Proces produkcji rur spawanych z tytanu wyjaśniony krok po kroku

Kontrola materiału i kontrola przychodząca

Jakość rury spawanej tytanem jest ustalana na długo przed zajarzeniem pierwszego łuku. Produkcja rozpoczyna się od certyfikacji i weryfikacji przychodzącej taśmy lub zwoju tytanu, która musi zostać zamówiona zgodnie z uznaną specyfikacją, taką jak ASTM B265 dla produktu płaskiego i ostatecznie dostarczona zgodnie z ASTM B337 dla rury spawanej lub ASTM B338 dla rury spawanej.

Kontrola przychodząca rur spawanych tytanem zwykle obejmuje:

Analiza składu chemicznegometodą emisji optycznej lub-spektrometrii fluorescencji rentgenowskiej, zweryfikowanej pod kątem wartości granicznych dla tlenu, azotu, wodoru, żelaza, węgla i pierwiastków stopowych.

Badanie zawartości wodoru, ponieważ wodór powyżej około 0,0150% w gatunkach niestopowych powoduje kruchość wodorkową i poważnie zmniejsza udarność spoiny.

Wykrywanie wad metodą ultradźwiękową lub prądem wirowymtaśmy w celu odrzucenia warstw, wtrąceń, zakładek i dużej zgorzeliny, zanim trafią one do młyna.

Kontrole wymiarowe i powierzchniowedla tolerancji grubości, stanu krawędzi, wygięcia i spójności szerokości na całej długości zwoju.

Na tym etapie wybór klasy jest ustalony. Stopień 1 wybiera się do zastosowań związanych z głębokim-tłoczeniem lub w niskiej- temperaturze, stopień 2 do zastosowań ogólnych w przemyśle chemicznym i morskim, stopień 7, gdzie redukujące kwasy wymagają stabilizacji palladem, a stopień 12 do łagodnie redukujących strumieni chlorków.

Przygotowanie kęsów i pasków rurowych

Tytan dostarczany jest na linię formującą w postaci precyzyjnie ciętej taśmy lub w przypadku rur o cięższych ściankach w postaci kutych,-walcowanych na gorąco lub-ciągnionych na zimno kęsów rurowych. Walcowanie na gorąco udoskonala strukturę odlewu i zamyka porowatość; obróbka na zimno z wyżarzaniem pośrednim kontroluje tolerancję grubości ścianki i wykończenie powierzchni.

Krawędzie taśmy są przycinane i podrównywane, a następnie zwój jest ustawiany na dokładnie taką szerokość, jakiej wymagają rolki formujące. Temperatura, redukcja na przejście i atmosfera wyżarzania są kontrolowane przez cały czas, ponieważ pobieranie tlenu podczas wyżarzania podnosi zawartość międzywęzłową i utwardza ​​taśmę. Wszelkie zadziory lub pęknięcia krawędziowe pozostawione na pasku rozprzestrzeniają się w spoinie i pojawiają się później jako ścieżka nieszczelności lub miejsce inicjacji zmęczenia.

Formowanie i spawanie wzdłużne

Pasek przechodzi przez sekcję progresywnego-formowania, która przekształca płaski produkt w ciągłą cylindryczną osłonę. Przygotowanie krawędzi następuje: krawędzie taśmy są ścięte lub fazowane, tak aby spoina powstała w kontrolowanej konfiguracji V lub I, a ewentualna warstwa smaru lub tlenku została usunięta bezpośrednio przed zamknięciem szwu.

Szew jest następnie zamykany i spawany w jednym ciągłym przejściu, najczęściej metodą spawania łukiem wolframowym w gazie, spawania łukiem plazmowym lub-oporem o wysokiej częstotliwości i sekwencją indukcyjną w przypadku cieńszych ścian. Spawanie spiralne stosuje się tam, gdzie średnica rury jest duża w stosunku do dostępnej szerokości taśmy. Prędkość linii, prąd spawania, napięcie łuku, geometria elektrody, przepływ gazu osłonowego, położenie jeziorka spawalniczego i siła ściskania są powiązane ze specyfikacją kwalifikowanej procedury spawania, a prędkość podawania drutu jest ustawiana dla wariantu elektrody topliwej po dodaniu wypełniacza.

Ponieważ tytan topi się w temperaturze około 1668 stopni i łatwo reaguje z tlenem atmosferycznym i azotem w temperaturze powyżej około 400 stopni, roztopione jeziorko, gorący ścieg spoiny i strefa chłodzenia za palnikiem muszą pozostać w obojętnej atmosferze, dopóki metal nie spadnie poniżej tego progu. Osłony wleczone, gaz podkładowy na średnicy wewnętrznej i całkowicie oczyszczone komory są standardową praktyką.

Kontrola atmosfery spawania i ekranowania

Jakość ekranowania jest najważniejszą zmienną procesową w produkcji rur spawanych tytanem. Argon o czystości 99,99% lub wyższej jest używany zarówno jako gaz palnikowy, jak i gaz podkładowy, przy czym punkt rosy i zawartość tlenu są monitorowane w miejscu użycia.

Jakakolwiek przerwa w ekranowaniu podczas spawania powoduje trwałe zanieczyszczenie; odpowiednią długość należy wyciąć i-ponownie zespawać, a nie obrobić i zaakceptować.

Obróbka powierzchniowa, obróbka cieplna i czyszczenie

Po spawaniu rura jest czyszczona mechanicznie w celu usunięcia nalotu tlenkowego z powierzchni, przebarwień cieplnych i odprysków spawalniczych. W zależności od gatunku i zastosowania może to obejmować obróbkę strumieniowo-ścierną, wytrawianie w mieszaninie kwasu fluorowodorowego i azotowego lub wyżarzanie jasne w obojętnej atmosferze. Trawienie przywraca chemicznie aktywną warstwę pasywną, ale usuwa również metal, dlatego należy kontrolować siłę kąpieli, temperaturę i czas zanurzenia, aby nie przekraczać dopuszczalnej grubości ścianki.

Następnie następuje wymiarowanie, prostowanie i przycinanie wraz z fazowaniem końcówek. Jeśli jest to wymagane, odprężanie przeprowadza się w piecu próżniowym lub w atmosferze obojętnej, w temperaturze poniżej przemiany alfa-beta dla danego gatunku; w przypadku gatunków niestopowych temperatura ta jest zwykle utrzymywana poniżej około 600 stopni, aby uniknąć nadmiernego wzrostu ziaren. Rura spawana w stanie-jest preferowana wszędzie tam, gdzie pozwala na to zastosowanie, ponieważ każdy cykl termiczny zwiększa ryzyko zanieczyszczenia i odkształcenia.

Kontrola, testowanie i dokumentacja

Każda gotowa długość jest sprawdzana i testowana przed wysyłką. Rutynowy program rur spawanych tytanem obejmuje weryfikację wymiarową średnicy zewnętrznej, grubości ścianki, owalności i prostopadłości, badanie wizualne powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych, badanie ciśnienia hydrostatycznego lub pneumatycznego, badanie spoiny prądem wirowym lub ultradźwiękowym oraz badanie radiograficzne, jeśli wymaga tego specyfikacja lub zastosowanie końcowe.

Na próbkach z każdej partii produkcyjnej przeprowadza się badania niszczące: próbę rozciągania w celu potwierdzenia plastyczności i wytrzymałości ostatecznej, próby spłaszczania i odwrotnego zginania w celu sprawdzenia plastyczności spoiny oraz badania rozszerzalności rurowej podczas rozszerzania lub dryftu. Badania korozji, kontrole twardości i badanie mikrostruktury spoin uzupełniają obraz krytycznych zastosowań.

Dokumentacja towarzyszy rurze od zwoju do skrzynki i zazwyczaj obejmuje certyfikat testu materiału, specyfikację procedury spawania i zapisy kwalifikacji, certyfikaty kwalifikacji spawacza, wykresy obróbki cieplnej,-raporty z badań nieniszczących oraz zapis ostatecznych wymiarów. Identyfikowalność jest zapewniona na podstawie numeru wytopu i numeru rury, dzięki czemu można prześledzić dowolną długość aż do zwoju taśmy.

Często zadawane pytania

P: Jakie normy obejmują rury i rurki spawane tytanem?
ASTM B337 obejmuje spawane rury tytanowe, ASTM B338 obejmuje bezszwowe i spawane rury tytanowe do skraplaczy i wymienników ciepła, a ASTM B265 reguluje produkt płaski, z którego uformowana jest rura.

P: Dlaczego rura spawana tytanem musi być spawana w atmosferze gazu obojętnego?
Tytan absorbuje tlen, azot i wodór w podwyższonej temperaturze, tworząc kruche fazy; osłonięcie jeziorka spawalniczego, ściegu i strefy chłodzenia argonem-o wysokiej czystości zapobiega zanieczyszczeniu.

P: Jak wizualnie ocenia się jakość spoiny?
Srebrny lub jasnosłomkowy koralik wskazuje na prawidłowe ekranowanie, podczas gdy głęboki słomkowy, niebieski lub szary wykazuje postępujące utlenianie i zwykle jest odrzucany bez dalszej naprawy.

P: Jaki limit wodoru ma zastosowanie do rur z niestopowego tytanu?
Gatunki niestopowe zwykle mają maksymalną zawartość wodoru około 0,0150%, powyżej której tworzenie się wodorków zmniejsza ciągliwość i udarność.

P: Czy po spawaniu wymagana jest obróbka cieplna?
Nie zawsze. Rura spawana-jest używana, gdy tylko pozwala na to aplikacja; jeśli określono odprężanie, przeprowadza się je w próżni lub atmosferze obojętnej, zazwyczaj poniżej temperatury przemiany gatunku.

P: Jakie testy przeprowadza się na gotowej rurze?
Kontrola wymiarowa i wizualna, próba ciśnieniowa, badanie spoin prądem wirowym lub ultradźwiękowym, a także próby rozciągania, spłaszczania, zginania wstecznego i rozszerzania próbek partii.