Pēdējos gados, attīstoties ekonomikai, jo īpaši ar nepārtrauktu reformu padziļināšanu un atvēršanos, Ķīnas ekonomikas celtniecība ir panākusi milzīgu progresu. Tajā pašā laikā Ķīna ir guvusi ievērojamus panākumus metināšanas inženierijā, piemēram, cauruļvadu jomā. Titāna metināšana ir samērā izplatīts metināšanas veids. Titāna metināšanas procesā tas, kā pareizi kontrolēt metināšanas kvalitāti, ļoti būtiski ietekmē titāna metinājuma krāsu. Pateicoties titāna metinājuma krāsas intuitivitātei, liela nozīme ir titāna metinājuma krāsas un metināšanas kvalitātes saistību izpētei. Šis raksts, apvienojot autora gadu ilgo pētījumu un praktisko pieredzi titāna metināšanas kvalitātes kontrolē un procesā, pēta attiecības starp metināšanas kvalitāti un titāna metinājuma krāsu, cerot dot ieguldījumu šīs jomas izpētē.
1. Titāna un titāna sakausējuma cauruļu metināšanas šuvju krāsas izmaiņas un defektu veidošanās mehānisms
Titāna un titāna sakausējuma cauruļu metināšanas šuvju defekti un mehānismi ir šādi: Titāna cauruļu metināšanas laikā argona gāzes aizsargslānis, ko veido argona loka metināšanas lodlampa, var tikai aizsargāt metināšanas baseinu no gaisa kaitīgās ietekmes, bet tas nenodrošina aizsardzību jau sacietējušajām šuvēm un tuvumā esošām vietām, kas atrodas augstā temperatūrā. Šādā stāvoklī titāna cauruļu šuvēm un apkārtējām teritorijām joprojām ir spēcīga spēja absorbēt slāpekli un skābekli no gaisa. Skābekļa absorbcija sākas pie 400 grādiem, un slāpekļa absorbcija sākas pie 600 grādiem, savukārt gaiss satur lielu daudzumu slāpekļa un skābekļa.
Pakāpeniski palielinoties oksidācijai, mainās titāna caurules metinājuma krāsa un metinājuma plastiskums samazinās atbilstoši šādam modelim: sudraba -balts (bez oksidācijas), zeltaini dzeltens (TiO, neliela oksidēšanās, notiek ap 250 grādiem, kad titāns sāk absorbēt ūdeņradi), zils (nopietnāka oksidēšanās, Ti2O3,2).
2. Par titāna metināšanas kvalitāti var spriest pēc titāna metinājuma virsmas krāsas.
Padziļinoties metinātās šuves krāsai, tas ir, palielinoties šuves oksidācijas pakāpei, palielinās arī metinājuma šuves cietība. Salīdzinošo eksperimentu testi liecina, ka, palielinoties titāna cietībai, metinātajā šuvē palielinās arī kaitīgo vielu, piemēram, skābekļa un slāpekļa, daudzums, kas ievērojami samazina metinājuma kvalitāti.
Titāna metināmība ir cieši saistīta ar tā ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām. Tomēr galvenais ir tas, ka augstās temperatūrās titāna augstā reaģētspēja padara to jutīgu pret gaisa piesārņojumu. Karsēšanas laikā tā graudi izplešas, un, metinātajam savienojumam atdziestot, var veidoties trauslas fāzes. Titānam ir ļoti augsts kušanas punkts, sasniedzot 1668±10 grādus, kas prasa vairāk enerģijas nekā metināšanas tērauds. Tajā pašā laikā titāns ir ķīmiski reaktīvāks; tas reaģē ar skābekli un ūdeņradi vieglāk nekā tērauds, un virs 600 grādiem reaģē ātri. Pat 100 grādu temperatūrā tas absorbē lielu daudzumu ūdeņraža un skābekļa, ar ūdeņraža šķīdību desmitiem tūkstošu reižu augstāku nekā tēraudam, veidojot titāna hidrīdu un strauji samazinot stingrību. Gāzes piemaisījumi palielina aukstās plaisāšanas un aizkavētas plaisāšanas tendenci un palielina iecirtuma jutību. Tāpēc metināšanai izmantotā argona tīrība nedrīkst būt zemāka par 99,99%, mitrums nedrīkst pārsniegt 0,039%, un ūdeņraža saturs metināšanas stieplē nedrīkst būt zemāks par 0,002%.
Titāna siltumvadītspēja ir uz pusi mazāka nekā tēraudam. Pie 882 grādiem tas tiek pārveidots no alfa uz beta fāzi. Augstākā temperatūrā beta graudi strauji aug, un veiktspēja ievērojami pasliktinās. Tāpēc ir stingri jākontrolē temperatūra, jo īpaši augstas temperatūras noturēšanās laiks metināšanas termiskā cikla laikā. Metinot titānu, nav problēmu ar karstām plaisām vai starpgranulu plaisām, taču porainība ir problēma, it īpaši metinot alfa-beta sakausējumus.
