贮箱钛合金管手工钨极氩弧焊焊接工艺 -学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

现代焊接 Modern Welding
LDにRNWM- ADING Tに CHNOLOGY
贮箱钛合金管手工钨极氲弧焊焊接工艺
Welding process of
manual tungsten argon are welding process of Titanium alloy pipeline in storage tank
中国空间技术研究院兰州物理研究所王玉文刘海涛
摘要:本文闻述了钛合金材料的特点及焊接性,针对贮箱钛合金管在手工钨极氩弧焊接过程中出现的氧化和气孔缺
陷,设计了专用的防氧化工艺装备,并制定了合理的焊接工艺,获得了一次合格率98%的优质焊缝。
关键词:钛合金;手工钨极氩弧焊;焊接工艺
1前言
在4℃C以上时极易被空气、水分、油3爆接工艺
钛及钛合金具有比强度高、塑性脂、氧化物污染:超过o0℃开始氧化,31焊前准备
和高温抗蠕变性能良好等优异特性。650℃以上,杂质扩散到钛材中,达到
针对上述钛合金的焊接特点,为
此外,它的初性、高温强度、成型性足够的量,产生脆化;超过7℃逐渐了保证钛合金管的焊接质量,解決钛
以及加工性都很优异。因此,该合金生成氧化膜,80℃以上氧化膜溶解在合金材料焊接接头的氧化和气孔问题,
在航天领域,特別是航天压力容器的钛材中。在焊接的过程中,钛合金熔钛管焊前须做以下工作:
制造中应用广泛。
化,吸收氧、氮、氢、碳的速度快,311合理选择焊丝
钛及钛合金具有良好的焊接性,使合金的强度和硬度增加,而塑性和焊接T4钛合金时,推荐采用T4
钨极氟弧焊、电子東焊等焊接方法在初性降低,焊缝易出现脆性断裂。钛合金焊丝,这样可改善焊缝的塑性
钛及钛合金的焊接中应用广泛。但是,22气孔
TC4钛合金焊丝能保证钛合金焊后无论
在焊接的过程中出现的氧化和气孔问
钛合金材料在焊接过程中易出现是退火还是热处理强化状态,都有足
题又给焊接带来了一定的难度。航天气孔。气孔是钛合金焊接最常见的缺够高的强度和最大冲击初性。焊丝成
压力容器研制中心针对贮箱内芯在组陷,占缺陷的70%以上。焊接接头中分应保证能用于各种类型的单层焊和
焊过程中,由于结构和空间的限制,的气孔易引起微裂纹和应力集中,气多层焊。在焊缝金属重复加热和局部
某些管焊缝无法运用自动管焊机完成孔边缘含氢量高,使焊接接头的塑性、熔化时,不应形成中间脆性相。
焊接,必须运用手工钨极氩弧焊进行断裂初性、神击韧性、疲劳强度以及3.12焊前焊件清理
钛合金管焊接的难题,通过设计专用静态强度均降低,甚至导致某些钛合
焊前对钛管表面上的氧化膜及油
防氧化工艺装备和制定合理的焊接工金焊接接头发生断裂。
等有机物进行彻底清理;对焊丝表
艺,成功解决了其焊接难题,获得了2.3焊接线能量对接头性能的影响面的水分、手印痕迹、油污、氧化膜
一次焊接合格率98%的优质焊缝。
为了使钛合金焊接接头热影响区以及灰尘等污染物进行彻底清理。如
获得一定的强度和良好的塑性,需要果焊接端面有剪切痕,要进行机械加
2钛合金的焊接性
选用适当的冷却速度。在焊接过程中,工去除。
2.1焊接接头的氧化
冷却速度基本上是由焊接线能量决定
将钛管和焊丝在5%HF+25%HNO
钛合金的化学性质较为活泼,与的。随着焊接线能量的增大,热影响+70%蒸馏水溶液中酸洗15-30,酸洗
氧、氮、氢等元素有很大的亲和力,区的高温停留时间增长,热影响区面液温度为27-71℃。酸洗后先用热水
作者高介:王文(),、从合金エ作近积增大,且品粒变得粗大。用过大的冷水冲洗,并用白布擦拭铁管内外表
0年,从事过多种型号产品的研制,解决了研制过程中相应
的技术难题,有着丰富的技术实践经验,现聘任为高级技师。
焊接线能量进行钛合金的焊接是不合面,置于200℃烘箱内烘干。已清洗的
目前主要从事钛合金压力容器的焊接工作。
适的,将导致焊接接头塑性明显下降。钦管放置时间不宜超过24,为保持焊
J-24现代焊接2011年第4期总第100期
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根据钛合金材料的焊接特性分析,钛
管的焊接一般采用较小的焊接线能量.
推荐的焊接规范参数范闱如附表所示。
3.5焊接
在正式焊接之前必须先焊接试件,
图1坡口结构尺寸
试件坡口形状尺寸、焊接规范参数、
接件坡口处的清洁,干燥完毕后将钛保护以及钛管的内部保护。为了有效氩气纯度、焊前准备等必须和正式产
管装人洁净的塑料袋中,封口。焊丝解决钛管焊接的保护问题,获得良好品一致,目的是检验选择的焊接规范
应放于150~200℃的烘箱内待用。
的焊接接头,我们设计了专用的防氧参数是否合适,是否达到最佳。试件
3.13焊接保护气
化工と装备,结构示意如图2所示。焊的焊缝经检验合格后,方可进行正式
焊接过程中采用高纯度低露点氟接前,将完成定位点焊的钛管及焊丝产品的焊接。钛管焊接流程见图3。
气,氩气纯度须9.99%,防氧化工置于防氧化室内,通过抽气和充氟为
正式焊接吋,焊工要思想集中
艺装备的通气管道不宜采用橡皮管,钛管的焊接提供一个良好的防氧化氛检查焊接电压、焊接电流是否正确,
以尼龙软管为好。
围
通气管路、电机等下作是否正常,人
32焊接坡口
3.4焊接工艺规范
员齐备各负其责,这时方可进行焊接。
为了降低焊接接头的应力值,防
手工钨极氩弧焊焊接钛管的焊接在焊接过程中,焊工要保持好钨极与
止焊接裂纹,坡口结构不但考虑熔透,参数主要包括钨极直径、焊接电流、焊缝的距离,第1遍打底焊时,要确保
而且尽量减少根部熔合比。再者,钛焊接电压、焊丝直径、焊接速度等。反面能够成形;第2遍填丝盖面焊时,
合金熔化时流动性大,为此取较小的
防氧化室
要严格控制焊接线能量和送丝速度
焊枪
坡口钝边,为0.5~1mm。坡口角度不宜
确保焊缝成形并圆滑过渡至母材。当
过大,为60°65°,以戒少填充金属
焊接结朿时,焊接电流衰减方式要有
自设备底座
量。坡口型式如图1所示
抽气设备利于改善弧坑的焊接质量。焊接完成
3.3防氧化工艺装备
充气设备
0min后方可打开防氧化工艺装备、取
在钛管焊接时,保护区域包括
出工件。完成焊接的钛管从防氧化工
部分:熔池的保护、焊缝热影响区的
图2防氧化工艺装备
艺装备取出后,对所有的焊缝均作X射
线检査,要求所有焊缝必须满足相关
附表钛管手工钨极氩弧焊焊接参数选择范
壁厚
钨极直径焊丝直径焊接电流电弧电压
焊接速度焊标准要求。
( mm
(A)
(cm/rmin)层数
0.5~1.5
2.0
1.5
62~72
10~1t
7
14结束语
2.0~4.0
67~76
11-12
8-~10
航天压力容器研制中心通过设计
焊接参数选定
焊前准备
专用防氧化工艺装备和制定合理的焊
接工艺,成功攻克了铽合金管钨极氬
弧焊的难题。通过以上工艺方法对钛
定位焊
试件焊接

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