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鈦及鈦合金的焊接工藝

[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2024-08-29 | 瀏覽:113次 ]

在鈦制設(shè)備制造中,比較常用的是熔融焊,其工序一般為:下料或備料→開坡口→除氫→表面清理→工件裝夾→焊接→焊縫檢査。

1.焊接材料

1)填充金屬

填充金屬即為焊絲,焊絲直徑一般為1~3mm。熔融焊的厚度比較厚時(shí)(一般在 3mm以上),非熔化極焊需要焊絲,熔化極焊電極本身就是焊絲。焊絲成分對(duì)焊縫力學(xué)性能起著決定作用。鈦制容器要求焊后狀態(tài)的焊接接頭的強(qiáng)度不低于鈦材母材標(biāo)準(zhǔn)值下限,要求伸長率不低于或至少接近于鈦材母材標(biāo)準(zhǔn)值下限,因而容器用鈦焊絲要求更低的雜質(zhì)含量才能滿足焊接接頭達(dá)到足夠的塑性要求。

不同牌號(hào)的鈦材相互焊接時(shí),按耐蝕性能較好和強(qiáng)度級(jí)別較低的母材選用焊絲材料。

具體確定焊絲,一般來說,根據(jù)母材牌號(hào)選用相應(yīng)牌號(hào)的焊絲,同時(shí)通過焊接工藝評(píng)定的結(jié)果最終確定焊絲。焊接工藝評(píng)定,要求對(duì)接接頭應(yīng)通過拉伸試驗(yàn)與彎曲試驗(yàn),焊接接頭的強(qiáng)度應(yīng)不低于母材標(biāo)準(zhǔn)值下限或至少比較接近。

氫對(duì)焊縫的危害極大,焊接選用含氫量低或進(jìn)行除氫處理的焊絲。焊絲的除氫,需要真空爐,爐內(nèi)真空度為0.133~0.0133Pa,溫度選擇900℃,保溫4~5h,這樣可以保證焊絲的氫含量控制在0.002%以下。

2)保護(hù)氣體

一般采用氬氣,只有在深熔焊和仰焊位置焊接時(shí),有時(shí)采用氦氣,前者為增加熔深,后者為改善保護(hù)。為保證保護(hù)效果,一般采用一級(jí)純氬(Ar99.99%),其露點(diǎn)低于-60℃,由于橡膠軟管會(huì)吸氣,一般不采用,多用環(huán)氧基或乙烯基塑料軟管輸送保護(hù)氣體。

2.焊接坡口

鈦焊接坡口型式無特殊要求,但要考慮以下幾個(gè)方面

1)鎢極氬弧焊熔池較淺;

2)接頭設(shè)計(jì)應(yīng)便于加工、施焊和保護(hù);

3)鎢極伸出焊嘴長度小,故其鈍邊要小,組對(duì)間隙一般為 0.5~2mm。

3.焊前清理

在焊接前,待焊區(qū)及其用圍(兩側(cè)各25mm)必須去除表面氧化膜,去除污物并干燥。

1)除油脂

金屬表面無氧化皮時(shí),僅需除油脂,有氧化皮時(shí)應(yīng)先除氧化皮后除油脂。對(duì)油污、脂、油化、掛印等污染物可采用適當(dāng)?shù)娜軇┣逑?,最常用的?/span>3%氫氨酸十35%硝酸水液,溫度為室溫,時(shí)間為10min左右,酸洗后用清水沖洗、烘干。當(dāng)存在應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)時(shí),應(yīng)用不含有氯離子的清水沖洗。

2)除氧化皮及吸氣層

600℃以上形成的氧化皮很難用直接酸洗的方法清除,可用不銹鋼絲刷或銼刀消理,也可用噴丸或蒸汽噴砂進(jìn)行消理。也可采用磨削,采用碳化硅砂輪,接著進(jìn)行酸洗,或者先經(jīng)堿洗后酸洗的方法去除氧化皮,以確保無氧化皮和油脂污染。

4.焊接工藝

① 焊接工藝的制定應(yīng)有相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定支持,在保證足夠焊透的情況下,用最低的線能量。

② 鈦和鋼等許多金屬不能熔焊,鈦在熔焊中嚴(yán)禁混人鋼鐵和其他金屬。

③ 焊接工藝評(píng)定報(bào)告、焊接工藝規(guī)程、施焊記錄及焊工標(biāo)記的保存期按相關(guān)法規(guī)規(guī)定。當(dāng)為壓力容器時(shí)應(yīng)在規(guī)定部位標(biāo)上焊工識(shí)別標(biāo)記,不應(yīng)在耐腐蝕面打鋼印作為焊工識(shí)別標(biāo)記。

5.焊接操作

鈦鎢極氬弧焊接的氬氣保護(hù)應(yīng)使焊炬、拖盒、氣盒三者氬氣流量相匹配,不得相互影響。

焊接鎢極伸出噴嘴長度 10~12mm為宜。鎢極氬弧焊每次填充高度為2~3mm,最高不得大于5mm。單面焊雙面成形焊縫對(duì)接間隙1.2~2mm,自動(dòng)焊間隙為0~1mm。

焊炬作直線移動(dòng),電弧長度基本恒定(一般以3mm左右為宜)。焊絲填充可采用點(diǎn)滴式輸送或采用焊絲自熔法進(jìn)行,但焊絲填充端部始終都應(yīng)在焊嘴噴出的氬氣有效保護(hù)區(qū)內(nèi),不得拉出。焊接完畢焊炬不得離開,連同拖盒一起繼續(xù)保護(hù),直到焊接接頭冷卻到400℃以下方可離開。滅弧應(yīng)采取切斷電源法,拖盒應(yīng)緊跟焊炬作同步移動(dòng)

1)薄板焊接

由于薄板易變形,焊接時(shí)最好采用壓板和墊板裝夾。壓板和墊板可用不銹鋼或紫銅。紫銅因其導(dǎo)熱性好,焊出的焊縫質(zhì)量好。

焊接采用正、背面保護(hù)的方式進(jìn)行。正面除噴嘴保護(hù)外,一般還帶一個(gè)保護(hù)拖罩,焊接薄板使用的保護(hù)罩可以窄而短些。當(dāng)板厚不大于1mm時(shí),所采用的壓板和墊板均為紫銅時(shí),可以考慮不用保護(hù)罩,通過適當(dāng)?shù)暮杆僬{(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)焊縫不被氧化;所采用的壓板為不銹鋼,墊板為紫銅時(shí),必須使用拖罩。

壓板的距離對(duì)焊縫質(zhì)量影響較大,過寬影響散熱,不利于保護(hù)氣體的存留;過窄導(dǎo)致鎢極伸出過長,不利于保護(hù)。通常壓板間距為4~6mm。

2)厚板焊接

厚板焊接大致同于薄板的焊接,不同點(diǎn)是保護(hù)罩需要適當(dāng)加寬加長,最好采用通水冷卻。建議厚板焊接最好采用等離子焊或熔化極電弧焊。

3)管與管板的焊接

管與管板的焊接,結(jié)合鈦制設(shè)備制造,當(dāng)設(shè)備小、壓力和溫度比較低、受力不大、管板薄時(shí),適宜用全鈦板做管板,這時(shí)候多采用只焊不脹的方法;當(dāng)設(shè)備大、溫度和壓力都比較高、承受力大、管板厚時(shí),多用鈦鋼復(fù)合板,這時(shí)鋼層比鈦層厚很多,既不能開坡口焊接,又不能雙面焊。若只將管子焊于鈦復(fù)層上,因受力復(fù)雜,焊縫可能被拉裂或鈦復(fù)層與鋼復(fù)將剝離,所以這時(shí)的連接通常采用先脹后焊的方法。脹是為了承受力的作用,而焊主要起封的作用。在很少的情況下,國內(nèi)也采用焊接的方式將鈦管與鈦復(fù)合鋼管板連接。

管材與管板焊接時(shí),將管材全部安裝并固定于管孔中,并使管材端頭高出管板2~3mm,經(jīng)氬弧焊熔化,進(jìn)行對(duì)稱焊接。當(dāng)全鈦管板較厚時(shí),為了加焊縫的強(qiáng)度,需要開坡口填絲焊接。


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