钛管焊接工艺

钛管焊接工艺
1.1钛管的设计技术条件与标准
1.1.1设计技术条件
管材及配件材质IN178503.7025,3．7035,3．7055．其化学成分如下表：序号材料号牌号化学成分DINl7850(级别)TiCFeNOH
13.7025余量≤0.08≤0.20≤0.050.03～0.12≤0.013
23.7035Ⅱ余量≤0.08≤0.25≤0.050.07～0.18≤0.013
33.7055Ⅲ余量≤0.10≤0.30≤0.050.15～0.25≤0.013
管材规格：φ508×4.5，φ408×14，φ26.9×l.5,φ21.3×2.6。

钛管工作条件；温度224℃，压力2.5MPa，介质醋酸，溴化物。

管道质量要求：焊接接头系数1，焊缝射线检验100%，水压试验力3.75MPa，气密性试验压力0.625MPa
1.1.2技术标准
管道工程钛材焊接规范LON1015E
钛管施工技术条件伍德公司标准
钛管施工及验收规范SHJ502-86
1.2焊接特点
钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG焊接工艺。

由于钛材具有特殊的物理化学特性，因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。

焊接时必须保证：（1）焊接区金属在250℃以上不受活性气体N，0、H
及有害杂质元素C，F e，Mn等的污染。

（2）不能形成粗晶组织。

（3）不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。

所以，焊接过程须按合
理的工艺，严格按工序质量管理标准，实行全过程的质量控制。

使人、机、料、法各因素均
处于良好的受控状态，从而在合理的工期内，保证钛管的焊接质量。

2材料、设备及工具要求
2.1钛管及配件；应具有制造厂的出厂合格证和质量证明书。

经复验其规格、化学成分、力学性能及供货状态均应符合DIN17850标准的要求。

2.2焊接材料
2.2.1焊丝：焊丝牌号为ERTi-2。

选择焊丝应符合：（1）焊丝的化学成分和力学性能应与母材相当；（2）若焊件要求有较高的塑性时，应采用纯度比母材高的焊丝。

2.2.2焊丝在使用前要进行材质复验，检查出厂合格证和质量证明书；焊丝表面应清洁，无氧化色、无裂纹、起皮、斑疤和夹渣等缺陷。

焊丝的化学成分应符合AWSA5．16一70的有关规定。

2.2.3氩气：工业一级纯氩，纯度不得低于99．98%，含水量小于50Mg/L氩气在使用前先检查瓶体上的出厂合格证，以验证氢气的纯度指标，然后检查瓶阀有无漏气或失灵现象。

2.2.4钨极：选用φ2.0～φ
3.0mm铈钨极，其化学成分应符合如下要求：
成份%
牌号WCeOFe2O3+Al2O3SiO2MoCuO
Wce-20余量2.0≤0.02≤0.06≤0.01≤0.01
2.3焊接设备
2.3.1焊机：采用直流TiG焊机。

焊机应保证优良的工作特性和调节特性，
同时配备有完好的电流表和电压表。

2.3.2焊炬:采用QS一75°/500型水冷式TiG焊焊炬。

焊炬应具有结构简单，轻巧耐用，枪体严密，绝缘良好，气流稳定，夹钨捧牢固，适合于各种位置焊接的特点。

2.3.3氩气输送管；采用半硬质塑料管，不宜用橡胶软管和其它吸湿材料。

使用时应专用，不得与输送其它气体的管相互串用。

氩气管不宜过长，以免压力降过大引起气流不稳,一般不超过30m。

2.3.4焊接夹具：用奥氏体不锈钢或铜制管卡兰、锁紧螺栓等组对钛管及配件。

应确保对钛管及配件有一定的夹紧力,以保证轴线一致，间隙均匀合适。

2.3.5辅助设备及工具：氩气保护罩，磨光机，专用锉刀，不锈钢丝刷等。

3焊接工艺
3.1管道预制阶段
3.1.1管道切割与坡口加工；管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工方法进行。

加工时要用非污染介质洁净水进行冷却，以防氧化。

加工工具应专用，并保持清洁，以防铁质污染。

加工好的管口应保证表面平整，无裂纹、重皮等缺陷。

切口平面最大倾斜度偏差不超过管径的1%。

3.1.2表面清理：用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。

用砂轮修整加工面，清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。

3.1.3组对：将钛管、配件对准、夹好，轴线不得偏移，间隙均匀一致，并应防止钛管在装配中被损伤和污染。

避免强制组对。

定位焊采用和正式焊接相同的焊接工艺。

3.1.4脱脂处理：用赛璐珞海棉沾无硫乙醇或无硫丙酮对所有焊接表面坡口附近50mm内全部做脱脂处理，处理后的表面应无任何残留物。

3.1.5焊接：应在有关标准规定的条件下进行。

焊接工艺评定
在钛管正式施焊前，用φ252×14TA2管进行焊接性试验，在此基础上进行φ36×4，φ252×14垂直固定及水平固定位置的四项焊接工艺评定。

焊接工艺评定宜在焊接试验室进行。

试验前拟定了与工程施工实际相同的焊接方案，评定原则、要求、方法均按ASMEIX执行。

评定合格的工艺参数如下：
a、坡口条件
管壁厚(mm)坡口形式坡口角度对口间隙(mm)钝边(mm)清理范围(mm)≤2V50°0～0.80～0.8每侧50～100＜2V60°0.5～21～1.5每侧50～100
b电源种类和特性直流正接
c焊接规范壁厚mm≤23～44～76～7＞7焊接层数11～22～
33～44～5钨极直径mm2.02.02.03.03.0焊丝直径mm2.03.03.03.03.0焊枪直径mm10～1216～2016～2016～2016～
20电压V10～1212～1412～1412～1412～14电流A40～7080～
110110～140120～180120～180焊速cm/min7.5～1010～1510～1510～1510～15层间温度℃＜200＜200＜200＜200＜200线能量
KJ/cm2.4～6.73.9～9.35.3～11.85.8～15.15.8～15.1喷咀氩气l/min8
～1212～1515～2015～2015～20保护罩氩气l/min16～25253035～
4535～4535～45管内氩气l/min6～108～1510～2010～2010～
20氩气保护时间S30～60＞60＞60＞60＞60保护区氩气充装系数
21.821.821.821.821.8
焊工资格
根据焊接工艺评定所提供的工艺参数，在专家的指导下组织焊工进行学习，并请有经验的焊工师傅作示范，对将参与焊接的焊工进行操作技能培训和考试。

结果参加培训的五名焊工全部通过DIN8560规定的考试，并参加钛管的焊接工作。

焊材焊丝为德方提供的ERTi-2，规格经工艺评定后确定为φ2.0、
φ3.0。

焊丝在使用前应按坡口的清理方法进行表面清理及脱脂处理，施焊时焊丝的端部应除去10～20mm长。

焊接环境
钛管施工需在预制厂房内进行，在现场焊接固定口时，应根据需要搭设防雨、防风棚，保证焊接环境符合工艺要求。

若出现下列条件之一时，不准进行焊接。

层间清理与保护
对多层焊道，在下一层施焊前，首先检查表面氧化程度，如有异常情况，应立即进行表面处理或返修处理，处理时必须用专用的奥氏体不锈钢制钢丝刷和砂轮。

焊缝表面酸洗钝化处理钛材焊接后，经表面色泽检查合格后须对焊缝和热影响区进行酸洗钝化处理。

酸洗后必须立即用水彻底冲洗．以除去残留在焊件上的酸液。

整个酸洗过程的温度应控制在40℃以下。

酸洗钝化液按下列比例配方；
3.1.6焊接检验所有焊缝均应进行外观检查，X射线照相检查，着色检验和压力试验等项检验，均应合格。