工业纯钛管材的焊接工艺试验与应用

《工业纯钛管材的焊接工艺试验与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、工业纯钛管材的焊接工艺试验与应用姜亦步，李闯（天津渤天化工有限责任公司设备动力部，天津300480）[摘要]对工业纯钛管材进行了焊接工艺可行性试验，解决了钛管焊接中的一些难题，提出正确的焊前处理措施和最佳焊接工艺参数组合，可最大限度减少焊接接头氧化和气孔数量。[关键词]钛管焊接；工艺试验；焊缝质量；工程应用天津化工厂离子膜工程根据工艺要求采用了大量的TA2工业纯钛管，直径范围∮18mm～∮500mm，壁厚1.5mm～6mm。TA2材料属首次焊接钢种。TA2工业纯钛比重小、比强度高、塑性及韧性良好、耐腐

2、蚀性能好、高温强度较高，但由于其导热系数低、热容量小、线膨胀系数大，在高温下具有很高的活泼性，极易被氮、氢、氧等污染，引起金属脆化，造成气孔、裂纹等缺陷，可焊接性较差。在施工工期紧、焊接工作量大的条件下，为攻克钛管焊接难题，做了如下试验，并取得成功。1TA2钛管焊接工艺性试验1.1钛管工艺方案的制订TA2钛管焊接中易形成冷裂纹、焊接接头区易脆化、对气孔较敏感，在制订焊接试验方案中，针对其焊接特性进行了认真分析并做了必要的前期准备。1.1.1由于钛材在焊接时熔池温度较高，且熔池在高温停留时间较长，晶粒长

3、大粗化严重，同时在焊缝中氧、氢、氮含量较多时，焊缝和热影响区的性能变脆，焊后易出现冷裂纹和延迟裂纹。为减少焊缝及热影响区产生冷裂纹的倾向，选用对焊件热输入量相对较小的钨极氩弧焊。1.1.2为增强焊缝和热影响区的抗脆化倾向，避免因填充焊丝带入过量碳、氢、氧等元素，降低钛材塑性和韧性指标，在焊接过程中除加强保护措施外，应采用与母材等成分的焊丝。1.1.3为减少焊缝在焊接中产生气孔，应当在焊前对焊丝、焊件表面的氧化膜和其它杂质进行认真清理、清洗，采用合理的焊接工艺参数。1.1.4根据离子膜工程钛管的规格尺寸

4、及有关资料介绍的参考工艺值，选择了适当的管径及壁厚（∮89×3）制订出供钛管焊接工艺规范参数，详见表1。表1焊接工艺规范参数1.2焊接工艺方案的实施根据制订的焊接工艺方案，进行了两次焊接工艺试验，第一次焊接试验焊了2对钛管（试件编号TA2—1、TA2—2），第二次焊接试验焊了3对钛管（试件编号TA2—3、TA2—4、TA2—5），试件形式及尺寸见图1。1.2.1第一次焊接试验因经验不足焊后的焊缝质量较差，试件填充焊丝材质均为与试管同质的TA2焊丝。焊接试验时采取的主要措施是施焊前对焊丝表面及管件坡口内

5、外和邻近区域分别用不锈钢丝刷、酸洗+丙酮的方式进行清洗，酸洗配方为3%HF+30%HNO3+余量H2O，在酸洗液中浸泡15min，然后实施试件的组对及焊接。其中TA2—1、TA2—2试件实测的焊接参数见表2、表3。在焊接过程中每对试管均焊两层，每层焊缝都采用填充焊丝法并在试件背面通氩气保护，采用单面焊双面成型工艺。作者简介：姜亦步（1959—），男，天津人，大专学历，焊接专业，工程师，现在天津渤天化工有限责任公司从事焊接工艺管理工作。焊缝层次焊丝直径（mm）钨极直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）

6、喷嘴直径（mm）氩气流量（L/min）施焊环境正面背面1∮1.6∮2.490～10012～148～106～84～6室内2∮1.6∮2.4110～12012～148～106～84～6石油与化工设备2011年第14卷技术交流-28-图1表2TA2—1试件实测焊接参数表3TA2—2试件实测焊接参数焊后对2对钛管试件分别进行了外观检验、X射线探伤检验、力学性能检验，其检验结果如下。1.2.2外观检验焊接TA2—1钛管试件后发现焊缝氧化较严重，随后在焊接TA2—2试件时加强了正面和背面的氩气流量保护，但2对试件

7、焊后焊缝表面颜色仍呈灰白色，氧化色彩较强，说明焊接过程中保护气流挺度偏弱形成层流，使焊缝氧化现象较严重；TA2—1试件打底层有7个表面气孔，经修磨焊补后盖面层有10个表面气孔，无裂纹；TA2—2试件打底层有4个表面气孔，经修磨焊补后盖面层有8个表面气孔，无裂纹；焊缝背面均已焊透且成型良好。1.2.3焊缝X射线探伤检验在TA—1、TA—2试件的X射线探伤底片显示22焊缝内存在多量气孔，探伤级别均为Ⅳ级。1.2.4力学性能检验TA—1试件压扁试验，压板间距（H）≤234mm合格，实测压扁值为62mm时焊缝

8、部位开始出现裂纹。TA—2试件压扁试验，实测压扁2值为69mm时焊缝部位开始出现裂纹。TA—1、2TA—2试件的抗拉强度值都低于TA钛材标准值22440～620MPa（GB/T3624）。力学性能检验结果见表4。焊缝层次焊丝直径（mm）钨极直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）喷嘴直径（mm）氩气流量（L/min）施焊环境正面背面1∮1.5∮2.495～9812～138106室内2∮1.5∮2.4115～11712～138106焊缝层次焊丝直径（mm）