Kesan Gulungan Sejuk pada Struktur Mikro Kimpalan dan Sifat Plat Titanium Tulen Gr1-Gr4
Nov 26, 2024
Mengapa Gegelung Titanium Gulung Sejuk Mengandungi Kimpalan
Pengeluaran berterusan gegelung titanium tulen perindustrian bermula dari plat gelek panas yang disambung hujung ke hujung dengan kimpalan arka tungsten gas (GTAW, biasa dipanggil kimpalan argon argon), supaya satu jalur berterusan boleh melalui penjerukan, penggelek sejuk, penyepuhlindapan dan garisan slitting. Oleh itu, gegelung gelek sejuk yang siap daripada titanium Gred 1, Gred 2, Gred 3 atau Gred 4 tidak seragam dari segi metalurgi: pada selang masa yang tetap ia membawa sambungan kimpalan melintang yang struktur, kekerasan dan kelakuan membentuknya berbeza daripada logam induk. Pembeli yang memeriksa hanya sampel badan yang menanggalkan dan mengabaikan sambungan terdedah kepada taburan harta tempatan, tanda permukaan dan keretakan pramatang semasa lukisan dalam atau pembentukan tiub.
Plat, lembaran dan jalur titanium tidak beralloy dibekalkan kepada ASTM B265 atau GB/T 3621, dengan Gred 1 hingga 4 dipisahkan terutamanya oleh kandungan oksigen dan besi. Sambungan dibuat dengan wayar pengisi ERTi-1 hingga ERTi-4 yang dikelaskan di bawah AWS A5.16, menggunakan prosedur yang layak untuk AWS D17.1 atau ASME BPVC Bahagian IX. Tiga kawasan mengawal tingkah laku: zon gabungan, zon terjejas haba (HAZ) dan logam induk yang tidak terjejas. Dalam keadaan dikimpal sebagai, zon pelakuran ialah struktur tuangan kasar beta yang diubah dengan alfa acicular, manakala HAZ mengandungi alfa seperti jarum yang membawa lebih banyak oksigen dan nitrogen daripada logam induk, kerana titanium menyerap unsur-unsur ini dengan cepat sebaik sahaja ia dipanaskan melebihi 400 C dalam udara.
| Gred | UNS | O maks, % | N maks, % | C maks, % | H maks, % | Fe maks, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | R50250 | 0.18 | 0.03 | 0.08 | 0.015 | 0.20 |
| 2 | R50400 | 0.25 | 0.03 | 0.08 | 0.015 | 0.30 |
| 3 | R50550 | 0.35 | 0.05 | 0.08 | 0.015 | 0.30 |
| 4 | R50700 | 0.40 | 0.05 | 0.08 | 0.015 | 0.50 |
Kekuatan tegangan sepuhlindap minimum ASTM B265 untuk Gred 1 hingga 4 ialah 240 MPa, 345 MPa, 450 MPa dan 550 MPa, dengan kekuatan hasil minimum 138 MPa, 275 MPa, 380 MPa dan 483 MPa dan pemanjangan minimum 24%, 18% dan 1%. Satu sambungan dalam jalur di bahagian atas tetingkap Gred 4 dan satu di bahagian bawah tetingkap Gred 1 berkelakuan sangat berbeza di bawah jadual kilang yang sama, itulah sebabnya kedudukan setiap sambungan mesti kekal boleh dikesan di dalam gegelung.
Apakah Fungsi Guling Sejuk pada Sambungan Kimpalan
Gulungan sejuk menggunakan ubah bentuk mampatan pada suhu bilik, dan pada kimpalan tiga mekanisme bertindak pada masa yang sama.
Geometri.Mahkota kimpalan dan tetulang akar membentuk langkah ketebalan. Kawasan yang dibangkitkan bergolek terlebih dahulu dan secara tempatan lebih keras, menghasilkan garis kimpalan yang boleh dilihat, bonggol ketebalan dan, apabila sambungan terletak di luar tengah, tepi retak.
Pembahagian terikan.Zon gabungan tuangan kasar dan kerja HAZ acicular mengeras pada kadar yang berbeza daripada logam induk yang sama. Oleh itu, pengurangan tidak seragam merentasi sambungan, dan ricih tertumpu pada garis gabungan dan pada sempadan HAZ.
Pengumpulan kerosakan.Dengan setiap laluan, struktur tuangan memanjang menjadi gentian sejajar dengan arah bergolek. Melangkaui jumlah pengurangan tertentu, talian kimpalan menjadi laluan pilihan untuk delaminasi dan keretakan bantuan hidrogen.
Traverse kekerasan mikro yang diambil melintasi sambungan bergulung biasanya menunjukkan puncak pada garis gabungan atau sempadan HAZ dan garis dasar logam induk yang lebih lembut. Puncak itu adalah tanda praktikal bahawa sendi tidak dihablurkan sepenuhnya oleh anil yang mengikutinya.
Pengurangan, Penyepuhlindapan dan Struktur yang Terhasil
Jadual meringkaskan arah perubahan yang digunakan semasa menjadualkan pengurangan sejuk dan penyepuhlindapan antara-laluan untuk gegelung titanium yang dikimpal. Ia adalah panduan proses untuk tujuan perancangan, bukan pengganti untuk prosedur penggulungan dan rawatan haba yang layak yang disahkan pada kilang tertentu.
| Jumlah pengurangan sejuk | Keadaan zon kimpalan | Trend kekerasan pada sendi | Langkah seterusnya yang biasa |
|---|---|---|---|
| 15-25% | Tetulang diratakan, struktur tuangan masih kelihatan | Naik sedikit, puncak berhampiran garisan gabungan | Pelepasan tekanan 540-600 C selama kira-kira 1 jam selalunya adalah pilihan |
| 30-45% | Talian kimpalan berbeza, butiran gabungan memanjang | Puncak yang jelas, logam induk juga meningkat | Pelega tekanan atau penyepuhlindapan 540-650 C dalam vakum atau argon kering |
| 50-70% | Talian kimpalan berjalur kuat, HAZ sejajar dengan arah bergolek | Puncak kira-kira 1.3 hingga 1.5 kali logam induk | Anil penuh 650-750 C selama 1-2 jam, kemudian jeruk |
| melebihi 75% | Risiko keretakan tepi dan penepian talian kimpalan | Puncak tempatan yang tinggi dengan tindak balas rapuh | Hantaran berbilang dengan anil antara-laluan, atau potong sambungan sebelum berguling terakhir |
Oleh kerana penghabluran semula didorong oleh tenaga terikan yang tersimpan, zon pelakuran biasanya menghablurkan semula sebelum sempadan HAZ, dan sempadan HAZ ialah kawasan terakhir yang menjadi lembut. Pelepasan tegasan suhu rendah mengurangkan tegasan baki tetapi tidak menanggalkan garisan kimpalan atau menyamakan saiz butiran, jadi anil akhir di atas suhu penghabluran semula diperlukan di mana-mana gegelung mesti terbentuk atau mengembang secara seragam.
Peraturan Penyepuhlindapan, Penjerukan dan Pembaikan Kimpalan
Suasana relau adalah penentu. Titanium yang disepuhlindap udara di atas kira-kira 600 C membentuk lapisan diperkaya oksigen yang keras dan rapuh yang mesti dikeluarkan selepas itu, dan pendedahan berulang menimbulkan oksigen dan hidrogen pukal. Di mana sifat mesti dipelihara, anil dalam vakum atau dalam argon kering, ketulenan tinggi dengan titik embun terkawal, dan sahkan hasilnya dengan lintasan kekerasan.
Acar dalam mandian hidrofluorik-nitrik, biasanya 20-30% HNO3 dengan 2-4% HF, untuk menghilangkan skala dan lapisan diperkaya oksigen sebelum pengurangan sejuk atau pemeriksaan akhir selanjutnya.
Pastikan hidrogen di bawah 0.015% maksimum ASTM B265 dengan mengehadkan masa penjerukan dan dengan menggunakan air bilas bebas klorida.
Kimpalan pembaikan hanya dibenarkan di bawah prosedur yang berkelayakan; selepas pembaikan sambungan mesti-disepuh semula,-diperiksa semula dan ditanda pada peta kimpalan.
Rekod setiap kedudukan sambungan supaya kimpalan tiub slitting, blanking dan hiliran boleh meletakkan atau memotong sambungan dengan sengaja dan bukannya bertemu secara rawak.
Pengujian dan Penerimaan Gegelung Canai Sejuk Dengan Kimpalan
Penerimaan harus menggabungkan ujian produk standard dengan-semakan khusus bersama.
Ujian ketegangan kepada ASTM E8 pada sampel jalur membujur dan melintang ditambah sampel berpusat pada kimpalan, untuk mengukur kecekapan sambungan.
Ujian lenturan atau perataan berpandu kepada ASTM E290, yang mendedahkan kemuluran talian kimpalan yang paling terjejas oleh pengurangan sejuk.
Kekerasan mikro melintasi ke ASTM E384 merentasi sambungan, dilaporkan secara berasingan untuk logam induk, HAZ dan zon gabungan.
Pemeriksaan metalografi kepada ASTM E407 untuk mengklasifikasikan struktur kimpalan, mengukur saiz butiran beta terdahulu dan mencari lapisan hidrida atau oksigen yang diperkaya.
Pemeriksaan visual dan dimensi untuk tanda garisan kimpalan, langkah ketebalan, berguling-dalam skala dan pusingan.
Apabila gegelung kemudiannya ditukar kepada tiub dikimpal kepada ASTM B338, sambungan jalur asal menjadi satu lagi kimpalan dalam tiub siap dan mesti dilindungi oleh laluan penerimaan hidrostatik, merata dan arus pusar atau ultrasonik yang sama.
Soalan Lazim
S: Adakah rolling sejuk menguatkan kimpalan titanium?
Ia meningkatkan kekuatan melalui pengerasan kerja, tetapi tidak sekata. Zon peleburan dan HAZ mengeras pada kadar yang berbeza daripada logam induk, jadi sambungan mendapat kekuatan pada kos kemuluran dan keseragaman ketebalan sehingga anil penuh digunakan.
S: Bolehkah talian kimpalan ditanggalkan dengan menggulung sahaja?
Tidak. Menggolek meratakan tetulang dan menjajarkan struktur tuangan, tetapi perbezaan komposisi dalam HAZ kekal. Pemotongan atau menanggalkan panjang gegelung itu secara mekanikal adalah satu-satunya cara untuk menghapuskan sambungan daripada produk.
S: Jadual penyepuhlindapan yang manakah memulihkan kemuluran selepas gelek sejuk?
Titanium tanpa aloi biasanya dilepaskan tekanan antara 540 dan 650 C dan disepuh sepenuhnya antara 650 dan 750 C selama 1 hingga 2 jam dalam vakum atau argon kering. Jadual yang tepat bergantung pada gred, jumlah pengurangan dan keupayaan relau.
S: Mengapa menggunakan kekerasan untuk menilai kimpalan yang digulung?
Kekerasan bertindak balas terhadap pengayaan oksigen dan nitrogen, untuk pengerasan kerja dan penghabluran semula yang tidak lengkap, yang kesemuanya adalah kesan tempatan. Oleh itu, lintasan menunjukkan perkara yang tidak dapat dilakukan oleh ujian tegangan tunggal pada badan jalur.
S: Adakah sifat ASTM B265 dikenakan pada kimpalan?
Tidak. ASTM B265 menetapkan keperluan untuk produk jalur itu sendiri. Sifat sambungan kimpalan diwujudkan melalui prosedur kimpalan dan disahkan secara berasingan dengan-ketegangan berpusat kimpalan dan ujian bengkok serta kekerasan mikro.
