鈦合金與不銹鋼制品管的焊接性分析

2021-10-19 15:39:57 正佳不銹鋼

鈦及其合金因密度小、比強(qiáng)度高和耐腐蝕性好被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、化工、交通運(yùn)輸、核能和電力等領(lǐng)域，但是鈦及其合金的使用受到了成本限制，并且焊接和加工性能較差。不銹鋼制品管價格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且具有良好的熱電性能及力學(xué)性能，將兩者結(jié)合形成異種金屬結(jié)構(gòu)件可以充分發(fā)揮兩種金屬在性能和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢互補(bǔ)。下面來說說鈦合金與不銹鋼制品管的焊接性分析。
鈦合金的焊接性
鈦合金化學(xué)活性大，在高溫狀態(tài)下極易與空氣中的氫、氧、二氧化碳、水等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成焊接接頭的塑性及沖擊韌度下降，同時發(fā)生體積膨脹而引起較大的應(yīng)力，導(dǎo)致熔合線附近出現(xiàn)氣孔，嚴(yán)重時會導(dǎo)致冷裂紋的產(chǎn)生。鈦合金的熱物理性能特殊，鈦合金具有熔點(diǎn)高、熱容量小、熱導(dǎo)率小的特點(diǎn)，因此焊接解凍易產(chǎn)生過熱組織，使晶粒變得粗大。而且彈性模量約比鋼小一半，所以焊接殘余變形較大，并且焊后變形的矯正也較為困難。
不銹鋼制品管的焊接性
不銹鋼制品管以304不銹鋼為例，一般具有良好的焊接性能。但當(dāng)鎳、鉬含量高的高合金不銹鋼進(jìn)行焊接時，易產(chǎn)生高溫裂紋，還易發(fā)生σ相脆化，以及耐蝕性下降和應(yīng)力腐蝕裂紋等缺陷。

鈦合金與不銹鋼制品管的綜合焊接性
目前，鈦合金與不銹鋼的焊接方法主要包括激光束焊、等離子焊、電子束焊、爆炸焊、摩擦焊和擴(kuò)散焊等。
鈦合金的主要成分鈦和不銹鋼的主要成分鐵都屬于高熔點(diǎn)材料，如果采用熔化焊接的方法進(jìn)行二者的連接則加熱溫度很高，在焊接加熱和冷卻的過程中會產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力。另外二者的熔點(diǎn)相差140℃，在焊接過程中熔點(diǎn)低的材料達(dá)到熔化狀態(tài)時，熔點(diǎn)高的材料仍呈固體狀態(tài)，這時已經(jīng)熔化的材料容易滲入過熱區(qū)的晶界，會造成低熔點(diǎn)材料的流失、合金元素?zé)龘p或蒸發(fā)，使焊接接頭難以焊合。

此外，鈦的化學(xué)性質(zhì)活潑，容易與不銹鋼制品管中鐵、鉻、鎳等合金元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成金屬間化合物，由于金屬間化合物具有較大的脆性使接頭脆化，在焊接應(yīng)力的作用下容易導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，導(dǎo)致接頭的塑性和高溫性能變差，焊接質(zhì)量下降，給二者之間的焊接帶來了很大的困難。而且鈦合金與不銹鋼在密度、比熱容、熱導(dǎo)率等物理性能和力學(xué)性能上均有較大差異，必然會降低鈦合金與不銹鋼焊接的牢固性。
以上就是鈦合金與不銹鋼制品管的焊接性分析，雖然目前鈦合金與不銹鋼的焊接仍存在很多問題亟待解決，例如該如何抑制脆性金屬間化合物的形成等。但不可否認(rèn)的是，鈦合金與不銹鋼的焊接，具有較大的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)效益。