Die Schutzanforderungen beim Schweißen von Titan und Titanlegierungen sind sehr streng. Wenn der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht 0,55 % beträgt, verschwindet die Plastizität der Schweißnaht fast vollständig und das Material wird sehr spröde. Darüber hinaus kann die Wärmebehandlung nach dem Schweißen diese Sprödigkeit nicht beseitigen.

Titanlegierungen enthalten viele Elemente, die sich auf die physikalischen Eigenschaften von Titan auswirken. Unter ihnen ist Kohlenstoff eine häufige Verunreinigung in Titan und Titanlegierungen. Wenn der Kohlenstoffgehalt unter 0,13 % liegt, ist die Festigkeitsgrenze der Schweißnaht in Titan etwas erhöht und die Plastizität etwas verringert, aber die Wirkung von inoxischem Stickstoff ist stark. Wenn jedoch der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht weiter erhöht wird, nimmt die Anzahl des retikulären TiC in der Schweißnaht mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt zu, was zu einem starken Rückgang der Plastizität der Schweißnaht und zum Auftreten von Rissen unter der Einwirkung von Schweißspannungen führt.

Der Schweißfehler von Titanrohren ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die von der Argon-Lichtbogenschweißpistole gebildete Argongas-Erhaltungsschicht das Schweißbad während des Schweißens von Titanrohren nur vor schädlichen Auswirkungen der Luft schützen kann.

Bei hohen Temperaturen gibt es jedoch keine Schutzwirkung auf die verfestigte Schweißnaht und ihre angrenzenden Bereiche, und die Schweißnaht und ihre angrenzenden Bereiche haben in einem solchen Zustand immer noch eine starke Fähigkeit, Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen.

Die Luft enthält viel Stickstoff und Sauerstoff, wenn sie bei 400 Grad beginnt, Sauerstoff und bei 600 Grad Stickstoff aufzunehmen. Mit zunehmendem Oxidationsgrad verändert sich die Farbe der Titanrohrschweißnaht und die Plastizität der Schweißnaht nimmt ab.

Ohne Oxidation ist sie silberweiß, während Titan bei etwa 250 °C, wenn TiO2 anfängt, Wasserstoff zu absorbieren, goldgelb wird und leicht oxidiert. Bei leicht oxidiertem Ti2O3 ist sie blau und bei stark oxidiertem TiO2 grau.

1. Der Einfluss von Kohlenstoff

Titan und Titanlegierungen sind beim Schweißen bei Raumtemperatur relativ stabil. Flüssigkeitströpfchen und Schmelzmetall absorbieren stark Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Diese Gase haben bereits im festen Zustand mit Titanlegierungen interagiert.

Mit zunehmender Temperatur nimmt auch die Fähigkeit von Titan und Titanlegierungen, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff zu absorbieren, deutlich zu. Titan beginnt bei etwa 250 °C Wasserstoff zu absorbieren, ab 400 °C nimmt es Sauerstoff und ab 600 °C Stickstoff auf. Nachdem diese Gase absorbiert wurden, verursachen sie direkt eine Versprödung der Schweißverbindungen, was ein sehr wichtiger Faktor ist, der die Schweißqualität beeinträchtigt.

2. Wasserstoff ist der Einfluss

Der Hauptgrund dafür ist, dass mit zunehmendem Wasserstoffgehalt Wasserstoff in gasförmigen Verunreinigungen der schwerwiegendste Faktor ist, der die mechanischen Eigenschaften von Titan beeinträchtigt. Die Änderung des Wasserstoffgehalts beim Schweißen hat den größten Einfluss auf die Schlagfestigkeit der Schweißnaht.

Die Ausfällung von lamellarem oder nadelförmigem TiH2 in den Schweißnähten hat zugenommen. Die Festigkeit von TiH2 ist sehr gering, sodass die Schlagfestigkeit von lamellarem oder nadelförmigem TiH2 erheblich verringert ist. Der Einfluss des Wasserstoffgehalts auf Festigkeit und Plastizität ist nicht offensichtlich.

3. Die Wirkung von Sauerstoff

Die Härte und Zugfestigkeit von Schweißnähten nehmen deutlich zu, und der Sauerstoffgehalt der Schweißnähte steigt grundsätzlich linear mit der Erhöhung des Sauerstoffgehalts im Argon an.

Und die Plastizität nimmt deutlich ab. Um die Leistung der Schweißverbindungen sicherzustellen, muss die Oxidation der Schweißnähte und die Schweißwärme im Schweißprozess strikt verhindert werden.

4. Wirkung von Stickstoff

Stickstoff und Titanplatten interagieren bei Temperaturen über 700℃ dramatisch. Die Gitterauslenkung, die durch die Bildung von sprödem TiN und die Bildung einer interstitiellen festen Lösung zwischen Stickstoff und Titan verursacht wird, ist schwerwiegender als die, die durch die gleiche Menge Sauerstoff verursacht wird.

Daher ist Stickstoff wichtiger als Sauerstoff, um die Zugfestigkeit und Härte von industriellen Schweißnähten aus reinem Titan zu verbessern und die Plastizität der Schweißnaht zu verringern. Wenn der Stickstoffgehalt der Schweißnaht über 0,13 % liegt, reißt die Schweißnaht, da sie zu spröde ist.