チタン溶接：シームの色と品質を見分ける

チタンはユニークな化学的特性を持つ反応性の高い金属である。特に高温では、酸素、水素、窒素、その他のガスに強い親和性を示す。

この特性は、特にチタンの溶接工程で顕著であり、この能力の強度は温度とともに増加する。

経験上、溶接中に酸素、水素、窒素などのガスの吸収と溶解を制御しないと、溶接に重大な問題を引き起こす可能性がある。 溶接工程 チタンジョイントの

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1.序文

チタン溶接は頻繁に使用される溶接方法です。その 溶接品質 チタン溶接のプロセスにおける管理は、得られる溶接の色に大きな影響を与える。

チタン溶接の色は視覚的な性質があるため、チタン溶接の色の相関関係を研究することは、チタン溶接の色に影響を与える可能性がある。 チタン溶接 継ぎ目と溶接品質は非常に重要である。

本稿では、チタン溶接の品質管理および技術に関する広範な研究、ならびに現場での実務経験に基づき、チタン溶接の溶接品質とチタン溶接シームの色との関係を探ることを目的とする。本稿がこの分野のさらなる研究に貢献できることを願っている。

2.チタン溶接におけるチタンの特性の影響

1.酸素と窒素の影響

チタン内の固体酸素と窒素の格子間融解は、チタンの格子構造を歪ませ、その結果、耐変形性、強度、硬度を増加させる一方で、塑性と靭性を低下させる。

溶接中に酸素や窒素が存在すると、好ましくない影響があるため、避けることを推奨する。

2.水素の効果

チタン溶接金属への水素の添加は、その衝撃靭性を著しく低下させ、同時にその可塑性をわずかに低下させる。さらに、水素化物の存在は、接合部の脆性につながる可能性がある。

3.炭素の影響

室温では、炭素は隙間の形でチタンに溶解し、強度を高め、塑性を低下させるが、その効果は酸素や窒素ほど顕著ではない。

もし 炭素含有量 溶解度を超えると、硬くて脆いTiCは網目状になり、割れやすくなる。

国家規格では、以下の炭素含有量を規定している。 チタン合金 は0.1%を超えてはならない。

溶接中、被加工物や溶接ワイヤーに油分が付着すると、 カーボン含有量が増加する可能性がある。そのため、溶接前に表面をきれいにすることが不可欠である。

3.チタン溶接性の分析

チタンはその優れた特性で知られている。 溶接性.熱伝導率が低い（0.041Cal/℃・cm・s）ため、アーク燃焼範囲内でのみ溶融し、良好な流動性を示す。

さらに、熱膨張係数が8.6×10-6/℃と炭素鋼よりはるかに小さいため、チタン金属の溶接性は大幅に向上する。

4.チタン溶接の溶接色と溶接品質の関係

1.溶接チタンおよびチタン合金パイプの変色と欠陥発生メカニズム．

について 溶接欠陥 チタンおよびチタン合金のチタンパイプとその生成メカニズムは以下の通りである。

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チタンパイプの溶接では アルゴンアーク溶接 ガンは、空気の有害な影響から溶接プールを保護す るだけのアルゴン・ガス維持層を形成する。しかし、この層は、凝固した溶接部や高温状態に近い周辺部に対しては、いかなる保護も提供しない。

しかし、この状態のチタンパイプとその周辺の溶接部は、依然として空気中の窒素と酸素を吸収する強い能力を持っている。この吸収プロセスは、空気が主に窒素と酸素で構成されていることを考えると、酸素は400℃、窒素は600℃で始まります。

酸化度の増加に伴い 溶接色 が変化し、溶接部の塑性が低下する。

• シルバーホワイト（酸化なし）；
• ゴールデンイエロー（TiO、チタンは約250℃で水素を吸収し始める。わずかに酸化している）；
• ブルー（Ti2O₃ 酸化はやや深刻である）；
• グレー（TiO₂ 酸化は深刻だ）。

2.チタン溶接の品質は、チタン溶接面の色で判断できる。

下図は、チタン溶接部の色と硬度の違いに関する試験を示しています。

(1) 実験によると、溶接部の色が濃くなるにつれて溶接部の硬さが増加することが示されており、これは溶接部の酸化の程度が増加していることを示している。同業者の場合、チタン金属の硬度も上昇するが、溶接部中の酸素や窒素などの有害物質も増加する傾向にあり、溶接品質が著しく低下する。

(2)チタンの溶接性は、その化学的および物理的性質と密接な関係があり、重要な要因は、その高い活性のために高温での大気汚染に弱いことである。チタンの粒は加熱されると膨張し、冷却されると 溶接継手 は脆い相を形成することができる。

チタンの融点は1668±10℃と非常に高く、鋼の溶接よりも大きなエネルギーを必要とします。さらに、チタンは鋼鉄よりも化学的に活性で、酸素や水素と相互作用しやすく、その結果600℃以上の温度で急速に結合してしまいます。

100℃の温度では水素（H）と酸素（O）が多量に吸収され、チタンは鋼の数万倍の速度でHを溶解する能力を持つ。これがチタン水素化物を発生させ、靭性を著しく低下させる。

ガス不純物は、低温割れや遅れ割れの傾向を強め、ノッチ感度を高める。したがって、溶接に使用するアルゴンの純度は99.99%以下、湿度は0.039%以下、溶接ワイヤの水素含有量は0.002%以下でなければならない。

チタンの熱伝達率はスチールの半分である。αからβへの変態は882℃で起こる。高温になるほどβ粒の成長が速くなり、性能が著しく劣化する。従って、温度は厳密に制御されるべきであり、特に炉内の高温滞留時間は重要である。 溶接熱サイクル.

チタンの溶接には ホットクラック や粒界クラックは発生しないが、特に α+β合金を溶接する場合、気孔率の問題が 発生する可能性がある。

5.チタン溶接の注意事項

以上の調査から、チタン金属の溶接では以下の点に注意する必要がある：

1）チタン溶接では、溶接部および溶接後の高温部を厳重に保護し、空気の侵入を防ぎ、溶接品質に重大な影響を与えないようにすることが肝要である。そのため、99.99%純アルゴンを使用し、後続の保護カバーを使用する必要があります。

2）その 溶接溝 は機械加工でなければならず、研削加工は認められない。

3）スポット溶接は避け、高周波アークスタートを使用する。

4）溶接後の熱処理は避けることを推奨する。ただし、必要な場合は、熱処理温度は650 ℃以下とする。

6.結論

チタン溶接の品質管理は、出来上がる溶接の色に大きな影響を与えます。さらに、チタン溶接の溶接色は、溶接の全体的な品質の指標としても機能します。

したがって、両者の間には極めて重要な関係が存在する。