टाइटेनियमएक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातु है जो उच्च तापमान पर ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन जैसी गैसों के लिए एक मजबूत संबंध प्रदर्शित करती है; जैसे-जैसे वेल्डिंग का तापमान बढ़ता है, विशेष रूप से टाइटेनियम वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, यह संबंध और भी अधिक स्पष्ट हो जाता है। व्यावहारिक अनुभव से पता चला है कि यदि वेल्डिंग के दौरान टाइटेनियम द्वारा ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन जैसी गैसों के अवशोषण और विघटन को नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो यह निस्संदेह टाइटेनियम वेल्डेड जोड़ों के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियां पैदा करेगा।
I. प्रस्तावना
हाल के वर्षों में, आर्थिक विकास के साथ-साथ, विशेष रूप से सुधार और खुलेपन के लगातार गहराने के साथ, चीन के आर्थिक निर्माण में जबरदस्त प्रगति हुई है। साथ ही, चीन ने पाइपलाइन जैसी इंजीनियरिंग परियोजनाओं के लिए वेल्डिंग में भी महत्वपूर्ण प्रगति की है। टाइटेनियम वेल्डिंग एक अपेक्षाकृत सामान्य प्रकार की वेल्डिंग है, और प्रक्रिया के दौरान प्रभावी गुणवत्ता नियंत्रण सुनिश्चित करने से टाइटेनियम वेल्ड के रंग पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। टाइटेनियम वेल्ड रंग की दृश्य प्रकृति को देखते हुए, वेल्ड रंग और वेल्ड गुणवत्ता के बीच संबंधों पर शोध महत्वपूर्ण महत्व रखता है। इस पेपर में, लेखक इस क्षेत्र में अनुसंधान में योगदान देने की आशा के साथ, टाइटेनियम वेल्डिंग में वेल्ड गुणवत्ता और वेल्ड रंग के बीच संबंधों का पता लगाने के लिए टाइटेनियम वेल्डिंग गुणवत्ता नियंत्रण और प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में वर्षों के शोध और व्यावहारिक अनुभव का उपयोग करता है।
द्वितीय. टाइटेनियम वेल्डिंग पर टाइटेनियम के गुणों का प्रभाव
1. ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का प्रभाव
ऑक्सीजन और नाइट्रोजन टाइटेनियम में अंतरालीय रूप से घुल जाते हैं, जिससे जाली विरूपण होता है। इससे विरूपण के प्रति प्रतिरोध बढ़ता है, साथ ही ताकत और कठोरता भी बढ़ती है, लेकिन प्लास्टिसिटी और कठोरता कम हो जाती है। वेल्ड में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की उपस्थिति अवांछनीय है और इससे बचना चाहिए।
2. हाइड्रोजन का प्रभाव
हाइड्रोजन में वृद्धि से टाइटेनियम वेल्ड धातु की प्रभाव कठोरता में तेज गिरावट आती है, जबकि प्लास्टिसिटी केवल थोड़ी कम हो जाती है; हाइड्राइड्स जोड़ों में भंगुरता पैदा कर सकता है।
3. कार्बन का प्रभाव
कमरे के तापमान पर, कार्बन टाइटेनियम में अंतरालीय रूप से घुल जाता है, जिससे ताकत बढ़ती है और प्लास्टिसिटी कम हो जाती है, हालांकि ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जितनी महत्वपूर्ण नहीं है। जब कार्बन की मात्रा घुलनशीलता सीमा से अधिक हो जाती है, तो कठोर और भंगुर TiC बनता है। यह TiC एक नेटवर्क जैसे पैटर्न में वितरित होता है और इसके टूटने का खतरा होता है। चीनी राष्ट्रीय मानक निर्धारित करते हैं कि टाइटेनियम और उसके मिश्र धातुओं में कार्बन सामग्री 0.1% से अधिक नहीं होनी चाहिए। वेल्डिंग के दौरान, वर्कपीस और वेल्डिंग तार पर तेल संदूषण से कार्बन की मात्रा बढ़ सकती है; इसलिए, वेल्डिंग से पहले पूरी तरह से सफाई की आवश्यकता होती है।
तृतीय. टाइटेनियम की वेल्डेबिलिटी का विश्लेषण
टाइटेनियम में अच्छी वेल्डेबिलिटी है। इसकी कम तापीय चालकता (0.041 कैल/डिग्री·सेमी·एस) के कारण, टाइटेनियम धातु केवल चाप क्षेत्र के भीतर पिघलती है और अच्छी तरलता प्रदर्शित करती है; इसके अलावा, इसमें थर्मल विस्तार का कम गुणांक (8.6 × 10⁻⁶/ डिग्री, कार्बन स्टील की तुलना में बहुत कम) है, जो टाइटेनियम धातु की वेल्डेबिलिटी को काफी बढ़ाता है।
चतुर्थ. टाइटेनियम वेल्डिंग में वेल्ड रंग और वेल्डिंग गुणवत्ता के बीच संबंध
1. टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों के वेल्ड में रंग परिवर्तन और दोष गठन का तंत्र
टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों में दोष और उनके गठन के तंत्र इस प्रकार हैं: टाइटेनियम ट्यूबों की वेल्डिंग के दौरान, टीआईजी टॉर्च द्वारा बनाई गई आर्गन गैस ढाल केवल वेल्ड पूल को हवा के हानिकारक प्रभावों से बचा सकती है; यह वेल्ड और उसके आसपास के क्षेत्रों के लिए कोई सुरक्षा प्रदान नहीं करता है जो पहले ही जम चुके हैं लेकिन उच्च तापमान पर बने हुए हैं। हालाँकि, इस अवस्था में टाइटेनियम पाइप वेल्ड और उनके आसपास के क्षेत्रों में अभी भी हवा से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को अवशोषित करने की एक मजबूत क्षमता है। ऑक्सीजन का अवशोषण 400 डिग्री पर शुरू होता है, और नाइट्रोजन का अवशोषण 600 डिग्री पर शुरू होता है, जबकि हवा में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन दोनों की बड़ी मात्रा होती है।
जैसे-जैसे ऑक्सीकरण की डिग्री धीरे-धीरे बढ़ती है, टाइटेनियम पाइप वेल्ड का रंग बदल जाता है, और वेल्ड की लचीलापन कम हो जाती है। चाँदी-सफ़ेद (कोई ऑक्सीकरण नहीं); सुनहरा पीला (TiO; टाइटेनियम लगभग 250 डिग्री पर हाइड्रोजन को अवशोषित करना शुरू कर देता है; मामूली ऑक्सीकरण); नीला (Ti₂O₃; मध्यम गंभीर ऑक्सीकरण); ग्रे (TiO₂; गंभीर ऑक्सीकरण)।
2. टाइटेनियम वेल्ड की गुणवत्ता का आकलन उनकी सतहों के रंग के आधार पर किया जा सकता है।
टाइटेनियम वेल्ड के विभिन्न रंगों और कठोरता स्तरों का परीक्षण नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है
I साथियों द्वारा किए गए परीक्षणों के अनुसार, जैसे-जैसे टाइटेनियम की कठोरता बढ़ती है, वेल्ड में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जैसे हानिकारक पदार्थों की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे वेल्ड की गुणवत्ता काफी कम हो जाती है।
(2) टाइटेनियम की वेल्डेबिलिटी का इसके रासायनिक और भौतिक गुणों से गहरा संबंध है। हालाँकि, मुख्य मुद्दा यह है कि उच्च तापमान पर, टाइटेनियम की उच्च प्रतिक्रियाशीलता इसे वायुमंडलीय प्रदूषण के प्रति संवेदनशील बनाती है। गर्म करने के दौरान, इसके दाने फैलते हैं, और जैसे ही वेल्डेड जोड़ ठंडा होता है, इससे भंगुर चरणों का निर्माण होता है। टाइटेनियम का गलनांक बहुत अधिक होता है, जो 1668 ± 10 डिग्री तक पहुँच जाता है, जिसके लिए वेल्डिंग स्टील से भी अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। साथ ही, टाइटेनियम रासायनिक रूप से बहुत प्रतिक्रियाशील है और स्टील की तुलना में ओ और एच के साथ अधिक आसानी से प्रतिक्रिया करता है, 600 डिग्री से ऊपर के तापमान पर तेजी से रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरता है। यह बड़ी मात्रा में H और O को 100 डिग्री से पहले ही अवशोषित कर लेता है, जिसमें हाइड्रोजन घुलनशीलता स्टील की तुलना में हजारों गुना अधिक होती है, जिससे टाइटेनियम हाइड्राइड का निर्माण होता है और कठोरता में तेज गिरावट आती है। गैसीय अशुद्धियाँ ठंडी दरारों और विलंबित दरारों की संवेदनशीलता के साथ-साथ पायदान संवेदनशीलता को भी बढ़ाती हैं। इसलिए, वेल्डिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले आर्गन की शुद्धता 99.99% से कम नहीं होनी चाहिए, नमी की मात्रा 0.039% से अधिक नहीं होनी चाहिए, और वेल्डिंग तार की हाइड्रोजन सामग्री 0.002% से कम होनी चाहिए। टाइटेनियम का ताप स्थानांतरण गुणांक स्टील का आधा है। एक चरण परिवर्तन 882 डिग्री पर होता है; उच्च तापमान पर, अनाज तेजी से, चरणबद्ध तरीके से बढ़ता है, जिससे गुणों में महत्वपूर्ण गिरावट आती है। इसलिए, तापमान को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, विशेष रूप से वेल्डिंग ताप चक्र के दौरान उच्च तापमान पर रहने का समय। जबकि टाइटेनियम की वेल्डिंग करते समय हॉट क्रैकिंग और इंटरग्रेन्युलर क्रैकिंग कोई समस्या नहीं है, सरंध्रता हो सकती है, खासकर वेल्डिंग + मिश्र धातु के दौरान।
V. टाइटेनियम वेल्डिंग के लिए सावधानियां
उपरोक्त शोध के आधार पर, टाइटेनियम वेल्डिंग करते समय निम्नलिखित मुद्दों पर ध्यान दिया जाना चाहिए:
1. टाइटेनियम वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, वेल्ड ज़ोन और पोस्ट {{1} वेल्ड हीट {{2} प्रभावित ज़ोन को सख्ती से संरक्षित किया जाना चाहिए ताकि हवा को वेल्ड और हीट {{3} प्रभावित क्षेत्रों में प्रवेश करने से रोका जा सके, जो वेल्ड की गुणवत्ता से गंभीर रूप से समझौता कर सकता है। इसलिए, 99.99% शुद्ध आर्गन और एक अनुगामी ढाल आवश्यक है।
2. वेल्ड खांचे को मशीनीकृत किया जाना चाहिए (पीसने की अनुमति नहीं है);
3. टैकिंग से बचना चाहिए, और उच्च आवृत्ति चाप आरंभ का उपयोग किया जाना चाहिए।
4. वेल्ड के बाद ताप उपचार से बचना चाहिए; यदि पोस्ट -वेल्ड ताप उपचार आवश्यक है, तो ताप उपचार तापमान 650 डिग्री से कम होना चाहिए।
VI. निष्कर्ष
टाइटेनियम वेल्डिंग में गुणवत्ता नियंत्रण का वेल्ड बीड के रंग पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है; वहीं, वेल्ड की गुणवत्ता का आकलन उसके रंग के आधार पर किया जा सकता है। इन दोनों कारकों के बीच बहुत महत्वपूर्ण संबंध है।
ई-मेल:garychen3215@hotmail.com
पता: नंबर 35, बाओटी रोड, बाओजी शहर, शानक्सी प्रांत, चीन
संपर्क: श्री गैरी चेन
फ़ोन: +86-917-8883215
मोबाइल/व्हाट्सएप: +86 13092900605
