Сварка и производство из титана
Титановые швы обычно разрушаются не из-за недостатка тепла и не из-за плохой формы валика. Они разрушаются потому, что металл шва и зона термического влияния успели поглотить кислород или азот, пока оставались горячими, — и это загрязнение практически невидимо до момента растрескивания соединения.
Страница посвящена сварке и сварным узлам. Механообработка, резка, формовка, термообработка и отделка поверхности имеют собственные страницы и приведены в конце; здесь они намеренно не дублируются.
Почему сварка титана — отдельная дисциплина
Защита должна продолжаться после гашения дуги. Титан продолжает поглощать атмосферные газы выше примерно 427 °C (800 °F). Защищать только сварочную ванну недостаточно — шов и прилегающий металл должны оставаться под инертной средой до остывания. На практике это сочетание:
- Защитного «башмака» (trailing shield), следующего за горелкой и укрывающего остывающий шов
- Поддува корня с обратной стороны соединения, удерживаемого до остывания прохода
- Камер с защитной средой или локальных укрытий для ответственных узлов и малых деталей
Чистота — этап процесса, а не наведение порядка. Жир, влага, след маркера, остатки СОЖ или железное загрязнение от предыдущей работы — всё это окажется в шве. Титановое производство ведётся на выделенной оснастке, с выделенными шлифовальными и щёточными расходниками и нежелезными поверхностями контакта: железо, подхваченное с оснастки из углеродистой стали, становится очагом коррозии.
Предшествующее состояние поверхности имеет значение. Если материал формовался в горячем состоянии или проходил термообработку на воздухе, он несёт альфа-слой, а сварка по альфа-слою даёт трещину. Этот слой должен быть удалён травлением и подтверждён до поступления деталей на сварочный пост.
Цвета побежалости — визуальная проверка
Цвет поверхности шва сразу показывает, насколько сработала защита. Он не заменяет контроль, но это первое, на что смотрят на любом титановом шве.
По AWS D17.1, таблица 7.1 (сварка плавлением для авиации) допустимыми считаются:
| Цвет | Оценка по таблице 7.1 |
|---|---|
| Ярко-серебристый | Годен |
| Серебристый | Годен |
| Светло-соломенный | Годен |
| Тёмно-соломенный | Годен |
| Бронзовый | Годен |
Дальнейшее потемнение указывает на нарастающее окисление, а серый или белый порошкообразный налёт — на сильное загрязнение: такое состояние очисткой не исправляется, металл подлежит удалению. Где именно проходит граница, зависит от класса шва, заданного вашей спецификацией, поэтому класс согласуется до сварки, а не обсуждается после.
Оборудование под давлением оценивают по расчётным нормам и аттестованной процедуре, а не по авиационной таблице цветов — принцип тот же, документ приёмки другой.
WPS и PQR — что именно аттестуется
«Мы умеем варить титан» — не ответ на вопрос закупщика. Технологическая карта сварки аттестована для определённого диапазона, и ваше соединение должно в него попадать:
- Группа материала и марка
- Диапазон толщин — процедура, аттестованная на тонком листе, не покрывает толстостенные узлы
- Конфигурация соединения и положение сварки
- Процесс — GTAW, автоматический или ручной
- Схема газовой защиты, включая поддув корня и защитный башмак
- Присадочный материал и его классификация
Если деталь выходит за аттестованный диапазон, процедуру нужно аттестовать заново. Это пункт графика, а не формальность, и выявлять его лучше на стадии расчёта стоимости, чем на приёмке.
Аттестация сварщика отделена от аттестации процедуры; обе проверяются применительно к предприятию, которое будет выполнять работу.
Что изготавливается
Титан и другие реакционноспособные металлы применяют там, где коррозия исключает сталь. Типичные узлы:
- Аппараты, реакторы и колонны
- Теплообменники — кожухотрубные, пластинчатые, а также соединения труба—трубная решётка
- Резервуары и трубопроводные системы
- Анодные узлы и анодные корзины — по покрытию см. покрытие МОА-анодов
- Строительные и специальные сварные конструкции по чертежу
Вальцовка, гибка и штамповка днищ — операции формовки, выполняемые в отожжённом состоянии, поэтому последовательность термообработки и сварки планируется совместно.
Цирконий и другие реакционноспособные металлы
Цирконий сваривают по тем же принципам, что и титан, но с меньшим запасом на ошибку: он чувствительнее к поглощению кислорода и азота и требует собственных процедур, расходников и чистой зоны. Цирконий не варят по титановым параметрам, и опыт по титану не переносится автоматически.
Никелевые сплавы, ниобий и плакированные конструкции имеют свои требования.
Контроль и испытания
Согласуются при размещении заказа и вносятся в план контроля, а не добавляются позже:
- Визуальная оценка и оценка цветов побежалости по применимым критериям приёмки
- Капиллярный контроль поверхностных дефектов
- Радиографический контроль, если нормы или ваша спецификация требуют объёмного контроля
- Гидравлические, пневматические испытания или контроль течи гелием по классу оборудования
- Термообработка после сварки, если этого требуют нормы или условия эксплуатации
Документация идёт тем же маршрутом, что и по материалу: см. контроль и сертификаты.
Что приложить к запросу
- Чертёж или эскиз, с деталировкой соединений при наличии
- Нормы или спецификацию, по которым вы работаете
- Марку материала и форму продукции
- Расчётное давление и температуру, а также рабочую среду
- Требования к контролю — объём НК, независимое освидетельствование, документация
- Количество и требуемый срок
Если конструкция не финализирована, пришлите то, что есть. Понимать, реализуемо ли соединение в титане и во сколько обойдётся его контроль, полезно до того, как чертёж будет заморожен.
Отправить запрос на изготовление →
Связанные услуги
ЧПУ-обработка · Резка и резка в размер · Термообработка · Травление и альфа-слой · Отделка поверхности