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海洋工程领域用钛合金管/锻件焊接工艺的制定
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海洋工程领域用钛合金管/锻件焊接工艺的制定

发布时间 :2020-08-04 22:48:04 浏览次数 :

制定焊接工艺是焊接生产的关键环节,其合理与否直接关系到装备产品的性能和质量、生产率以及制造成本等重要问题。焊接工艺应根据产品设计的技术要求和图样,结合现有的条件和经验进行制定,焊接工艺是关于焊接过程中的一整套技术规定,包括焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊接顺序、焊接操作的最佳选择和焊后处理等步骤。立坤钛业结合近10年的海洋工程领域用钛合金管钛合金锻件等材料的焊接方法、焊接材料、焊前准备和焊接保护等。给大家分享如下:

钛合金管

1、钛及钛合金的焊接方法

海洋工程钛及钛合金最常用的方法是钨极氩弧焊。近年来,激光焊、电子束焊、等离子弧焊、电阻焊、钎焊和扩散焊也得到应用。制定工艺时可根据施焊钛合金工件的形状、尺寸、用途和组织状态等情况而选定具体的焊接方法。

2、焊接材料

根据装备或产品研制生产对焊接接头性能的要求正确选择焊接材料。一般情况下,可按有关规定选用相应牌号焊丝充当填充材。当遇到由于焊接中杂质的影响而使得焊接接头强度达标有余而塑性不足时,就要改用强度级或合金化程度较低的焊丝来焊接,以作调控。这种所谓“低匹配”焊接技术并不鲜见,成为钛合金焊接特点之一。此外,保护气体的纯度等因素,如其杂质含量是否超标等问题也要注意,需要制定检验其纯度的操作程序。

TC4钛合金管

3、焊前准备

焊前准备包括接头、坡口形式和尺寸的选择,焊前表面清理及工装夹具选用等。

①接头、坡口形式和尺寸钛合金焊接接头及坡口形式,与钢结构的无多大差别,但设计时应考虑钛合金熔焊特点。选择坡口形式与尺寸时,应尽量减少焊接层次与填充金属量,以降低焊缝的累积吸气量,避免接头塑性下降;尽可能不采用永久性垫板。接头形式、坡口形式及尺寸可参考相关焊接标准。可采用氧-乙炔或等离子焰进行切割下料,加工坡口前要去除切边的氧化层。坡口加工原则上采用机械加工。

②焊前表面清理焊接前,钛合金待焊区及其周围必须仔细清理,去除污物及氧化膜并保持工件干燥。

a.表面除油。

钛合金表面除油方法有两种:一种是用汽油、酒精或丙酮进行整体或局部擦拭除油;另一种是用上述方法除油后,再用化学清洗剂作进一步除油。化学除油液配方为:

氢氧化钠20~50g/L、无水碳酸钠不小于30g/L、磷酸三钠20~30g/L、硅酸钠3~5g/L。将零件浸人60~90℃的上述溶液中, 经5~10min后, 用流动热水冲洗, 然后用冷水冲

洗,最后用清洁、干燥、无油的压缩空气吹干。

b.表面酸洗。

钛合金表面酸洗的目的是去除表面氧化膜。常用的钛合金酸洗液配方及方法有:

硝酸40%、氢氟酸20%、水58%。在室温下浸泡15~20min, 然后用水冲洗。

硝酸50~60mL、盐酸200~250mL、氟化钠45~50mL、水约724mL。浸泡时间约7min, 然后用水冲洗。

盐酸250g、氟化钠50g、水700g。浸泡时间10~20min, 然后用水冲洗或在上述溶液中处理。

去除厚氧化膜后,再放入硝酸(1份)、氢氟酸(1份)、水(3~4份)的溶液中进行光机

c.表面打磨。

钛合金零件不能在氢氟酸溶液中沙蚀(清洗)时间大长,否则会吸氢。因此,为了去除较厚的氧化膜,可在酸洗前将坡口边缘30~50mm处用直径0.34mm的不围内刮削。

锈钢钢丝刷打磨干净。若酸洗后仍不干净,则可用硬质合金刮刀在坡口边缘10~20mm范围内刮削。

在清理钛合金表面时,一些操作细节也不能忽视,否则可能会酿成焊接质量问题,操作要点如下:不能戴橡胶手套,因为溶剂和橡胶手套中的某些成分反应后会使焊缝产生气孔;

焊接区域禁用棉纱手套,以免棉丝残留在被焊区;禁止用氯化物溶液脱脂,否则在使用过程中焊缝会产生应力腐蚀裂纹;清理后的工件及焊丝应放置在通风干燥处,且与铁器隔离,防

止铁离子污染;焊前不能用铁器敲打焊件,否则在焊缝中会残留多余铁质,产生铁污染,致使焊缝渗铁变脆;焊件清理后应尽快进行焊接或包装好;最好将焊丝放在80℃烘干箱中烘

1h左右。

③熔焊用夹具

由于钛合金比强度高,同类结构件采用钛合金时,其厚度相对于钢件要薄一些,且钛合金弹性模量较小,焊接时变形相对要大些,因此焊接时尽可能采用专用夹具,这样可以保证接头的装配精度,有效控制焊接变形。设计夹具时要注意气体保护效果,并尽可能加快焊缝及热影响区的冷却速度。

钛锻件

4、焊接保护

鉴于钛对空气中的氧、氮、氢等气体具有很强的亲和力,要求对焊接区采取良好的保护措施,以确保焊接熔池、焊缝金属及温度超过350℃的热影响区的正反面与空气隔绝。这是钛合金焊接工艺的一个重要步骤,包括正确选择焊炬、拖罩、背面保护装置以及合适的保护气体和流量等。

5、焊接工艺参数选择

选择钛合金的焊接工艺参数是制定海洋工程中钛合金管/锻件的重要内容。这将在以后的技术资料中进行分享。

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