide osas.

Kui mähis muudetakse hiljem ASTM B338 järgi keevitatud toruks, muutub algne ribaliitmik valmis torus veel üheks keevisõmbluseks ja see peab olema kaetud sama hüdrostaatilise, tasandus- ja pöörisvoolu või ultraheli vastuvõtuteega.

KKK

K: Kas külmvaltsimine tugevdab titaani keevisõmblust?
See tõstab jõudu läbi töökarastuse, kuid ebaühtlaselt. Sulamistsoon ja HAZ kõvastuvad põhimetallist erineva kiirusega, nii et vuuk saavutab tugevuse elastsuse ja paksuse ühtluse arvelt kuni täieliku lõõmutuseni.

K: Kas keevitusliini saab eemaldada ainult rullides?
Ei. Rullimine teeb armatuuri tasaseks ja joondab valatud struktuuri, kuid koostise erinevus HAZ-is jääb alles. Selle pikkusega mähise kärpimine või mehaaniline eemaldamine on ainus viis liitekoha eemaldamiseks tootest.

K: Milline lõõmutamise ajakava taastab elastsuse pärast külmvaltsimist?
Legeerimata titaan vabastatakse tavaliselt pingest vahemikus 540–650 °C ja lõõmutatakse täielikult temperatuuril 650–750 °C 1–2 tundi vaakumis või kuivas argoonis. Täpne ajakava sõltub kvaliteedist, kogu vähendamisest ja ahju võimsusest.

K: Miks kasutada valtsitud keevisõmbluse hindamiseks kõvadust?
Kõvadus reageerib hapniku ja lämmastiku rikastamisele, töökõvenemisele ja mittetäielikule ümberkristallimisele, mis kõik on lokaalsed mõjud. Seetõttu näitab traavers seda, mida ribakeha üksiku tõmbekatsega ei saa.

K: Kas ASTM B265 omadused kehtivad keevisõmbluse kohta?
Ei. ASTM B265 seab nõuded ribatootele endale. Keevisliidete omadused määratakse keevitusprotseduuriga ja neid kontrollitakse eraldi keevisõmbluse -keskse pinge- ja paindekatsega ning mikrokõvadusega.