V zadnjih letih je z razvojem gospodarstva, zlasti z nenehnim poglabljanjem reform in-odpiranjem, gospodarska konstrukcija Kitajske izjemno napredovala. Hkrati je Kitajska močno napredovala tudi pri varilnem inženirstvu, kot so cevovodi. Varjenje titana je razmeroma pogosta vrsta varjenja. V procesu varjenja titana je zelo pomemben vpliv na barvo titanovega zvara, kako pravilno kontrolirati kakovost varjenja. Zaradi intuitivnosti barve titanovega vara je raziskava razmerja med barvo titanovega vara in kakovostjo varjenja velikega pomena. Ta članek, ki združuje avtorjeve dolgoletne raziskave in praktične izkušnje pri nadzoru kakovosti in procesu varjenja titana, raziskuje razmerje med kakovostjo varjenja in barvo titanovega vara v upanju, da bo prispeval k raziskavam na tem področju.
1. Spremembe barve zvarov cevi iz titana in titanove zlitine ter mehanizem nastanka napak
Napake in mehanizmi zvarov cevi iz titana in titanovih zlitin so naslednji: Med varjenjem cevi iz titana lahko zaščitna plast argona, ki jo tvori varilni gorilnik z argonskim oblokom, le zaščiti zvarni bazen pred škodljivimi vplivi zraka, ne zagotavlja pa zaščite že strjenih zvarov in bližnjih območij, ki so pri visokih temperaturah. V tem stanju imajo zvari titanove cevi in okolica še vedno močno sposobnost absorbiranja dušika in kisika iz zraka. Absorpcija kisika se začne pri 400 stopinjah, absorpcija dušika pa pri 600 stopinjah, medtem ko zrak vsebuje velike količine dušika in kisika.
Ko se oksidacija postopoma povečuje, se barva zvara titanove cevi spremeni in plastičnost zvara se zmanjša po naslednjem vzorcu: srebrno-bela (brez oksidacije), zlato rumena (TiO, rahla oksidacija, pojavi se okoli 250 stopinj, ko začne titan absorbirati vodik), modra (Ti2O3, oksidacija nekoliko hujša), siva (TiO2, močna oksidacija).
2. Kakovost varjenja titana lahko ocenimo po barvi površine zvara titana.
Z poglabljanjem barve vara, torej z večanjem stopnje oksidacije vara, se povečuje tudi trdota vara. Preizkusi, izvedeni v vrstniških poskusih, kažejo, da se z večanjem trdote titana povečujejo tudi škodljive snovi, kot sta kisik in dušik v zvaru, kar močno zmanjša kakovost zvara.
Varljivost titana je tesno povezana z njegovimi kemijskimi in fizikalnimi lastnostmi. Vendar pa je ključna točka, da je pri visokih temperaturah zaradi visoke reaktivnosti titana dovzeten za onesnaženje iz zraka. Med segrevanjem se njegova zrna razširijo, pri ohlajanju zvarnega spoja pa lahko tvorijo krhke faze. Titan ima zelo visoko tališče, ki doseže 1668±10 stopinj, kar zahteva več energije kot varjenje jekla. Hkrati je titan kemično bolj reaktiven; reagira s kisikom in vodikom lažje kot jeklo, nad 600 stopinjami pa reagira hitro. Tudi pri 100 stopinjah absorbira velike količine vodika in kisika, pri čemer je topnost vodika desettisočkrat višja od jekla, pri čemer tvori titanov hidrid in močno zmanjša žilavost. Plinske nečistoče povečajo nagnjenost k hladnemu razpokanju in zapoznelemu razpokanju ter povečajo občutljivost zareze. Zato čistost argona, ki se uporablja za varjenje, ne sme biti nižja od 99,99 %, vlažnost ne sme presegati 0,039 %, vsebnost vodika v varilni žici pa pod 0,002 %.
Toplotna prevodnost titana je za polovico manjša kot pri jeklu. Pri 882 stopinjah je podvržen transformaciji alfa v beta fazo. Pri višjih temperaturah beta zrna nenadoma narastejo in zmogljivost se znatno poslabša. Zato je treba strogo nadzorovati temperaturo, zlasti čas zadrževanja pri visoki-temperaturi med termičnim ciklom varjenja. Pri varjenju titana ni težav z vročimi razpokami ali medkristalnimi razpokami, problem pa je poroznost, zlasti pri varjenju alfa-beta zlitin.
