淺談如何防止鈦材焊接中出現(xiàn)缺陷

淺談如何防止鈦材焊接中出現(xiàn)缺陷

前言鈦及鈦合金在我國(guó)石油、化工、航空、造船等工業(yè)方面，應(yīng)用日益廣泛。因鈦及鈦合金具有在酸、堿、鹽等介質(zhì)中抗腐蝕的優(yōu)良性能。但是在焊接、生產(chǎn)上也帶來(lái)了許多新的問題，其中較為普遍的，而又十分嚴(yán)重的就是焊接裂紋、氣孔等。母材分析材質(zhì)為-M，板厚δ＝3.0mm.機(jī)械性能：6b＝48—55kg/mm2，δ＝28—52%冷彎角α＝127°—155°雜質(zhì)含量;Fé<0.13%Si<0.04%C<0.01%N<0.02%H<0.002%O<0.015%鈦材的焊接特點(diǎn)鈦材焊接過程中最主要的是焊縫的污染和熱影響問題。焊縫只要受到小量的有害雜質(zhì)污染，就會(huì)嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。這是因?yàn)閺娜廴跔顟B(tài)到凝固狀態(tài)過程中，鈦會(huì)吸收空氣中的氧、氮、氫等氣體，這些氣體那怕是侵入極少量，也會(huì)使焊縫變脆。另外鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，熔點(diǎn)較高，焊接時(shí)易出現(xiàn)熱量集中和在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)。導(dǎo)致金屬鈦過熱，使熔合區(qū)晶粒粗大，因而降低了焊接接頭的綜合機(jī)械性能。為了防止裂紋、氣孔等缺陷，所以對(duì)于鈦的焊接，必須做好對(duì)鈦焊件的清理和在焊接過程中進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。還必須選擇一個(gè)合理的焊接規(guī)范和良好的散熱裝置。鈦塔盤對(duì)接的施焊鈦塔盤φ2300x3,δ＝3mm，可以采用手工鎢極氫弧焊焊接。電源采用NSA4——300型直流氬弧焊機(jī)，電源極性為直流正接。焊前準(zhǔn)備δ＝3mm板，采用剪切下料，不開坡口。焊絲及焊件用酸洗，除去氧化以及吸氣層。正式使焊前再用丙酮進(jìn)行清洗。表面清洗完畢的工件壓在背面保護(hù)槽上，嚴(yán)禁用鐵器敲打焊口，裝夾過程中的操作人員應(yīng)戴清潔手套不能觸摸焊口及焊口附近。工件裝好后還必須對(duì)焊口進(jìn)行一次檢查和清洗。確認(rèn)無(wú)油污、棉沙毛、贓物、指印等后，才可進(jìn)行施焊。焊接材料氬氣：氬氣純度應(yīng)≥99.99%。焊絲：—M，φ2.5mm.點(diǎn)固裝配對(duì)接焊縫的點(diǎn)固間隙取2.5—3.2mm，間隙太小會(huì)引起氣孔，點(diǎn)固焊點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)增加，以減小變形。焊接區(qū)的保護(hù)鈦的化學(xué)活潑性很高，在高溫下極易被空氣中的氧、氮、氫污染而脆化，此時(shí)，保護(hù)好焊縫就是至關(guān)重要的問題，這樣才能獲得綜合機(jī)械性能良好的接頭。焊接區(qū)的保護(hù)部位包括熔池區(qū)，溫度>400℃的正面和背面熱影響區(qū)。熔池的保護(hù)是采用大噴咀氫弧焊槍。見圖一溫度>400℃的正面焊縫是在焊槍后面加拖罩來(lái)實(shí)現(xiàn)。見圖二溫度>400℃的背面焊縫是采用背面保護(hù)墊板（見圖三）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采用銅護(hù)墊板是為了加速鈦板的散熱。形狀復(fù)雜的焊縫，也應(yīng)根據(jù)具體情況做不同形狀的保護(hù)罩，保護(hù)相應(yīng)位置。由于鈦材導(dǎo)熱系數(shù)小焊后變形大，故應(yīng)將應(yīng)焊接拼板壓緊在背面保護(hù)墊上，以減小變形。焊接工藝參數(shù)焊接工件：—M，δ＝3mm板狀對(duì)接焊接方法：手工鎢極氬弧焊焊接形式：板狀對(duì)接接頭不開破口焊接電機(jī)：NSA—300型氬弧焊機(jī)電源極性：直流正接焊接電流：78—82A鎢極直徑：φ2.5mm焊接層次：正、反各一層焊絲：—Mφ2.5mm主噴嘴：φ14mm氬氣流量：主噴嘴10—12升/分拖罩8—10升/分背面墊板3—5升/分焊接操作操作要點(diǎn)是正、背各區(qū)保護(hù)好的前提下，焊槍在工件上均勻移動(dòng)，填加焊絲均勻。焊槍不作擺動(dòng)。焊絲末端不得移出保護(hù)區(qū)，要在引弧板上引弧，盡量一次焊完一條焊縫，斷弧后要繼續(xù)通氣保護(hù)直到焊縫金屬溫度降至400℃以下，噴嘴離焊件的距離盡量小些。待正面焊縫冷卻到室溫再焊反面焊縫，并且應(yīng)是在焊道和熱影響區(qū)均無(wú)氧化的情況下進(jìn)行，焊絲與工件間夾角盡量保持最小夾角10-15°。焊縫的修補(bǔ)當(dāng)焊縫表面有氣孔，未熔合，未焊透，未填滿等缺陷時(shí)，需要修補(bǔ)。若修補(bǔ)處沒有氧化現(xiàn)象，可直接進(jìn)行再熔燒和填充焊絲補(bǔ)焊，若修補(bǔ)處有氧化現(xiàn)象，則應(yīng)去除所有氧化層后，再行補(bǔ)焊。.當(dāng)焊縫出現(xiàn)裂紋、夾渣，焊接時(shí)造成的嚴(yán)重氧化等，則應(yīng)將這些氧化的金屬?gòu)氐诅P除，并按焊接要求徹底清理，然后方可補(bǔ)焊。焊縫檢驗(yàn)外觀檢查：通過外觀檢查可發(fā)現(xiàn)的缺陷有，表面氣孔、夾渣、燒穿、未焊透、咬邊、裂紋等及焊縫表面顏色，檢查是用放大鏡沿焊縫及兩側(cè)20mm寬范圍內(nèi)進(jìn)行。根據(jù)焊縫的表面顏色，可以判斷其焊接質(zhì)量。機(jī)械性能檢查按照工藝要求，先將焊板作機(jī)械性能試驗(yàn)：焊接試件的6s＝39-41kg/mm2、6b＝48-50kg/mm2，且斷于熱影響以外的母材，冷彎角a＝85°-90°，完全滿足設(shè)計(jì)要求。通過鈦塔盤的焊接，事