1 製品説明
チタンは耐食性に優れているため、さまざまな化学反応容器や熱交換器の材料として広く使用されていますが、コストが高いという欠点があり、チタン複合プレートを使用するとこの問題を効果的に解決できます。 チタンクラッドプレートは、新しいタイプのバイメタル高効率省エネ材料であり、チタンをクラッドとして、炭素鋼または低合金鋼をベース層として、爆着または圧延および圧着によって作られています。 耐圧用チタンクラッド鋼板は強度が高く、コーティングされたチタン金属の耐食性により、多くのチタン材料を節約できるだけでなく、単一の金属にはない特性を備えています。 したがって、純チタンと比較して、圧力用のチタンクラッド鋼板で作られた機器のバレル、チューブプレート、およびヘッドは、パフォーマンスを保証するだけでなく、プロジェクトのコストを大幅に削減できます。
2 チタン複合板の難点分析
チタンクラッド板溶接の難点は、チタンと鋼の遷移層の処理です。 溶融溶接を直接採用すると、FeTi や Fe2Ti などの脆い金属間化合物が溶融部に形成されます。 これらの金属間化合物と低融点の共晶は、材料の強度を大幅に向上させ、材料の可塑性を大幅に低下させ、溶接継手の機械的特性に直接影響を与えます。 さらに、チタンと鋼の熱物理特性の大きな違いにより、冷却プロセス中に溶接部の収縮が不均一になり、溶接内部応力が大きくなり、深刻な場合には溶接割れに至ることさえあります。 そのため、チタンと鋼の連続溶接継手を直接溶融溶接で形成することはほとんど不可能です。
3保護効果に対するガス流量とノズルサイズの影響
チタンコーティングを溶接する場合、手動TIG溶接が必要です。 ステンレス鋼と比較して、チタンコーティングは熱伝導率が低く、溶融池の直径が大きくなります。 したがって、ステンレス鋼を溶接するのと同じノズルを使用しても、理想的な保護効果は得られません。 このため、5#、7#、9#、15# のサイズの異なるノズルをそれぞれ使用しました。 同じ他の条件下で、ガス保護範囲の変更が溶接品質に影響を与えるかどうかをテストします。
4 溶接方法と設備
基層は炭素鋼または低合金鋼であるため、その溶接プロセスは中国では比較的成熟しています。 最も一般的な溶接方法は、電極アーク溶接と CO2 ガス シールド溶接です。 この試験では、電極アーク溶接が使用されます。 チタンコーティングは、化学活性が高いため、電極アーク溶接やCO2ガスシールド溶接などの溶接方法は使用できません。 現在、一般的に使用されている溶接方法は、アルゴン タングステン アーク溶接、サブマージ アーク溶接、真空電子ビーム溶接です。 生産効率、溶接コスト、現場の施工環境を考慮し、一般的に使用されているアルゴンタングステンアーク溶接法が最終的に選択されました。
5 母材 母材材質
被覆層は GR3 チタン プレートで、基層は Q345R 鋼板です。
ベースメタルの厚さ: 被覆層が 2mm、ベース層が 16mm。 チタンフィラープレートとチタンカバープレートは、厚さ2mmのGR3製です。
6 溶接材料
(1) 母材は炭素鋼または低合金鋼です。 応力、偏析、合金元素、およびその他の理由により、亀裂の傾向が高まります。 溶接品質を確保するために、E5015 のモデルの基本的な炭素鋼電極が溶接材料として選択されます。 開先サイズに合わせて溶接効率を確保するため、直径d3.2mmとd4.0mの2種類の溶接棒を使用
(2)チタンコーティングは、直径2.0mmの純チタン溶接ワイヤGR3ELIを採用。
7 溝 加工と溶接ビード配置
溶接に使用される開先形状を図 6 に示します。開先加工には一般的に冷間加工法が使用でき、プラズマ アーク切断法も使用できます。 溝加工時には、チタンコーティング面の保護に注意が必要です。 溝加工後、溝の両面とチタンコーティングの表面を検査します。 チタンコーティングの表面に傷や損傷が見つかった場合は、時間内に修理する必要があります。 チタンクラッド板は、最初に炭素鋼ベース溶接で溶接され、チタンクラッド溶接は、検査に合格した後に溶接されるものとします。 例として、ベース鋼板の厚さが 16 mm のチタン コンポジット プレートと 2 mm のチタン クラッド プレートを取り上げ、溶接ビードの配置を図 6 に示します。
図6 チタン複合板の溶接ビード配置
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