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TA10钛厚板手工氩弧焊焊接工艺
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TA10钛厚板手工氩弧焊焊接工艺

发布时间 :2021-01-30 20:21:37 浏览次数 :

1、序言

国内化工装置中常见的钛材设备壳体厚度一般在10mm左右,采用常规的焊接参数即可满足焊接要求。但是对于稍厚规格的钛板,尤其是厚度在20mm 以上的板材焊接,其坡口形式、焊接参数、气体保护等工艺参数随着板材厚度的增加,差异较大。厚板钛合金焊接时,若采用常规的坡口形式及焊接参数,存在着金属填充量大,焊后变形量及残余应力大,总施焊遍数多易对焊缝的力学性能、工艺性能造成不良影响,以及施焊效率较低等问题。

1.jpg

传统的厚板钛材焊接坡口形式如图1所示,其中U形、双U形坡口加工难度大,加工周期长,且坡口间隙较窄,焊接难度较大;X形坡口则金属填充量过大。

钛在高温下会发生由致密的密排六方晶格α钛转变为晶体粗大的体心立方晶格β钛,导致焊接接头塑性下降,且钛材具有熔点高、热容量大和导热性差等特点,因此钛材焊接应采取尽量小的焊接热输入。传统的钛材焊接工艺一般通过采取减小电弧电压(一般选取10~12V)、焊接电流(一般选取110~150A)的措施,来减小焊接热输入。虽然控制了焊接热输入,但焊接速度(一般40~50mm/min) 相应较低,焊接效率大幅降低,同时增加了施焊道数,即增加了产生缺陷的概率。

针对上述现有技术的不足,本文提出一种TA10厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺,使钛合金材料手工氩弧焊焊接技术的适用范围进一步扩大,特别适用于20mm以上钛材的焊接。

2、厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺

针对传统厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺的不足进行改进。主要包括以下内容:

1)焊前清理 

清理焊丝、坡口表面及坡口两侧油污、铁锈等杂质。

2)坡口的加工

采用双V形坡口(见图2),坡口下段角度取55°~70°,坡口上段角度取30°~35°。

2.jpg

3)确定焊接参数 

焊接电流为160~200A,电弧电压为12~16V、焊接速度为70~80mm/min,施焊时按照正、反面各焊接两遍的焊接顺序交替进行, 焊枪气体流量为10~15L/min,焊缝的正面、正面后端、背面及热影响区部分都要同时采用氩气进行保护,保护气体流量20~25L/min,至焊缝及热影响区温度降至≤80℃后停止通氩气。

3、28mm厚TA10板焊接实例

试板TA10坡口形式如图3所示,采用改进后的双V形坡口,下段坡口角度60°,厚度3~6mm; 上段坡口角度30°,厚度7.5~10.5mm,组对间隙(3±1)mm。

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1)焊前的准备 

对焊丝、坡口表面及坡口两侧20mm范围内进行清理,可根据表面污染程度选用合金刀头、不锈钢钢丝刷、乙醇进行清洗,施焊过程中严禁使用不锈钢丝轮再对焊缝进行清理。

施焊前需用乙醇和丝绸布清洗坡口和焊丝,以后不得再用手直接触摸,并及时施焊,长时间未焊应重新清洗。清洗干净的焊丝不得随意抛在地上, 以防再次污染,应放在洁净的焊丝筒内使用。

2)焊接过程控制 

主要包括以下几方面:

① 焊缝的正面、正面后端、背面及热影响区部分都要同时采用氩气进行保护。

②焊接时必须采用引弧板和引出板,防止托罩保护效果不良。

③氩气使用前要在钛板上进行试验焊接,焊缝呈现纯白色且无缺陷,证明氩气纯度符合要求,若焊缝出现其他颜色或出现缺陷,说明氩气纯度不符要求,应进行更换并重新焊接。

④采用不易吸湿材料的送气管。

⑤严格控制层间温度≤80℃,焊接过程中必须对层间温度进行测量、记录。

⑥检查员必须根据层间清理要求,对每一层的焊接质量进行确认。若焊接质量不符合要求,质检员必须督促焊工按相应的处理方法进行处理。

⑦焊丝必须放在焊丝筒内。

⑧施焊时必须严格按照工艺要求的焊接顺序进行施焊。

3)焊接人员要求 

施焊人员及防护人员进入现场必须穿着洁净白色工作服,佩戴白帆布手套和鞋套。

4)焊接工艺要求和层间清理

焊接参数见表1,层间清理要求见表2。

表1  28mm厚TA10手工氩弧焊焊接参数

焊层焊材牌号焊材规格      φ/mm焊接电流      /A电弧电压      /V焊枪气体流量      /L·min-1保护气体流量      /L·min-1焊枪规格      /A喷嘴直径      /mm钨极伸出长度      /mm
打底STA10R2.5120~15012~1610~1520~253501013~17
填充STA10R2.5140~18012~1610~1520~253501010~14
盖面STA10R2.5160~20012~1610~1520~25500106~10

表2   层间清理要求

焊缝与热影响区表面颜色氩气保护情况判断标准处理方法
银白色良好合格不用处理
金黄色(致密)尚好合格可不用处理
蓝色稍差只可用于非重要部位去除蓝色
紫色较差只可用于常压容器去除紫色,若去不掉应返修
灰色不合格返修
暗灰色不合格返修
灰白色很差不合格返修
黄色粉状物极差不合格返修

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