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施工技术
写
2012年02月
钛及钛合金的焊接技术
赵徳明
(十四治建设集团云南安装工程有限公司
摘要:本文通过对钛及钛合金材料特点及焊接性的分析研究,并针对钛及钛合金焊接过程中易产生氧化、裂纹、气孔等问题,通过制定合理的焊接
艺,总结出钛及钕合金接工艺特点及梁作要领
关词:钛及钛合金;焊接材枓;钨极氲弧焊;焊接试验
1钛及钛合金的分类及特点
般是允许的。表面颜色应符合表1规定。
钛是一种具有机械和腐蚀性能优异的金属材料,且强度大、密度小,
表1焊和热影响区的亵面颜色
仅为钢的57%(铁比重为45lg(um2,以Q235-A钢为例,其比重为7857焊级
m),具有良好的热稳定性及低韧性。同时因为钛对卤素化合物、有机
別白、浅黄深黄」金紫」」银白、浅黄深黄「金紫」深就
酸,氧化性酸类具有良好的耐蚀性,在氯礦、尿素、硝酸生产中得到广泛
不允许
不允许不允许
不允许
不允许
的应用。根据钛合金退火状态的室温组织,钛合金可分为三种类型:c型
二级「允许
允许
不允许」允许许「允许
钛合金、(a+β)型钛合金及β型钛合金。型钛合金中,应用较多的是
三级
允许
允许
TA4、TA5、TA6型的T-AI系合金和TA7、TA8型的T-A系合金。这种
考虑到工程使用的实用性、高效性,我们先制各了一简易拖罩。如
合金室温下,其强度可达到93INm3,而且在高温下(5O0℃以下)性能稳图a),氯气从进气口进入分布管,穿过分布管孔直接进入俣护区。采用
定,可焊性良好。β型钛合金在我国的应用量较少
这种拖罩,焊接保护效果不太好,焊道呈深蓝色。据分析是气流从分布管
2钛及钛合金的焊接性
直接进入保护区。气流不是很均匀、平稳,使高温焊道保护不好被理氧化
2.1鈦及钛合金的物理、化学性能
g3,456因21此我们进一步改进了拖罩的结构,如图ら),氩气从进气孔
铁的化学活性强,随着温度的增高,其化学活性也将迅速增大,井在「进入分行管后经拖率项部下返实过多孔板,多孔板主要起气第和分和
固态下能强烈地吸收各种气体。例如:将纯钛板加热到300℃时,在钛板「的作用,使气流动更平稳,焊接保护效果较好,辉道呈银色或江黄色
表面就会吸附氢气,面加热至40时即吸收氧气:600吸收氯气、含有「拖长充L为4-100m材质为黄铜。及合金氯弧解时,还应注意
氧、氯、氢等来质元素的纯铁,焊携援头的强度显著提高,而塑性和初性焊道的背面保わ,考虑到焊接变形.我们采用开槽固定铜垫板的方法进
急剧下降
行充氫保护,为了使焊道背面行到充分保护,又在糟中加一多孔铜管,使
铁的将化温度高、热容量大、电阻系数大、热持率比铝、铁等金属低,飯气经铜管孔均匀的进入保护区,保护效果良好,舞道背面呈银白色
所以钛的焊接熔池具有更高的温度、较大的熔池尺寸,热影响区金属在
高温下的停留时间长。因此,易引起焊接接头的过热向,使晶粒变得十
分粗大,接头的塑性显著降低。故在焊接时应采用小电流、高焊速的焊接
规范。
2.2焊接接头裂纹问题
钛及钛合金焊接时,焊接接头产生热裂纹的可能性很小。因为钛及
钛合金中S、P、C等杂质含量很少,由S、P形成的低熔点共晶不易出现在
1.矩2.尾拖罩
1.焊短2.尾施罩
晶界上,加之有效结晶温度区间较小,钛及钛合金凝固时收缩量小,焊缝
图(b)
金属不会产生热裂纹。钛及钛合金焊按时,热影响区可出现冷裂纹,其特
征是裂纹产生在焊后数小时甚至更长时间称作延迟裂纹。经研究表明这/3.2TA2板(8-8)手工钨极氲孤焊焊接工艺及参数的选择
种裂纹与焊接过程中氢弹的护散有关。焊接过程中氢由高温深池向较低
(1)焊前准备。焊件和焊丝表面质量对焊接接头的力学性能有很大
品的热影响区扩散,氢含量的提高使该区析出量增加增大热影响影响因此必须严格消,年件及舞丝可采用机清理及化学清强两种方
区脆性
2.3爆缝中的气孔问题
侧各3mm)、表面污物和氧化层;②化学清洗法:将焊件及焊丝在下表(钛
及钛合金焊接时气孔是常遇到的问题。形成气孔的直接原因是材酸洗配方表)所示的任一种溶液中进行酸洗,使焊件表面氧化映去净,
由于氢影响的结果。防止产生气孔的工艺措施主要有:①保证氖气的纯
呈银白色金属光泽,酸洗后用流水洗净擦干。或者用丙酮、乙醇、四氯化
度,纯度不低于99%,、②何底清除焊件表面、焊丝表面上的氧化皮油『碳、甲醇等擦域铁板坡口及其两侧(各50mm内)、焊丝表面、工夹具与焊
污等有机物。3对熔池施以良好的气体保ザ,控制好气的流量及流越周围发生接健的部分。
防止产生流现象,影响保护效果。④正确选择焊接工艺参数,增加深池
2)焊接设备的选择。因钛对氧化、氮化异常敏感,必须在焊接时采
停留时间使用权于气泡逸出,可有效地减少气孔的出现。
取有效的保护效果。我们施工中采用直流鸰极手工氤弧焊机型号SA4
3钛板手工钨极氲弧焊焊接试验
300型。焊接时采用正接极性,具备在焊接前能通氩气,结束时可延迟断
气(15~20),同时焊接电流能进行衰减,并配备氩气保护效果良好的焊
3.1钛及钛合金焊接
枪(如Qs-Ol50A、0Q-6S5754)。另在焊接时,接头的背面也同时单独通
当温度高于500700℃时,焊接时易吸收空气中的氢和氮?严重影响」入氩气保护,防止接头背面在高温时氧化其保护装置。?
焊接质量。因此,钛及钦合金焊接时,对烙池全面及高温部(400~6560℃以
(3)焊接材料的选择。应采用化学成分、机械性能与母材相同的焊
上)的辉缝区必须严加保护,为此,饮及合金焊接时必须采取特殊的保丝,直径为2-25m,焊接时,填充焊丝的端部不得脱离氯气保护区,防
护措施,即采用喷尺す较大的焊矩,以扩大气体保护区面积,当喷嘴不足止焊丝端头氧化;送丝要均匀,不要搅乱气流影响保护效果。氩气的保护
以保护焊及近缝区高温金属时,需附充氩气保护拖罩。焊缝和近缝区效果与氩气纯度、流量、喷嘴到工件的距离有关,如气中混入其他气体
颜色是保护效果的标翅。银白色表示保护效果最好,黄色为轻微氧化
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