การเชื่อมพลาสม่าของท่อไททาเนียม

การเชื่อมพลาสม่าของท่อไททาเนียม

Do you know what elements are called "super materials"? In fact, this element is the 9th most abundant element and the 7th most abundant metal found in the Earth's crust, and it is titanium. The origin of the name can be traced back to Titan (son of the goddess of the earth in Greek mythology). Titanium is a low-density (a little over half that of steel) and high-strength metal with great corrosion resistance. Therefore, it is often referred to as a "superhero". Just for the record, it must have been surprising to you that it wasn't discovered until 1791.

มีเทคนิคมากมายในการเชื่อมไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การเชื่อมด้วยพลาสม่า คุณต้องเคยได้ยินว่าท่อไททาเนียมเป็นที่นิยมในด้านความแข็งแรง ทนต่อการกัดกร่อน ความหนาแน่นต่ำ ความเหนียวสูง และคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ อีกมากมาย เมื่อผสมกับอะลูมิเนียมหรือวาเนเดียม ท่อไททาเนียมสามารถมีความแข็งแรงสูงขึ้นโดยที่ยังคงข้อดีด้านน้ำหนักไว้ แง่มุมเหล่านี้ทำให้เป็นวัสดุทางเลือกทั่วโลกสำหรับการต่อเรือ การบินและอวกาศ (เครื่องบินเพื่อการพาณิชย์และการทหาร) และอุตสาหกรรมเคมี

Likewise, you may have a lot of questions about welding titanium tubing. So, let's dive into plasma welding of titanium tubes.

การเชื่อมด้วยพลาสม่าคืออะไร?

การเชื่อมพลาสม่าหมายถึงเทคโนโลยีการเชื่อมอาร์กของเหลว ชิ้นงานหลอมเหลวโดยการจัดหา-ก๊าซไอออนความร้อนพลังงานสูงที่เรียกว่าพลาสมา และอาร์กไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดทังสเตน (วัสดุสิ้นเปลือง -ไม่ใช่วัสดุสิ้นเปลือง) กับชิ้นงาน หลักการทำงานของการเชื่อมอาร์กพลาสม่าคือการตัดด้วยความร้อน ซึ่งต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC-กำลังสูง อุณหภูมิอาร์คสามารถสูงถึง 33000 องศาในขณะที่รักษาแรงดันต่ำ อุณหภูมิสูง และความเข้มข้นของความร้อนสูงด้วยก๊าซป้องกัน นอกจากนี้ กระบวนการเชื่อมยังมาพร้อมกับอุปกรณ์ เทคนิค และการทดสอบที่เหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมหรือคุณภาพการเชื่อมที่ดี

ทำไมต้องใช้เชื่อมท่อไททาเนียม?

การเชื่อมท่อไททาเนียมสามารถทำได้ค่อนข้างซับซ้อน เนื่องจากวัสดุจะมีปฏิกิริยาตอบสนองสูงที่อุณหภูมิสูง และอาจส่งผลเสียต่อความสมบูรณ์ของรอยเชื่อมโดยรวมขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมด้วยอาร์กพลาสม่าอาจมีประโยชน์ในสถานการณ์เช่นนี้ เหตุผลก็คือการเชื่อมด้วยอาร์กพลาสมามีการป้อนความร้อนที่ต่ำกว่า ความเร็วในการเชื่อมและการเดินทางที่เร็วขึ้น และคุณภาพทางโลหะวิทยาในระดับที่สูงกว่าเทคนิคการเชื่อมก๊าซเฉื่อยทังสเตนที่ใช้ก่อนหน้านี้

เชื่อมท่อขนาดเท่าไหร่ครับ?

โหมดรูกุญแจและโหมดฟิวชันเป็นโหมดการทำงานที่แตกต่างกันสองโหมดที่ใช้ในการเชื่อมอาร์กพลาสม่า โหมดรูเล็กจะใช้ที่อัตราการไหลของก๊าซพลาสม่าและกระแสอาร์คที่สูงขึ้นเมื่อเจ็ทพลาสม่าสามารถเจาะข้อต่อได้หลังจากแทนที่โลหะหลอมเหลวและก่อตัวเป็นรูเล็กๆ สามารถใช้โมเดลนี้กับโลหะเชิงพาณิชย์ได้ทั้งหมด รวมถึงท่อไททาเนียมที่มีขนาดระหว่าง 1.6 มม. ถึง 13 มม.

ในทางกลับกัน โหมดการเชื่อมสามารถใช้งานได้สะดวกที่กระแสอาร์คที่ต่ำกว่าสำหรับท่อไททาเนียมและโลหะเชิงพาณิชย์อื่นๆ ที่บางเพียง 0.050 มม. ถึง 3.2 มม. ในการผ่านครั้งเดียว ในเวลาเดียวกัน โหมดการหลอมหลาย-ผ่านเหมาะสำหรับความหนาที่มากกว่า 6.4 มม. แต่ช่วงความหนาและความหนาอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโลหะที่ใช้ โดยพื้นฐานแล้ว แท่งเติมจะใช้ในการเชื่อมวัสดุที่มีความหนา คุณจึงสามารถเชื่อมโลหะที่มีความหนามากได้อย่างง่ายดาย

วัสดุเชื่อมคืออะไร?

วัสดุเชื่อมที่คุณใช้ที่นี่คือท่อไททาเนียม เนื่องจากแต่ละองค์ประกอบมีคุณสมบัติทางกลและทางเคมีเฉพาะตัว เทคนิคหรือขั้นตอนจึงแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโลหะที่ใช้เพื่อรับประกันคุณภาพของรอยเชื่อม นี่คือคุณสมบัติทางทฤษฎีบางส่วนที่นำเสนอโดยท่อไทเทเนียม:

คุณสมบัติการเชื่อมไทเทเนียม

ใช้เครื่องประเภทไหนครับ?

คุณอาจสงสัยว่าอุปกรณ์และเครื่องจักรชนิดใดที่ใช้สำหรับการเชื่อมอาร์กพลาสม่า เทคโนโลยีนี้ใช้แหล่งพลังงานความหนาแน่นต่ำ เครื่องกำเนิด (ความถี่สูง) หัวเชื่อม อิเล็กโทรด (ไม่ใช่-วัสดุสิ้นเปลือง) ตัวควบคุมพลาสมาและแก๊สหุ้ม ลวดเติมหรือตัวป้อนสายเคเบิล แปรงลวด ฯลฯ

นอกจากนี้ เครื่องเชื่อมที่ใช้ในการเชื่อมอาร์กพลาสม่าคือ DC หรือ AC โปรดทราบว่ามอเตอร์กระแสตรงสามารถให้ประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมเนื่องจากสามารถควบคุมความร้อนได้เนื่องจากกระแสไฟตรง แม้ว่าจะมีราคา-มีประสิทธิภาพ แต่เครื่องเชื่อมไฟฟ้ากระแสสลับไม่ได้มีคุณภาพดีที่สุดเพราะใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทจะแตกต่างกันไปตามช่วงเวลา

มีอะไรผิดพลาด?

Several factors can affect the weldability of titanium tubing. As you know, the titanium tube is heated during welding, so at temperatures above 500-600 degree , it is more likely to combine with oxygen, nitrogen, carbon or hydrogen present in the air, resulting in a decrease in mechanical properties such as the metal's Ductility and toughness. Other welding defects include porosity, slag inclusions, undercuts, incomplete fusion and incomplete penetration. All of these failures can occur during the welding process and can affect the quality of the weld.

การเชื่อมที่มีคุณภาพคืออะไร?

ถ้าคุณต้องการได้งานเชื่อมที่มีคุณภาพ คุณต้องเข้าใจว่างานเชื่อมที่มีคุณภาพคืออะไร ต่อจากนี้ เราพูดถึงข้อกำหนดพื้นฐานบางประการสำหรับการตั้งชื่อข้อต่อให้เป็นรอยเชื่อมที่มีคุณภาพ

ผลิตภัณฑ์เสร็จสมบูรณ์อย่างถูกต้องตามขนาดการออกแบบ

ผลิตภัณฑ์นี้ให้ความแข็งแกร่งและการทำงานที่จำเป็น

ลักษณะของรอยเชื่อมถึงระดับที่ต้องการ

ลูกปัดไม่มีการเสียรูป รอยแตก หรือรู

ความแข็งแรงของรอยเชื่อมถือว่าเท่ากับความแข็งแรงของโลหะฐาน

ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพของรอยต่อ ความแข็งแรงของรอยเชื่อม และความแข็งแรงของโลหะพื้นฐานสามารถแสดงเป็นประสิทธิภาพของรอยต่อ=ความแข็งแรงของรอยเชื่อม/ความแข็งแรงของโลหะพื้นฐาน

วิธีการตรวจสอบคุณภาพของการเชื่อม?

เมื่อใช้ท่อไทเทเนียมเป็นวัสดุเชื่อม รับประกันคุณภาพในไม่กี่ขั้นตอน ซึ่งอาจรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงขั้นตอนต่อไปนี้

ใช้เมทิลเอทิลคีโตนผ่านผ้าที่ไม่มีขุย-เพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว (น้ำมัน สิ่งสกปรก ฝุ่น และสนิม) จากท่อไททาเนียม ปล่อยให้ตัวทำละลายระเหยจนหมด

ถอดสเกลออก ซึ่งหากไม่ถอดออกจะทำให้รอยเชื่อมอ่อนลง สำหรับสิ่งนี้ คุณสามารถใช้ไฟล์คาร์ไบด์หรือเครื่องมือลบคมคาร์ไบด์

คุณทราบดีว่าท่อไททาเนียมจำเป็นต้องหุ้มด้วยแก๊สป้องกันอย่างสมบูรณ์ เพื่อให้คุณใช้อาร์กอนบริสุทธิ์ได้ อย่างไรก็ตาม ส่วนผสมของอาร์กอนฮีเลียม 75/25 นั้นดีที่สุดสำหรับการแทรกซึมที่ดี อนึ่ง ไนโตรเจนและไฮโดรเจนก็สามารถรวมอยู่ในส่วนผสมได้เช่นกัน

ควรใช้โลหะเสริมเมื่อความหนาของท่อไทเทเนียมเกิน 0.010 นิ้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโลหะเติมควรมีคุณสมบัติเหมือนกับโลหะฐาน

ควรพิจารณาถึงผลกระทบของรอบการทำความร้อน/ความเย็นที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเชื่อมต่อคุณสมบัติทางกลของท่อไททาเนียมด้วย

การเชื่อมคุณภาพสูงสามารถทำได้ด้วยการเชื่อมแบบเรียบ ซึ่งแนะนำในเทคนิคการเชื่อมอาร์คทั้งหมด และรับประกันรอยเชื่อมคุณภาพสูงที่อัตราการสะสมที่สูง นอกจากนี้ยังส่งผลให้มีบ่อหลอมเหลวที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งส่งผลให้อัตราการแข็งตัวและเย็นลงช้าลง ทำให้ก๊าซหนีออกจากกลุ่มและยับยั้งความพรุนในท้ายที่สุด

อีกจุดที่คุณต้องพิจารณาคือความหนาของท่อ เมื่อความหนาของท่อเพิ่มขึ้น พารามิเตอร์ของข้อต่อก็มีความสำคัญมากขึ้น ดังนั้นความลึกของมุมเอียงที่เหมาะสมทั้งสองด้านของรอยต่อและพื้นที่แผ่นระหว่างมุมเอียงจึงเป็นตัวกำหนดคุณภาพของการบัดกรี

การทดสอบรอยเชื่อมทำอย่างไร?

รอยเชื่อมได้รับการทดสอบโดยใช้เทคนิคที่เหมาะสมภายใต้สภาวะแวดล้อมที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด NDT (การทดสอบแบบไม่ทำลาย-การทดสอบแบบทำลายล้าง) ใช้กันอย่างแพร่หลายในการประเมินรอยเชื่อม และโดยทั่วไปรวมถึงการทดสอบต่างๆ เช่น การตรวจสอบด้วยสายตา อนุภาคแม่เหล็ก สารแทรกซึมของของเหลว กระแสไหลวน การปล่อยเสียง อัลตราโซนิก และการถ่ายภาพรังสี ตรวจสอบรอยเชื่อมเพื่อการกระจายของวัสดุเชื่อมที่สม่ำเสมอ ไม่มีการปนเปื้อน ไม่มีรูพรุน ข้อต่อแน่น ป้องกันการรั่ว-และความแข็งแรงที่เหมาะสม รอยต่อที่เชื่อมได้รับการทดสอบตามมาตรฐานที่กล่าวถึงในหัวข้อใดหัวข้อหนึ่งข้างต้น

คำสุดท้าย

ท่อไททาเนียมมีการใช้งานเชิงพาณิชย์ในอุตสาหกรรม-ที่มีเทคโนโลยีและความแม่นยำสูงมากมาย ดังนั้นการทำความเข้าใจความสามารถในการบัดกรีจึงเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้น กระบวนการเชื่อมจำนวนมากจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมท่อไทเทเนียม เช่น GTAW, GMAW, LBW, RW และ EBW เป็นต้น การเชื่อมด้วยพลาสม่าอาร์คหรือพลาสมาก็เป็นหนึ่งในนั้นเช่นกัน และเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในการเชื่อมท่อไททาเนียม หลักการพื้นฐานของกระบวนการนี้จะเหมือนกันสำหรับโลหะทั้งหมด อย่างไรก็ตาม มีวิธีการและเทคนิคบางอย่างที่แตกต่างกันไปตามวัสดุที่ใช้เชื่อม เพื่อให้ได้คุณภาพการเชื่อมที่ดี