Цирконий и его сварка

В связи с тем, что развиваются новые отрасли техники, продолжает расширяться использование тугоплавких металлов и сплавов на их основе. Одним из таких металлов является цирконий, который обладает высокой жаропрочностью и коррозионной устойчивостью в агрессивной среде. При сваривании циркония появляются серьезные затруднения, которые вызываются высокой температурой их плавления и большим сродством к газам, находящимся в атмосфере. На основе исследований, которые проводились в последние годы, тугоплавкие металлы делятся на две группы. К первой группе относится цирконий, который сваривается лучше, чем некоторые другие виды металлов.

На основании тугоплавких металлов, которые получены методом порошковой металлургии и плохо свариваются, потому как в швах образовываются поры и сварные соединения склонны к образованию трещин. По этой причине для сварных конструкций применяются металлы и сплавы, которые выплавлены в контролируемой атмосфере инертных газов. Снижение содержания вредных примесей в металле является основной задачей металлургии химически активных тугоплавких металлов, например циркония. Очень важно в процессе сваривания циркония исключить загрязнение металлов примесями внедрения. По этой причине для соединения циркония требуется применять методы электродугового сваривания в среде инертных газов в камерах с контролируемой атмосферой, а также электроннолучевое сваривание.

Дуговое сваривание неплавящимися электродами производят постоянным током прямой полярности. Повышенные требования нередко предъявляются к чистоте инертных газов. Перед тем как заполнять камеры, газ подвергается очистке от влаги с помощью пропускания через силикагель марок КСМ и ШСМ, которые соответствуют ГОСТу 3956-54, а также через алюмогель. Помимо этого используются различные методы дополнительной очистки газа от кислорода. Наиболее простым методом является пропускание газа через нагретую титановую стружку или губку, температура которых составляет 900 – 1000 градусов по Цельсию.

Для тугоплавких металлов в большинстве случаев отдается предпочтение гелию, потому как гелие-дуговом сваривании эффективная мощность дуги намного больше, чем при сваривании аргона. Помимо этого содержание вредных примесей можно довести при очистке до меньшей величины, чем при очистке аргоном. Для того чтобы избежать загрязнения шва, сваривание производят неплавящимися электродами без использования присадок. В большинстве случаев используются стыковые и нахлесточные соединения без разделки кромок. При сваривании вне камеры необходимо использование специальных устройств для защиты зоны сваривания, а также остывающих участков шва, околошовной зоны и обратной стороны шва.

Наибольшей эффективностью является совершенная защита от газов с помощью электроннолучевой сварки в вакууме. Данный метод наиболее эффективен для соединения химически активных тугоплавких металлов, например циркония.