Le défi danssoudage du titane et des alliages de titanene réside pas dans l’acte de « souder » lui-même, mais dans l’extrême sensibilité du matériau aux gaz réactifs. Une soudure en titane qualifiée est un effort d'ingénierie systématique qui implique les effets combinés de la science des matériaux, de la protection contre les gaz et de la qualification des procédures de soudage. La prime payée représente essentiellement le coût de la garantie d'un "environnement sans oxygène-dans la zone à haute-température".
01 Mécanisme :
Réactivité chimique à haute température À température ambiante, le titane repose sur un film d'oxyde de surface dense pour maintenir sa stabilité. Lorsque la température dépasse environ 400 degrés en raison du cycle thermique pendant le soudage, le titane commence à absorber de manière significative l'oxygène et l'azote ; au-dessus de 600 degrés, il absorbe l'hydrogène, formant des composés fragiles tels que TiO₂, TiN et TiH₂. Plus important encore, l'oxygène, l'azote et l'hydrogène-en tant qu'éléments interstitiels-se dissolvent dans le réseau cristallin de titane, provoquant une distorsion du réseau. Il en résulte une forte augmentation de la dureté et une chute brutale de la ductilité ; l'allongement peut diminuer d'environ 20 % dans le métal de base à moins de 2 %, et il peut également induire une fragilisation par l'hydrogène et une fissuration retardée. Par conséquent, lors du soudage du titane, la protection ne se limite pas au bain de fusion lui-même, mais s'étend à toute la zone affectée par la chaleur au-dessus de 350 degrés.
02 Système de protection :
Le système de protection contre les gaz à triple-couche utilise de l'argon pur pour établir trois couches de protection : la buse de la torche de soudage protège l'avant du bain de fusion ; le bouclier arrière prolonge la durée de la protection avant ; et la purge arrière protège la racine de la soudure. Si nécessaire, l'environnement est isolé à l'aide d'une chambre remplie d'argon-ou d'une chambre scellée locale. Concernant les spécifications du gaz, la pureté volumétrique de l'argon ne doit pas être inférieure à 99,99 % (pureté de niveau 1) ; Les exigences de qualité des implants aérospatiaux et médicaux-exigent une pureté d'au moins 99,999 %, un point de rosée ne dépassant pas -40 degrés et une teneur en oxygène dans la zone de soudage contrôlée en dessous de 50 ppm. L'apport de chaleur doit être contrôlé entre 10 et 20 kJ/cm, avec des températures entre les passes ne dépassant pas 150 degrés pour éviter le grossissement des grains et une croissance excessive des phases.
03 Évaluation sur-site :
Lorsque l'analyse des gaz en ligne n'est pas disponible, la couleur de la surface de la soudure et la zone affectée par la chaleur constituent le critère d'évaluation le plus direct sur site. Une couleur blanc argenté-est optimale, indiquant la couleur naturelle du titane avec pratiquement aucune oxydation ; une couleur jaune pâle à jaune doré indique une légère oxydation et est généralement acceptable ; une couleur bleu -violet à bleu foncé indique une oxydation importante, nécessitant une évaluation ou l'élimination de la couche d'oxyde avant une utilisation limitée ; une couleur blanc grisâtre-indique une oxydation sévère, entraînant une détérioration drastique des propriétés mécaniques, et le matériau doit être considéré comme un rebut.
04 Normes et acceptation
La qualification des procédures de soudage est basée sur la norme ASME BPVC Volume IX pour le soudage des plaques d'acier revêtues de titane - ; les consommables de soudage sont adaptés au métal de base-par exemple, GR2 correspond à ERTi-1/ERTi-2-conformément aux normes AWS A5.16 et GB/T 3623. La teneur totale en oligo-éléments (O + N + H) est strictement contrôlée (moins de 0,015 % pour les matériaux de qualité aérospatiale) ; La teneur en hydrogène dans la soudure ne doit pas dépasser 150 ppm (100 ppm pour la qualité aérospatiale), tel que déterminé conformément à la norme ASTM E1409. La prévention et le contrôle de la contamination doivent respecter les « Trois interdictions » : pas de contact direct avec les mains, pas d'outils en acier au carbone et pas d'environnements très humides. Les tests non destructifs (CND) doivent être effectués conformément à la norme NB/T 47013, y compris les tests de ressuage (PT) et les tests radiographiques (RT).
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