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、比強度高和耐腐蝕性好被廣泛應用于醫學、化工、交通運輸、核能和電力等領域，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濟實惠，而且具有良好的熱電性能及力學性能，將兩者結合形成異種金屬結構件可以充分發揮兩種金屬在性能和經濟上的優勢互補。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
鈦合金化學活性大，在高溫狀態下極易與空氣中的氫、氧、二氧化碳、水等產生化學反應，造成焊接接頭的塑性及沖擊韌度下降，同時發生體積膨脹而引起較大的應力，導致熔合線附近出現氣孔，嚴重時會導致冷裂紋的產生。鈦合金的熱物理性能特殊，鈦合金具有熔點高、熱容量小、熱導率小的特點，因此焊接解凍易產生過熱組織，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。但當鎳、鉬含量高的高合金不銹鋼進行焊接時，易產生高溫裂紋，還易發生σ相脆化，以及耐蝕性下降和應力腐蝕裂紋等缺陷。

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材料，如果采用熔化焊接的方法進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生很大的焊接應力。另外二者的熔點相差140℃，在焊接過程中熔點低的材料達到熔化狀態時，熔點高的材料仍呈固體狀態，這時已經熔化的材料容易滲入過熱區的晶界，會造成低熔點材料的流失、合金元素燒損或蒸發，使焊接接頭難以焊合。

此外，鈦的化學性質活潑，容易與不銹鋼制品管中鐵、鉻、鎳等合金元素發生化學反應生成金屬間化合物，由于金屬間化合物具有較大的脆性使接頭脆化，在焊接應力的作用下容易導致焊縫產生裂紋甚至斷裂，導致接頭的塑性和高溫性能變差，焊接質量下降，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、熱導率等物理性能和力學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。但不可否認的是，鈦合金與不銹鋼的焊接，具有較大的實際意義和經濟效益。