如何提高钛管接头的焊接质量

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1、浅述提高钛合金（TA2）管的焊接质量蒋立斌（大连辽南船厂，旅顺116041）摘要：由于钛合金（TA2）的活泼性较强，从而在实施钛合金管的焊接上，对焊接温度的控制、保护气体的保护效果、焊接环境等方面要求较严格，稍有不慎，将给焊接质量造成较大影响，严重时将导致产品的报废。实践证明：通过进行对影响焊接质量的主要因素分析，确定焊接关键过程，加强对焊接过程中的环境、人员、焊接参数及方法的控制，能有效地保证钛合金管材料的焊接质量得到更进一步的提高，防止焊接废品的出现。关键词：钛合金管；焊接温度；保护气体；质量1引言近年来，随着舰船建造新材料的广泛应用，一种

2、新的钛合金（TA2）管材，将被广泛应用于造船业上。由于钛合金具有比重轻、强度高、耐腐蚀等性能和特点，除了广泛应用于航空航天、石油化工和机械制造等领域外，目前还被首次应用于水面舰船的管系建造中。但是，由于钛合金是一种活泼性较强的金属，在高温下对氧、氢、氮等气体具有极大的亲和力，即吸收和溶解气体的能力很强，特别是在焊接过程中，这种能力伴随着焊接温度的升高，而表现得尤为强烈。实践证明，焊接时如果对钛合金与氧、氢、氮等气体的吸收和溶解不加以控制，最终将导致产品的报废。所以，以上现象的产生，无疑给钛管接头的施焊工作和焊接质量带来了极大的困难和影响。因此，

3、在钛管接头的焊接上，必须加以有效的预防和控制，以满足焊接上的质量要求。2影响焊接质量的主要因素分析（1）成型焊区高温热及气体保护的影响。在常温下，钛合金性能较稳定，高温下，特别是在施焊过程中，钛合金与氧、氢、氮反应的速度极快，根据有关资料介绍，钛合金在施焊过程中，温度在300℃以上时能快速吸氢、温度在600℃以上时能快速吸氧、温度在700℃以上时能快速吸氮，而在空气中的氧化最为敏感。试验证明：当钛合金在焊接时，如果熔池中侵入氧气、氮气等有害气体，则被焊部位的塑性、韧性和表面颜色等都有明显的改变；其机械性能显著下降；过热倾向增高。经对焊接式样18

4、0°弯曲实验（弯曲半径R为6倍试样板厚），焊肉发生断裂现象，其周围10mm左右处的母材也出现了较明显的渣裂现象。因此，在进行钛合金焊接时，对熔池、熔滴及高温区，不管是正面还是反面，都应进行全面、可靠的气体保护。采取气体保护措施的目的：一是防止焊区周围的有害气体进入熔池；二是控制成型后焊肉区的高温热产生。如果焊接区域得不到气体的有效保护，必将导致焊接质量的下降，严重时将导致产品的报废。（2）杂质气体、元素的影响。钛合金的焊接缺陷产生是比较常见的，如气孔、裂纹等。产生这些缺陷的原因主要受氢、铁、碳等气体、元素的影响。实验证明氢、铁、碳等气体、元素在

5、焊接时与钛合金的溶解度大小有关，它们主要来源于潮湿的空气、环境；保护气体的纯度；焊件及焊丝表面上的水分、油污等。其中产生“气孔”的原因主要是来自油污及保护气体中的杂质中；产生“裂纹”的原因主要是来自水分及油污中。焊接缺陷的产生除了影响焊件的密封性质量要求外，同时还降低了接头的强度、韧性、疲劳等机械性能，对产品质量有较大的影响。所以，焊接时应加以控制。3钛管接头的焊接要求3.1施焊场地要尽量设置在室内或专用的焊接工作间，室内严禁吸烟，环境应保持清洁、干燥，室温不应低于5℃，并严格控制空气的对流。3.2焊接平台版面、被焊接头的焊接区域除污用的丝刷等

6、材质，都应采用不锈钢材料制成，严禁采用碳钢等其它有污染的材质。3.3施焊人员应穿着清洁的工作服，不能有油污存在。焊接手套应选用白细纱布手套，严禁佩戴棉线及其它面料的手套。3.4为了获得较理想的焊接质量，尽可能的将对接管端部加工成Ⅴ型坡口，焊接区域及焊丝表面应用丙酮进行脱脂处理。3.5保护气体应采用高纯度氩气，其纯度值应等于或大于99.99%。焊接时的供气流量应按需求相应供给，一般情况下，焊具喷嘴流量在13L/min～16L/min范围内；管内流量在8L/min～16L/min范围内，并应充满整个管内腔室；保护拖罩流量在15L/min～30L/m

7、in范围内，如在船上较特殊的环境下施焊时，流量应控制在30～50L/min范围内。3.6焊具喷嘴直径的选择应在￠16～￠20之间，以增大保护区域。3.7焊接采用手工钨极氩弧焊，焊接设备电源为直流正接电源，钨极采用铈钨丝，钨极长处焊嘴端面约10mm左右(特殊情况下可适当增长)。43.8应用气体保护拖罩，保护拖罩的宽度应在30mm～50mm之间，保护效果应良好。3.9焊接过程中，管内氩气与焊具喷嘴的氩气流压要保持恒定，以防管内焊缝熔池成型产生凸凹现象。4对焊接特殊过程及方法的控制4.1焊件及焊材的焊前清理焊接缺陷的产生与焊件、焊丝表面清洁度有很大关

8、系，因此焊前应将管接头端边缘不少于40mm处范围内及焊丝表面的油污、水、氧化膜及其他赃物清理干净。管端边缘的清理可用0.3mm粗电动或手动不锈钢丝刷刷