1. Ukupna zavarljivost titanijumskih materijala
Komercijalno čisti (CP) titanijum (GR.1/GR.2/GR.3)
CP titan (jednofazni -) ima odličnu zavarljivost. Njegov nizak sadržaj legure minimizira stvaranje krhkih intermetalnih faza tokom zavarivanja, a njegova visoka toplotna provodljivost (u odnosu na legure titana) pomaže u ravnomjernoj distribuciji topline, smanjujući lokalizirano pregrijavanje. Uobičajene metode zavarivanja (GTAW/TIG, PAW/plazma lučno zavarivanje, LBW/lasersko zavarivanje) su sve primjenjive, a uz odgovarajuću zaštitu mogu se postići zavareni spojevi visokog integriteta.
+ legure titana (npr. GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 ima umjerenu zavarljivost. Prisustvo aluminijuma (-stabilizator) i vanadijuma (-stabilizator) uvodi izazove kao što su segregacija faza i grubo zrno u zoni zavara. Međutim, još uvijek se može pouzdano zavariti uz striktnu kontrolu procesa (npr. nizak unos topline, precizna zaštita).
Legure titana (npr. Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
legure imaju dobru zavarljivost zbog svoje stabilne -faze na sobnoj temperaturi i niže osjetljivosti na unos topline, ali se rjeđe zavaruju u industrijskim aplikacijama u poređenju sa CP titanijumom i GR.5.
2. Osjetljivost titanijumskih zavara na pukotine
Nedostatak pukotina učvršćivanja
Titanijum ima širok raspon smrzavanja, ali se njegov metal šava stvrdnjava na jedno-fazni (ili ) način, izbjegavajući stvaranje eutektičkih faza niskog -tapanja na granicama zrna (primarni uzrok pucanja pri skrućivanju). Ovo čini titanijum otpornim na pukotine zbog skrućivanja čak i sa visokim unosom toplote.
Vodikom{0}}indukovano hladno pucanje (HICC)
Ovo je najčešći tip pukotina u titanijumskim zavarenim spojevima. Vodonik može ući u šav i HAZ iz vlage u zaštitnom plinu, kontaminiranog dodatnog metala ili okolnog zraka. Na temperaturama ispod 250 stepeni (482 stepena F), vodonik se kombinuje sa titanijumom da bi formirao krhki hidrid (TiH₂) koji se taloži duž granica zrna. Ovi hidridi stvaraju koncentraciju naprezanja, što dovodi do hladnog pucanja tokom hlađenja nakon -zavara ili naknadnog servisa (posebno pod vlačnim opterećenjima). CP titan i GR.5 su podložni HICC-u ako je zaštita neadekvatna.
Stress Cracking
Preostala naprezanja od zavarivanja (prouzrokovana neujednačenim termičkim širenjem/kontrakcijom) mogu izazvati pucanje pod naponom u HAZ-u, posebno za komponente debelog{0}}presjeka ili zavare sa visokim ograničenjem. HAZ GR.5 je sklon grubosti zrna, što smanjuje duktilnost i čini ga podložnijim pucanju pod naponom pod zaostalim vlačnim naprezanjem.
3. Promjene mehaničkih svojstava nakon zavarivanja
Varijacije snage
CP Titanium: Metal šava i HAZ CP titanijuma obično imaju nešto veću čvrstoću od BM, ali nižu duktilnost. HAZ se podvrgava zgrušavanju zrna zbog topline zavarivanja, povećavajući vlačnu čvrstoću za 5–10% (npr. GR.2 BM zatezna čvrstoća od 485 MPa naspram čvrstoće zavarenog spoja od 510–530 MPa), ali smanjujući istezanje za 10–15% (sa 25% na 20%).
GR.5 legura titana: Kao-zavareni GR.5 metal šava ima martenzitnu ' fazu (formiranu brzim hlađenjem -faze tokom zavarivanja), koja povećava zateznu čvrstoću na ~1000 MPa (više od 860 MPa žarenog BM-a), ali drastično smanjuje dugi pad duktilnosti na 8–2% (5%) ZUT GR.5 doživljava grublje zrna i faznu transformaciju, sa smanjenjem granice popuštanja za 5-10% u odnosu na BM zbog omekšane mikrostrukture.
Smanjenje duktilnosti i žilavosti
Za sve vrste titanijuma, zavarivanje uzrokuje značajan pad duktilnosti i žilavosti u zoni zavara. Krupna zrna HAZ-a i neravnotežna mikrostruktura metala šava (npr. 'martenzit u GR.5) djeluju kao mjesta inicijacije pukotina, smanjujući žilavost loma za 20–30% (npr. GR.5 BM žilavost loma od 60 vs·mld. MPa·m¹/²). Izduženje zavarenog spoja CP titanijuma smanjuje se za 20–25% zbog grubosti zrna u HAZ.
Degradacija performansi zamora
Zavareni spojevi su najslabija karika za otpornost na zamor. Kombinacija zaostalih naprezanja, mikrostrukturne nehomogenosti i potencijalne poroznosti/uključaka smanjuje čvrstoću na zamor titanijumskih zavara za 30-50% u poređenju sa BM. Na primjer, žareni GR.5 BM ima snagu zamora od 10⁷-ciklusa od 400 MPa, dok njegova zamorna čvrstoća-zavarenog spoja pada na 180–250 MPa. Termička obrada nakon -toplotne obrade (npr.,-žarenje za ublažavanje naprezanja ili rekristalizacijsko žarenje) može djelimično vratiti performanse zamora smanjenjem zaostalih naprezanja i rafiniranjem mikrostruktura.
Promjene otpornosti na koroziju
Neispravno zaštićeni titanijumski zavareni spojevi mogu imati kontaminaciju kiseonikom/dušikom u HAZ, što smanjuje otpornost na koroziju u agresivnim medijima (npr. morska voda, kiseline). Međutim, uz potpunu zaštitu, otpornost na koroziju zavarenog spoja je uporediva sa BM.
