チタンおよびチタン合金の溶接

チタンおよびチタン合金は、その優れた加工特性、機械特性、耐食性により、化学産業、造船産業、航空宇宙産業、その他の特殊機械製造産業で広く使用されています。ただし、チタン金属の高温での化学活性により、溶接プロセスに特別な要件が課せられます。-したがって、チタンおよびチタン合金の溶接では、溶接酸化や溶接欠陥を回避するために適切で優れた溶接プロセスを選択することが重要です。特にチタンパイプの現場溶接では、製品の品質が要件を満たしていることを確認するために、プロセス管理に特別な注意を払う必要があります。

チタンパイプ溶接作業のポイント
溶接材料

(1) アルゴンガス
チタンパイプの溶接にはグレード 1 アルゴンガスを使用してください。アルゴン純度は 99.99% 以上、露点は -40 度以下、水分含有量は 0.001 mg/L 以下である必要があります。

(2) 溶接ワイヤ
チタンパイプの溶接に使用する溶接ワイヤの組成は母材の組成と同じである必要があり、表面には焼け跡、亀裂、酸化、金属および非金属の介在物などの欠陥があってはなりません。-溶接ワイヤは溶接前に乾燥させる必要があります。パイプの切断と面取り

① パイプの切断、面取りは専門の作業場で機械的に行ってください。鉄の汚染を防ぐために、工具は専用のものを使用し、清潔に保つ必要があります。完成したパイプ端の表面は滑らかで、亀裂、スケール、その他の欠陥がない必要があります。切断面の最大傾斜偏差はパイプ直径の 1% を超えてはなりません。

②面取りタイプの選択：面取りタイプとサイズの選択は、溶接継手の品質確保の容易さ、溶接部での累積ガス吸収を減らすための最小限の溶加材、溶接継手の塑性低下の防止、作業の容易さ、溶接変形の低減を考慮する必要があります。

面取り洗浄：両面25mm以内の面取りと内外面を洗浄後、細いやすり、オーステナイト系ステンレス鋼製ワイヤーブラシ、フライス等の機械的方法を用いて、酸化皮膜、バリ、表面欠陥を除去します。鉄の汚染を防ぐために、清掃用具は専用のものを使用し、清潔に保つ必要があります。

機械的に洗浄した後、溶接前にベベル表面と溶接ワイヤを硫黄を含まないアセトンまたはエタノールで脱脂する必要があります。{0}トリクロロエチレンや四フッ化炭素などの塩素系溶剤の使用は厳禁です。表面に綿繊維が付着しないようにしてください。洗浄後 4 時間以内に溶接が行われない場合は、溶接前に再洗浄してください。-

チタン溶接ワイヤの洗浄方法と要件は、ベベル洗浄の方法と要件と一致しています。

溶接組立と仮付け溶接

(1) 溶接組立: チタンチューブ組立時に使用する工具はオーステナイト系ステンレス鋼で作られていなければなりません。組み立て中は鉄による汚染を避ける必要があります。溶接接合部は同心である必要があり、位置ずれが標準を超えてはなりません。

(2) 仮付け溶接：チタン管の仮付け距離は 100 ～ 150 mm、仮付け長さは 10 ～ 15 mm が一般的です。仮付け溶接のプロセスは本溶接と同じです。

溶接工程

(1) チタンチューブの溶接は、直流プラス極性のタングステン不活性ガス (TIG) ガスシールド溶接を使用します。セリウムタングステン電極を推奨し、電極先端を円錐形に研磨する必要があります。

(2) チタン管の溶接では脆性破壊と粗粒が発生する傾向があるため、溶接プロセスを選択する際には低い溶接入熱を選択する必要があります。溶接プロセスのパラメータを以下の表に示します。

(3) 溶接技術要件

① チタン管の溶接に参加する人は、溶接前に専門の訓練を受け、溶接技術を習得し、対応する溶接資格を取得してからチタン管の溶接作業に参加する必要があります。

② チタン管溶接施工の場合は、溶接工程カードを作成し実施する必要があります。溶接入熱は厳密に制御する必要があり、脆い硬い構造や粗大粒子の形成を防ぐために、溶接部の高温ゾーンでの滞留時間を短縮する必要があります。-パス間温度は 200 度を超えてはなりません。

③ タングステン不活性ガス（TIG）溶接中、タングステン電極が溶融金属溜まりに触れた場合は、直ちに溶接を中止し、汚染物を除去し、必要に応じてタングステン電極の先端を研磨してから溶接を再開してください。

④ すべての溶接作業はアルゴン保護下で実施する必要があります。溶接トーチ ノズルは溶融池を保護し、溶接トーチ ドラッグ シールドは熱溶接部を保護し、裏側にはアルゴンを充填して溶接部と溶接部付近の内面を保護する必要があります。-保護対策は十分かつ信頼性が高く、次の要件を満たす必要があります。

ａ．溶接トーチのノズル径はΦ12～20mm程度が好ましく、放出されるアルゴンガスは安定した層流を保つ必要があります。

b.溶接トーチ シールドの種類は、ワークの形状とサイズに応じて決定する必要があり、信頼性の高い保護と便利な操作が必要です。

c.トーチ チューブにはあらかじめアルゴンを充填し、空気をパージして、わずかな正圧と流量を維持する必要があります。-

d.アークを点火するときは、溶接トーチに事前にガスを供給し、高周波アーク点火を使用する必要があります。-アークを消すときは、電流減衰装置とガス遅延保護装置を使用し、アーククレーターを埋め、大気汚染を避ける必要があります。溶接中、溶接ベベルに貼られたテープは溶接の進行に応じて取り除く必要があります。

e.溶接中は、フィラー ワイヤの加熱端を常にアルゴン保護下に保つ必要があります。アークが消えた後、フィラーワイヤをすぐに大気にさらさないでください。溶接部が保護されなくなったら、取り外す必要があります。フィラーワイヤーが汚れて酸化している場合は、汚れた部分を切断する必要があります。

f. -現場で溶接を行う場合は、溶接シールドガスに対する周囲風の影響を防ぐために防風対策を講じる必要があります。

g.チタン材の溶接エリアは別エリアとしてください。鋼を扱う作業場に設置されている場合は、密閉された別のチタン溶接エリアを指定する必要があります。溶接中は換気口を避け、ドアや窓を開けてください。その部分はゴムなどの断熱マットで覆う必要があります。

h.溶接中は、溶接の色を注意深く観察して、ガス保護の有効性と品質を確認する必要があります。チタンパイプの溶接色は下表のとおりです。

(4) 溶接補修

① 非破壊検査によって発見された溶接欠陥はすべて修復する必要があります。{0}修理を行う前に、欠陥の原因を分析し、その原因に基づいて「溶接修理工程カード」を作成する必要があります。補修溶接は「溶接補修工程カード」に記載された溶接補修工程に従って実施してください。

② 同一溶接箇所の補修回数は２回までとさせていただきます。二次補修が必要な場合には、溶接欠陥の品質分析を実施し、補修措置を策定し、溶接監督者の承認を得て補修を実施する必要があります。このことは工事記録簿に記載する必要があります。