لوله و لوله تیتانیوم

لوله ها و لوله های تیتانیومی در طیف وسیعی از کاربردها از جمله استفاده در لوله کشی صنعتی، مبدل های حرارتی تیتانیوم، کندانسورها و اواپراتورها، محصولات مصرفی و در کاربردهای پزشکی مانند ایمپلنت استفاده می شود.

تهیه مواد اولیه:
الف مواد خام تیتانیوم با خلوص بالا، مانند شمش یا بلوک تیتانیوم را انتخاب کنید.
ب برای از بین بردن اکسیدهای سطحی، ناخالصی ها و آلاینده ها، مواد تیتانیوم را از قبل تصفیه کنید.

گرمایش مواد تیتانیوم:
الف مواد تیتانیوم را در یک کوره خلاء یا یک کوره گرمایش اتمسفر کنترل شده قرار دهید.
ب درجه حرارت و مدت زمان گرمایش را برای دستیابی به شرایط حرارتی مناسب، معمولاً بالاتر از دمای انتقال فاز، تنظیم کنید.

آهنگری مواد تیتانیوم:
الف مواد تیتانیوم گرم شده را با استفاده از تجهیزات تخصصی جعل کنید.
ب از تکنیک های آهنگری برای شکل دادن به مواد تیتانیوم به شکل های استوانه ای یا لوله ای استفاده کنید.

کار سرد لوله های تیتانیوم:
الف فرآیندهای سرد کاری مانند نورد سرد یا کشیدن سرد را روی بیلت های تیتانیوم آهنگری انجام دهید.
ب قطر و ضخامت دیواره شمش های تیتانیوم را به تدریج کاهش دهید تا به ابعاد دلخواه لوله های تیتانیوم برسید.

عملیات بازپخت لوله های تیتانیوم:
الف لوله های تیتانیوم سرد کار شده را تحت یک فرآیند بازپخت در یک کوره مشخص قرار دهید.
ب دما و مدت زمان بازپخت را برای دستیابی به اندازه دانه و خواص مکانیکی لوله های تیتانیوم کنترل کنید.

برش و برش لوله های تیتانیومی:
الف از تکنیک‌های ماشین‌کاری (مانند فرز، برش) برای برش دادن انتها و دستیابی به طول دقیق برای لوله‌های تیتانیومی استفاده کنید.
ب از فرآیندهای ماشینکاری برای اطمینان از ابعاد صاف و دقیق استفاده کنید.

عملیات سطحی لوله های تیتانیوم:
a. تمیز کردن:لوله های تیتانیومی را کاملا تمیز کنید تا ناخالصی ها و آلودگی های سطحی از بین بروند.
B. اسید اچینگ:از محلول های اسیدی مناسب برای اچ کردن لوله های تیتانیوم، حذف لایه های اکسید و ناخالصی های سطحی استفاده کنید.

بازرسی کیفیت لوله های تیتانیوم:
A. بازرسی بصری:برای تشخیص عیوب سطحی، خراشیدگی، ترک و غیره در لوله های تیتانیومی، بازرسی های بصری انجام دهید.
B.اندازه گیری ابعاد:از ابزارهای اندازه گیری دقیق برای اندازه گیری قطر، ضخامت دیواره و طول لوله های تیتانیوم استفاده کنید.
C. تست عملکرد مواد:تست سختی، تست کشش، تست ضربه و غیره را برای ارزیابی خواص مکانیکی و فیزیکی لوله های تیتانیوم انجام دهید.

عملیات نهایی لوله های تیتانیوم:
A. پوشش سطح:پوشش های سطحی مانند آنودایز یا آبکاری الکتریکی را بر اساس نیاز به لوله های تیتانیوم اعمال کنید.
B. پردازش ثانویه:عملیات ماشینکاری بیشتر از جمله انبساط، خمش و غیره را بر اساس نیازهای کاربردی خاص انجام دهید.

هنگام جوشکاری تیتانیوم TIG، تمیزی بسیار مهم است
جوشکاری لوله تیتانیوم به تمیزی شدید نیاز دارد - فلز پایه، فلز پرکننده و محیط جوشکاری باید بی عیب و نقص باشد. آلودگی توسط روغن‌های طبیعی بدن، روغن‌های حاصل از فرآیند شکل‌دهی و کشیدن، گرد و غبار مغازه، رنگ، کثیفی، مایعات برش و روان‌کننده‌ها، همگی می‌توانند منجر به شکنندگی و شکست جوش شوند.

با تمیز کردن محل کار و پاک کردن آن از هرگونه زباله شروع کنید و مطمئن شوید که مکانی را با حداقل جریان هوا انتخاب کنید تا در حین جوشکاری گاز محافظ را مختل نکنید. سپس میله پرکننده و فلز پایه را چربی زدایی کنید: از دستکش های نیتریل مخصوص این کار استفاده کنید تا از مالیدن روغن های بدن به این موارد جلوگیری کنید. سپس متیل اتیل کتون (MEK) را روی یک پارچه تمیز و بدون پرز بمالید و تیتانیوم را پاک کنید تا هرگونه آلودگی سطح باقی مانده را پاک کنید. در این مرحله میله پرکننده را در یک ظرف دربسته قرار دهید تا از آلودگی بیشتر جلوگیری شود.

قبل از جوشکاری، رسوب اکسیدی را که هنگام واکنش تیتانیوم با اکسیژن تشکیل می شود، از سطح لوله جدا کنید. این لایه اکسید تیتانیوم را با مقاومت خوردگی قابل توجه خود فراهم می کند. با این حال، قبل از جوشکاری باید آن را جدا کرد زیرا در دمای بالاتر از تیتانیوم ذوب می‌شود و می‌تواند وارد حوضچه جوش مذاب شود تا درزهایی ایجاد کند که جوش را ضعیف می‌کند.

برای حذف لایه اکسید از محل اتصال جوش، یا یک آسیاب قالبی با یک ابزار سوراخ‌زدایی کاربید یا یک فایل کاربید - هر دو به تیتانیوم اختصاص داده شده‌اند. پشم فولاد و مواد ساینده توصیه نمی شود زیرا می توانند باعث آلودگی شوند. به خاطر داشته باشید که برای جلوگیری از گرمای بیش از حد از سرعت آسیاب کم استفاده کنید. بعد از اینکه لایه اکسیدی آسیاب شد، یک بار دیگر محل اتصال را با MEK یا پارچه آغشته به استون پاک کنید. قبل از برخورد با قوس صبر کنید تا حلال به طور کامل تبخیر شود، زیرا برخی از حلال ها نقطه اشتعال پایینی دارند.

تناسب کامل (بالا)
در لوله‌های تیتانیومی از هر لوله فلزی دیگری، اتصال اتصال مهم‌تر است، زیرا جلوگیری از ورود اکسیژن به جوش بسیار مهم است. محل اتصال باید مربعی باشد (شکاف V ایجاد نکنید)، که به به حداقل رساندن مقدار حرارت و فلز جوش مورد نیاز برای پر کردن اتصال کمک می کند. این به نوبه خود احتمال سوختگی و آلودگی را کاهش می دهد.

قطعات را به یک پوزیشنر یا روی یک ایستگاه کاری بچسبانید تا مطمئن شوید که دو انتها تا حد ممکن محکم و دقیق به هم چسبیده اند.

شما نیازی به گرم کردن بیشتر لوله ها و لوله های تیتانیومی جدار نازک ندارید. با این حال، اگر قصد دارید تیتانیوم را با ضخامت بیش از ⅛ اینچ جوش دهید، با تامین کننده تجهیزات جوش خود مشورت کنید، زیرا مقداری پیشگرم و پس گرما ممکن است مفید باشد.

پوشش گاز محافظ در جوشکاری تیتانیوم TIG
آرگون خالص به دلیل خلوص بالا و رطوبت کم برای جوشکاری تیتانیوم توصیه می شود. مخلوط 75/25 آرگون/هلیوم ممکن است برای بهبود پایداری و افزایش نفوذ تنها در صورت مشخص شدن استفاده شود.

انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) اندازه گیری خلوص گاز جوشکاری را برای اطمینان از مطابقت با استانداردهای تعیین شده برای هر کاربرد توصیه می کند. مشخصات معمول نشان می دهد که گاز محافظ حداقل 99.995 درصد خالص با حداکثر 20 قسمت در میلیون (PPM) اکسیژن و نقطه شبنم بیشتر از -76 درجه فارنهایت باشد. سایر کاربردها به جریان خالص 99.999 درصد آرگون نیاز دارند.

تجهیز مشعل جوشکاری خود با محافظ عقب بسیار مهم است - در غیر این صورت خطر آلودگی اکسیژن و به همراه آن احتمال ترک خوردن افزایش می یابد. برخی از جوشکارها سپرهای دنباله دار خود را می سازند، اگرچه سبک های زیادی برای خرید در دسترس هستند. سپرهای دنباله دار با شکل لوله مطابقت دارند و از مشعل GTAW در اطراف لوله پیروی می کنند. سپرها پس از عبور مشعل و جریان آرگون آن، محافظت بیشتری از آرگون بر روی جوش ایجاد می کنند. تنظیم جریان گاز مشعل و محافظ عقب در 20 فوت مکعب در ساعت (CFH) بهترین پوشش را فراهم می کند.

پاکسازی، فرآیندی که اکسیژن موجود در لوله را نیز از بین می برد

هنگام جوشکاری لوله تیتانیوم مورد نیاز است. این فرآیند را می توان با هر نوع سد پاکسازی کامل کرد: سدهای محلول در آب، واشرهای لاستیکی، نوار مخصوص یا مثانه های بادی. آرگون به ناحیه سد جریان می یابد تا جایگزین اکسیژن موجود در لوله شود. اجازه دهید آرگون به اندازه کافی جریان داشته باشد تا اکسیژن را 10 بار جایگزین کند تا از خالص ترین محیط جوش اطمینان حاصل شود.

همیشه از یک شلنگ پلاستیکی تمیز و بدون متخلخل برای انتقال گاز محافظ به مشعل، سپر عقب و پاکسازی استفاده کنید. از شلنگ لاستیکی استفاده نکنید؛ لاستیک متخلخل است و اکسیژن را جذب می کند که می تواند جوش را آلوده کند.

انتخاب فلز پرکننده
هنگام جوشکاری لوله تیتانیوم با ضخامت بیشتر از 0.010 اینچ از فلز پرکننده استفاده کنید. برخی از کاربردها استثناهایی مانند فلز پرکننده با استحکام تسلیم کمتر نسبت به فلز پایه را برای بهبود شکل پذیری مجاز می کنند. با این حال، هر گونه تغییری باید به دقت مورد آزمایش و بررسی قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که نیازها و مشخصات فرآیند را برآورده می کند.

مشعل و مواد مصرفی مناسب برای لوله های آلومینیومی جوشکاری TIG
GTAW به جوشکار کنترل بیشتری روی حرارت ورودی و حوضچه نسبت به سایر فرآیندهای جوشکاری می دهد. یک اینورتر GTAW با راه اندازی قوس با فرکانس بالا، قابلیت های کنترل آمپر از راه دور، تایمر پس جریان و خروجی حداقل 250 آمپر، تیتانیوم را به خوبی جوش می دهد.

همیشه قطبیت دستگاه را روی الکترود جریان مستقیم منفی (DCEN) تنظیم کنید. DCEN در مقایسه با الکترود جریان مستقیم مثبت (DCEP) نفوذ عمیق‌تر و مهره باریک‌تری ارائه می‌دهد.

اینورتر را با یک مشعل خنک کننده با هوا یا آب تطبیق دهید. مشعل هوا خنک در صورت جوشکاری زیر 150 آمپر عملکرد خوبی را ارائه می دهد و قیمت آن کمتر از مشعل آب خنک است. از سوی دیگر، مشعل خنک‌شده با آب کوچک‌تر است، قابلیت مانور بیشتری دارد و اجازه جوشکاری در آمپرهای بالاتر را برای دوره‌های طولانی‌تر می‌دهد، اگرچه اغلب جوش‌های تیتانیوم کوتاه هستند و در سطوح خروجی کمتر از 150 آمپر ایجاد می‌شوند.

از یک الکترود تنگستن 2 درصدی به صورت زمینی و مطابق با جریان جوشکاری به صورت زیر استفاده کنید:

تا 90 آمپر: 1⁄16 اینچ یا کوچکتر.
90 - 200 آمپر: 3⁄32 اینچ.
بیش از 200 آمپر: 1⁄8 اینچ.
از یک لنز گازی برای توزیع یکنواخت گاز محافظ و ایجاد یک جریان گاز صاف روی حوضچه جوش استفاده کنید.

یک قوس بزنید و دست به کار شوید
ابتدا انتهای میله پرکننده را جدا کنید تا نقطه خالص و بدون آلودگی برای شروع جوش نمایان شود. جریان گاز آرگون را برای چند ثانیه قبل از برخورد با قوس شروع کنید تا مطمئن شوید که ناحیه جوش کاملاً پوشانده شده است.

برای ایجاد قوس از ویژگی راه اندازی قوس با فرکانس بالا اینورتر استفاده کنید. زاویه مشعل، سرعت مشعل و زوایای سیم پرکننده مشابه آنچه در جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده می شود، شرایط بهینه را برای جوشکاری لوله تیتانیوم فراهم می کند.

ایجاد گودال جوش با تیتانیوم نسبتاً آسان است، اما ممکن است به راحتی حرکت نکند. فشار دادن گودال جوش همراه با قوس و میله پرکننده به طور کلی بهترین نتایج را به همراه دارد، اما هنگام جوشکاری باید میله پرکننده را در داخل پاکت گاز محافظ نگه دارید. همچنین مهم است که گرمای ورودی را به حداقل برسانید زیرا گرمای بیش از حد می تواند جوش را ترک کند. به جای اینکه همیشه میله را در گودال رها کنید، از تکنیک ضربه زدن (با سرعت حرکت ثابت) با فلز پرکننده استفاده کنید.

پس از اتمام جوش، 20 تا 25 ثانیه پس از جریان را در نظر بگیرید تا درز در هنگام سرد شدن زیر آستانه 800- درجه F محافظت شود. این نقطه ای است که در آن اکسیژن دیگر با تیتانیوم واکنش نمی دهد. برخی از کدهای جوشکاری ممکن است تا زمانی که دما به زیر 500 درجه فارنهایت کاهش یابد نیاز به پس جریان دارند، بنابراین همیشه از روش نوشته شده پیروی کنید.

تیتانیوم این مزیت را دارد که رنگ واقعی خود را پس از اتمام جوش نشان دهد. رنگ نهایی اتصال جوش نشان می دهد که گاز محافظ چقدر جوش را از آلودگی ها محافظت می کند و لایه اکسید چقدر ضخیم است. علاوه بر بازرسی چشمی، بازرسی نافذ رنگ، تست سختی، اشعه ایکس، اولتراسونیک و آزمایش های مخرب کیفیت جوش تیتانیوم را تعیین می کند.