티타늄 합금 용접 시 균열을 방지하는 방법은 무엇입니까?

티타늄 합금은 뛰어난 비강도, 내식성, 생체적합성으로 인해 항공우주, 해양공학, 의료기기 등 고급 분야의 핵심 소재로 자리잡고 있습니다.{0}} 그러나 용접과정에서티타늄 합금균열 결함의 잠재적 위험이 있습니다. 이 문제는 부품의 기계적 특성과 서비스 안전성에 영향을 미쳐 복잡한 구조 제조 시나리오에서의 폭넓은 적용을 제한합니다.

 

 

티타늄 합금의 물리적, 화학적 특성은 용접 공정의 특수성을 결정합니다. 균열 발생은 재료 자체의 특성과 용접 공정 요인이 복합적으로 작용하여 발생합니다. 고온 균열은 고온에서의 입계 파손입니다. 저온 균열은 수소-로 인한 균열의 핵심 위협입니다. 재가열 균열은 노화 처리 중에 숨겨진 위험입니다.

 

 

티타늄 합금의 용접 균열 메커니즘에 대응하여 "용접 전 준비- 용접 공정 - 용접 후- 처리"의 전 과정에 걸쳐 균열 방지 기술이 실행되어야 합니다.

 

(I) 사전{0}}용접 준비

용접 전 준비의 핵심은-불순물의 유입과 응력 집중을 줄이고 용접 공정을 위한 안정적인 조건을 만드는 것입니다.

• 모재 및 충전재 선택: 구성이 일치하는 필러 와이어를 선택합니다. 고강도-티타늄 합금의 경우 붕소와 지르코늄을 첨가하여 입자를 미세화할 수 있습니다. 모재 및 용가선 표면의 산화물 스케일, 오일 스테인, 기타 불순물을 제거하기 위해 분쇄/피클 처리하고, 처리 후 4시간 이내에 용접을 완료합니다.

 

• 조인트 설계 및 홈 가공: 홈 각도, 루트 페이스 및 간격이 있는 맞대기 조인트를 선호합니다. 홈가공은 밀링 등 냉간가공 방식을 사용하며, 열절단은 금지됩니다.

 

• 용접 환경 제어: 특정 온도 및 습도의 폐쇄된 작업장에서 작동합니다. 중요한 구성 요소의 경우 보호 덮개를 설치하고 제습 및 방진 장비를 사용하여-수분과 먼지가 용융 풀에 유입되는 것을 방지합니다.

 

(II) 용접공정

용접공정은 균열방지의 핵심입니다. 용접 방법 선택, 공정 매개변수 최적화 및 보호 강화를 통해 용융 풀과 열 영향 영역을 정밀하게 제어하는 ​​것이 필요합니다.{1}}

 

• 선호하는 용접 방법: 집중된 에너지와 제어 가능한 열 입력을 갖춘 방법을 우선시합니다. 얇은 판(10mm 이하)에는 TIG 용접을 사용하고 중간 및 두꺼운 판에는 PAW 용접을 사용합니다. 항공우주와 같은 고급-분야에서는 EBW 및 LBW 용접이 선호되며(훌륭하지만 비용이 높음) 수동 아크 용접은 엄격히 금지됩니다.

 

 

• 공정 매개변수 최적화: 핵심은 열 입력 및 냉각 속도를 제어하는 ​​것입니다. 전류: 얇은 판의 경우 50{5}}80A, 중간 및 두꺼운 판의 경우 100-150A; 전압: 10-15V; 속도: 5-10mm/s; 다층 용접의 층간 온도 100도 이하.

 

• 향상된 보호 조치: 순도가 99.99% 이상인 고유량 순수 아르곤을 사용하고 트레일링 실드(용접 이음새를 400도 미만으로 냉각하기 위해) 및 뒷면 보호 장치(아르곤 역블로우)가 장착되어 있습니다. 파이프라인 용접의 경우 용접하기 전에 산소 함량이 될 때까지 아르곤으로 파이프를 채웁니다.<0.01%). It is normal to observe the molten pool showing silvery white; stop welding for treatment if it is blue-purple.

 

(III) 용접후-처리

용접후-처리는 잔류응력을 제거하고 수소함량을 감소시켜 냉간균열 및 재가열균열을 방지할 수 있습니다. 핵심 프로세스는 다음과 같습니다.

 

1. 용접 후 탈수소화 처리

냉간 균열이 발생하기 쉬운 티타늄 합금 부품에 적용, 용접 직후 시행: 200~250도에서 2~4시간 동안 유지하여 수소 확산 및 석출을 촉진하고 냉간 균열을 억제합니다.

 

2. 응력 완화 어닐링

공정: 550~650도에서 1~2시간 동안 유지하고 용광로를 사용하여 300도 이하로 식힌 다음 공기로 식힙니다. 잔류 응력을 80% 이상 제거하고 미세 구조를 개선하며 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.

시효 경화-티타늄 합금의 경우 재가열 균열을 방지하기 위해 어닐링 + 시효를 함께 사용해야 합니다.

 

3. 용접심 표면처리 및 검사

용접 비드, 스패터, 산화물 스케일을 제거하고 표면 균열을 확인하기 위해 연마합니다.

초음파 테스트(UT, 감도 Φ2mm 평면-바닥 구멍 상당 이상) 및 침투 테스트(PT, 선형 결함 없음)를 사용하여 내부/표면 결함을 감지합니다.

균열은 기계적 연삭으로 제거해야 하며, 필요한 경우 원래 공정에 따라 재{0}}용접하고 재{1}}검사해야 합니다.

 

 

기술적 조치 외에 음질 관리 시스템이 크랙 방지의 핵심입니다.

 

• 용접 절차 사양(WPS)

최적의 매개변수를 결정하기 위해 다양한 티타늄 합금 등급(Gr2, Gr5) 및 접합 형태에 대한 공정 테스트를 수행합니다. 평가 없는 건설은 엄격히 금지됩니다.

 

• 용접기 관리

용접공은 티타늄 합금 용접에 대한 특별 자격을 보유해야 하며 티타늄 합금 용접의 특수성과 균열 방지 요구 사항을 잘 알고 있어야 합니다.

 

• 전체-프로세스 추적성

문제의 정확한 추적성을 확보하기 위해 모재 및 필러 와이어의 배치, 용접 매개변수, 용접 후 처리 및 결함 탐지 결과를 프로세스 전반에 걸쳐 기록합니다.