关于工业纯钛管材的焊接工艺试验与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期一27．工业纯钛管材的焊接工艺试验与应用姜亦步，李闯(天津渤夭化工有限责任公司设备动力部，天津3oO48o)[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1．1．1由于钛材在焊接时熔池温度较高，且熔池在高大量的TA：工业纯钛管，直径范围18mm～温停留时间较长，晶粒长大粗化严重，同时在焊缝500mm，壁厚1．5mm~6mm。TA2材

2、料属首次焊接中氧、氢、氮含量较多时，焊缝和热影响区的性能钢种。TA：工业纯钛比重小、比强度高、塑性及韧变脆，焊后易出现冷裂纹和延迟裂纹。为减少焊缝性良好、耐腐蚀性能好、高温强度较高，但由于及热影响区产生冷裂纹的倾向，选用对焊件热输入其导热系数低、热容量小、线膨胀系数大，在高量相对较小的钨极氩弧焊。温下具有很高的活泼性，极易被氮、氢、氧等污1．1．2为增强焊缝和热影响区的抗脆化倾向，避免因染，引起金属脆化，造成气孔、裂纹等缺陷，可填充焊丝带入过量碳、氢、氧等元素，降低钛材塑焊接性较差。在施工工期紧、焊接工作量大的条性和韧性指标，在焊接过程中除加强保护措施外，件下，为攻克钛

3、管焊接难题，做了如下试验，并应采用与母材等成分的焊丝。取得成功。1．1．3为减少焊缝在焊接中产生气孔，应当在焊前对1TA钛管焊接工艺性试验焊丝、焊件表面的氧化膜和其它杂质进行认真清1．1钛管工艺方案的制订理、清洗，采用合理的焊接工艺参数。TA钛管焊接中易形成冷裂纹、焊接接头区易1．1．4根据离子膜工程钛管的规格尺寸及有关资料介脆化、对气孔较敏感，在制订焊接试验方案中，绍的参考工艺值，选择了适当的管径及壁厚(89针对其焊接特性进行了认真分析并做了必要的前x3)制订出供钛管焊接工艺规范参数，详见表1。期准备。表1焊接工艺规范参数焊缝层次焊丝直径钨极直径焊接电流电弧电压喷嘴直

4、径氩气流量(L／min)施焊环境(mm)(mm)(A)(V)(into)正面背面11．62。49O～10012～148～106～84～621室内．62．4110～12012～148～106～84～61．2焊接工艺方案的实施钢丝刷、酸洗+丙酮的方式进行清洗，酸洗配方根据制订的焊接工艺方案，进行了两次焊接为3％HF+3O％HNo3+余量H2o，在酸洗液中浸泡工艺试验，第一次焊接试验焊了2对钛管(试件编l5min，然后实施试件的组对及焊接。其中TA一l、号TA：一1、TA：一2)，第二次焊接试验焊了3对钛TA：一2试件实测的焊接参数见表2、表3。在焊接过管(试件编号TA2—3

5、、TA2—4、TA2—5)，试件程中每对试管均焊两层，每层焊缝都采用填充焊丝形式及尺寸见图1。法并在试件背面通氩气保护，采用单面焊双面成型工艺。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TA：作者简介：姜亦步(1959一)，男，天津人，大专学历，焊接专焊丝。焊接试验时采取的主要措施是施焊前对焊业，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丝表面及管件坡口内外和邻近区域分别用不锈工作。学兔兔www.xuetutu.com28一■技术交流石油与化工设备一2011年第14卷60图1表2TA2—1试件实测焊接参数焊缝层次焊丝

6、直径钨极直径焊接电流电弧电压喷嘴直径氩气流量(L／min)施焊环境(mm)(mm)(A)(V)(唧)正面背面li．52．49O～9512～13884室内2】．52．4l】O～n512～l3884表3TA2—2试件实测焊接参数焊缝层次焊丝直径钨极直径焊接电流电弧电压喷嘴直径氩气流量(L／min)施焊环境(mm)(mm)(A)(V)(nlm)正面背面l1．52．495～98l2～l381O6室内2I．52．4115～11712～l381O6焊后对2对钛管试件分别进行了外观检验、良好。x射线探伤检验、力学性能检验，其检验结果如I．2_3焊缝X射线探伤检验下。在TA一1、TA—

7、2试件的x射线探伤底片显示I．2．2外观检验焊缝内存在多量气孔，探伤级别均为Ⅳ级。焊接TA：一I钛管试件后发现焊缝氧化较严1．2．4力学性能检验重，随后在焊接TA一2试件时加强了正面和背面TA：一1试件压扁试验，压板间距(H)的氩气流量保护，但2对试件焊后焊缝表面颜色34mm合格，实测压扁值为62mm时焊缝部位开仍呈灰白色，氧化色彩较强，说明焊接过程中保始出现裂纹。TA一2试件压扁试验，实测压扁护气流挺度偏弱形成层流，使焊缝氧化现象较严值为69mm时焊缝部位开始出现裂纹。TA一1、重：TA：一1试件打底层有7个表面气孔，经修磨焊TA：一2