钛材及其焊接
钛合金焊接方法
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钛合金焊接方法
钛合金焊接是一种关键的工艺,通常需要采用适当的方法来实现良好的焊接质量和强度。
下面将介绍几种常见的钛合金焊接方法:
1. 氩弧焊(TIG焊接):氩弧焊是一种常用的钛合金焊接方法。
在焊接过程中,使用惰性气体(如氩气)作为保护气体,以防止钛合金受到氧气和氮气的污染,从而保证焊缝的质量。
2. 焊丝电阻焊接:这种焊接方法适用于较薄的钛合金板材。
在焊接过程中,将焊丝夹紧在焊件之间,然后通过施加电流加热焊丝,使其熔化并与焊件形成焊缝。
3. 电弧气体保护焊(MIG/MAG焊接):电弧气体保护焊是一
种快速且高效的焊接方法,常被用于焊接较大的钛合金构件。
在焊接过程中,焊枪会同时供应熔化的焊丝和保护气体,以防止氧气和氮气的污染。
4. 激光焊接:激光焊接是一种高精度的钛合金焊接方法,适用于较薄的构件或对焊接质量有高要求的应用。
在焊接过程中,激光束会高度集中地熔化焊缝的材料,从而实现焊接的目的。
在选择合适的焊接方法时,需要考虑钛合金的特性、焊接质量要求、成本等因素,并根据具体情况进行选择。
同时,在进行钛合金焊接时,需要严格控制焊接参数、保证焊接设备的稳定性和操作人员的技术水平,以确保焊接质量和安全性。
钛及钛合金焊接工艺分析
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钛及钛合金焊接工艺分析简介钛及钛合金因其高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能被广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域。
而钛及钛合金的加工难度也因此增加,特别是焊接工艺。
所以,本文将从钛及钛合金的物理特性和化学特性出发,结合常见的钛及钛合金焊接工艺进行分析和总结。
钛及钛合金焊接的物理特性和化学特性物理特性•高熔点:钛的熔点为1668℃,是常见金属中的较高值,高于铁、镍、铜、铝等大多数金属。
•低热导率和热容:钛的热导率和热容都比较低,导致热输入时钛材料温度变化较小,且热输入冷却时间长。
•高线膨胀系数:钛的线膨胀系数高于常见金属,故焊接时应注意热输入焊缝后产生的应力和变形。
•利用率低:钛粉末的比表面积大、氧化能力强,因此在加工过程中容易吸附空气中的氧、氮等气体,形成氧化物,会降低钛粉末的利用率。
•易吸气:在高温下钛及钛合金易吸氧气、氮气、水蒸气等气体,从而会在焊接时造成钛材料的氧化。
•易反应:钛与许多元素及化合物很容易发生化学反应。
例如,钛会与氧、氮、碳、硫、氢、氟等元素發生反应,在焊接时会对焊接区域造成不良影响。
•局部氧化:钛属于活泼向氧化物反应的金属,局部氧化的钛容易发生熔池中的气泡、夹杂、气孔及非金属夹杂物等缺陷,影响焊接质量。
•低松散度:钛及钛合金的密度相对其它金属偏低,故焊接后的焊缝内部板层松散较大,且没有弹性。
常见的钛及钛合金焊接工艺等离子弧焊等离子弧焊是常见的钛及钛合金焊接工艺之一。
该焊接工艺的原理是利用高温等离子体对钛材料表面进行加热并进行加压使之焊接。
等离子弧焊的优点是加热速度快且对钛材料氧化小,但缺点是容易影响焊接材料的附着力。
TIG焊TIG焊(Gas Tungsten Arc Welding)是一种适用于钛以及大多数合金的高质量焊接工艺。
其原理是使用钨极电弧加热钛及钛合金,并通过加入惰性气体形成保护层以保护熔融区域。
该焊接工艺的优点是焊缝质量好,但脆性松散等问题也延长了焊接时间。
离子束焊是采用高速离子束照射工艺对钛及钛合金进行组装或焊接。
钛及钛合金焊接指南
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钛及钛合金焊接指南钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接;广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。
(1)杂质污染引起的脆化由于钛的化学活性大,在焊接热循环的作用下,焊接熔池及高于350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。
钛在300C以上快速吸氢,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮,含碳量较多时,会出现网状TiC脆性相。
以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。
钛表面生成氧化膜的颜色与生产温度有关。
在200℃以下为银白色、300C时为淡黄色400C时为金黄色、500C和600℃时为蓝色和紫色,700 ~900℃为深浅不同的灰色。
可根据表面生成氧化膜的颜色来判断焊接过程未保护区的温度。
(2)焊接相变引起的性能变坏有两种同素异构的晶体结构,882C以上到熔点为体心立方晶格,叫β钛,882C以下为密排六方晶格,叫αo容器用钛中含β稳定元素很少,都是a铁合金。
这些钛在焊接高温下,焊缝及部分热影响区为β晶格,有晶粒急剧长大的倾向。
钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性,因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍,高温热影响区较宽,使焊缝和高温热影响区的β晶粒长大明显,会使焊接接头的塑性下降较多,因而钛焊接时,通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间,减少晶粒长大的程度,缩小高温热影响区,减少塑性下降的影响。
(3)焊接区需采用惰性气体保护在高温下和空气中氧的亲和力非常强,在200℃以上的区域必须采用惰性气体保护,以避免氧化。
钛的弹性模量仅为碳钢的一半,在同样的焊接应力下,钛的焊接变形量会比碳钢大1倍。
因此焊接钛时,一般应用垫板及压板压紧工件,以减小焊接变形量。
(5)易产生气孔气孔是钦焊缝中常见的缺陷。
钛焊接中产生的气孔主要是氢气孔,也有CO气体形成的气孔。
钛及其合金的焊接
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钛的物理性能
纯钛是一 种银白色金属882.5℃以下它具有密集六方结构(相), 高于此温度,发生同素异构转变,成为体心立方结构(相)。Ti 882.5℃ -Ti 钛与氧的化学亲合力强,甚至在室温下其清洁的表面也会迅速地 形成稳定而坚韧的氧化层这种行为产生自然钝化,因而钛具有良 好的耐盐、耐氧化性酸和无机酸腐蚀性能。 在退火状态下工业纯钛的抗拉强度为350~700MPa,伸长率为 20~30%,冷弯角80o~130o具有良好的低温性能。 钛的热膨胀系数和导热率小,具有良好的焊接性。
钛及其合金 焊接工艺
保护:温度高于260 ℃区域必须保护,方法有加尾拖和背部气体保 护;高纯度的惰性气体罩;真空度大于1.33X10-2Pa。
焊后热处理
完全退火适用于钛和稳定的钛合金,消除应力和保证较高的强度和 塑性。t<1.5mm,保温15min;1.6~2.0mm,保温20min;2.1~ 6mm,保温25min;6~20mm,保温60min;20~50mm,保温 120min。真空或氩气中退火。 + 钛合金要严格控制冷却速度,冷却到一定温度再空冷或分段退火。 不完全退火:主要消除应力。 淬火+时效处理:对简单的钛合金压力容器,可以使用焊后水淬再加 时效处理的方法(时效温度<500℃)保证焊接件的综合力学性能。 时效处理:焊件焊前淬火,焊后时效,保证母材强度。许多钛合金在 焊件热循环的作用下产生局部淬火作用。例如TC4,500 ℃,4h; 600 ℃,2h。
钛及其合金 的焊接性
气体等杂质污染而引起焊接接头脆化: 常温下,钛及其合金比较稳定,随着稳定的升高,钛及其合金系数氧、 氮及氢的能力也随之上升。 ①氧的影响:从400℃开始吸氧, 600℃快速吸氧,氧以间隙固溶体 的形式存在,晶格畸变固溶强化,导致钛及其合金强度提高、塑性 韧性下降。焊缝含氧量随保护气体中的氧含量增加而直线上升。在 钛中最大固溶量为14.5%。在钛中最大固溶量为1.8%。含氧量 越高固溶强化越严重。 氧会导致钛合金氧化,钛是一种活性元素,当钛及其合金表面为 银白色和浅黄色时钛合金几乎未发生氧化;当钛及其合金表面为青 灰色是中度氧化;为黑色和出现白色粉末时是严重氧化。
钛材焊接问题分析报告
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钛材焊接问题分析报告
钛材焊接问题分析报告
一、问题描述
钛材是一种常见的轻质金属,广泛应用于航空、航天、化工等行业。
然而,钛材的焊接过程中存在一些问题,如气孔、裂纹、氧化等。
本文将对这些问题进行分析并提出解决方案。
二、问题分析
1. 气孔问题:气孔是钛材焊接中常见的质量问题,严重影响焊缝强度和密封性。
气孔产生的原因主要有焊材含氧量高、焊接区域气氛不好以及焊接过程中温度不稳定等。
2. 裂纹问题:裂纹是钛材焊接中的另一个常见问题,会降低焊缝强度和密封性。
裂纹的产生原因主要有焊接时产生的焊接残余应力以及材料的高熔点和热膨胀系数不均等。
3. 氧化问题:钛材焊接过程中容易与氧气反应生成氧化物,影响焊缝的质量。
氧化问题的产生主要与焊接区域的氧气含量高以及焊接温度过高等因素有关。
三、解决方案
1. 控制焊材含氧量:选择低含氧量的焊材,可以减少气孔问题的发生。
此外,在焊接过程中要保持焊接区域的气氛良好,避免氧气的侵入。
2. 控制焊接温度:稳定焊接温度对于减少气孔和裂纹问题具有
重要作用。
采用适当的焊接参数,控制焊接温度的上升速度,避免温度突变,有助于减少气孔和裂纹的产生。
3. 加强预热和后热处理:预热可以减少焊接残余应力,降低裂纹的发生概率。
合理的后热处理可以消除焊接区域的氧化问题,提高焊缝质量。
四、结论
钛材焊接问题的发生与多种因素有关,包括焊接材料、焊接工艺以及焊接设备等。
通过选择合适的焊材、控制焊接温度、加强预热和后热处理等方法,可以有效解决气孔、裂纹和氧化等问题,提高钛材焊接的质量和可靠性。
钛及钛合金的焊接工艺
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钛及钛合金的焊接工艺一、常用钛及钛合金及其分类钛是一种活性金属,常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。
钛及钛合金的最大优点是比强度大,综合性能优越。
钛合金首先在航空工业中得到应用,钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能;在化工、海水淡化、电站冷凝器等方面成功应用。
钛及钛合金按其退火态的组织分为α钛合金、β钛合金、α+β钛合金三类,分别用TA、TB和TC表示。
在压力容器制作中,牌号为TA2的工业纯钛使用居多,使用状态一般为退火态。
二、钛及钛合金的焊接性1、间隙元素沾污引起脆化由于钛的活性强,高温下钛与氧、氮、氢反应速度很快。
氧和氮固溶于钛中,使钛晶格畸变,强度硬度增加,塑性韧性降低;而氢含量增加,焊缝金属的冲击韧性急剧降低,塑性下降较少;碳以间隙形式固溶于钛中,使强度提高,塑性下降,作用不如氮、氧显著,但碳量超过溶解度时,易于引起裂纹,因此钛及钛合金焊接时必须进行有效的保护。
2、焊接相变引起的性能变化对于常用的工业纯钛,其组织为α合金,这类合金的焊接性最好。
在用钨极氩弧焊填加同质焊丝或不加焊丝,在保护良好的条件下焊接接头强度可与母材等强度,接头塑性较差。
焊接接头塑性降低的主要原因有:①焊缝为铸造组织,它比轧制状态塑性低;②焊接时由于导热性差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢,易形成粗晶;③若采用加速冷却,又易产生针状α组织,也会使塑性下降。
3、裂纹由于钛及钛合金中杂质很少,因此很少出现热裂纹,只有当焊丝或母材质量有问题时才可能产生热裂纹。
由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的,例如选用氢含量低的焊接材料和母材,注意焊前清理,在可能的条件下,焊后进行真空去氢处理等。
4、气孔气孔是钛及钛合金焊接时最常见的焊接缺陷。
在焊接热输入较大时,气孔一般位于熔合线附近;而焊接热输入较小时,气孔则位于焊缝中部。
气孔主要降低焊接接头的疲劳强度,能使疲劳强度降低一半甚至四分之三。
影响气孔的主要因素是焊丝和坡口表面的清洁度,焊丝表面的润滑剂、打磨时残留在坡口表面的磨粒、薄板剪切时形成的粗糙的端面等等都可能使焊缝产生气孔。
钛及钛合金的焊接性
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焊接变形
钛的弹性模量比不锈钢小,在同样的焊接应力条件下
钛及钛合金的焊接变形是不锈钢的1倍,因此焊接时应 该采用垫板和压板将待焊工件压紧,以减小焊接变形。 此外,垫板和压板还可以传导焊接区的热量,缩短焊 接区的高温停留时间,减小焊缝的氧化。
氧和氮造成的脆化氧、氮圴是a稳定元素,氧在a铁、钛中的最 大溶解度分别为14.5%原子,和1.8%原子,氮则分别为7%原 子和2%原子。钛与氧在600℃以上发生强烈的作用。当温度 高于800℃时,氧化膜开始向钛中溶解扩散,氮则在700℃以 上与钛发生强烈作用,形成脆硬的TiN。氧、氮在高温的α钛、 β钛中都容易形成间隙熔体,造成钛的晶格严重畸变,从而使 其强度,硬度提高,但塑性、韧性显著降低,而且氮与钛形 成的固溶体造成晶格畸变较氧更加严重。因此,氮更剧烈地 提高钛的强度和硬度,降低钛的塑性。金属薄板的塑性可以 用R/δ(板材弯曲半径与厚度之比)的比值表示。焊缝中氮或 氧含量对接头强度、弯曲塑性的影响。采用氩弧焊和等离子 弧焊接钛及钛合金时,如果氩气纯度达不到要求或焊缝热影 响区的保护不好、焊缝连接将随氩气中氧、氮和空气含量的 增加而硬度提高,氩气中氧、氮和空气量对工业纯钛焊缝硬 度的影响。
Байду номын сангаас
焊接接头的脆化
在钛及钛合金焊接时,为保护焊缝及热影响区免受空
气的污染,通常釆用高纯度的惰性气体或无氧氟—氯 化物焊剂。釆用无氧氟—氯化物焊剂进行焊缝时,熔 渣和金属发生化学反应;由于氟化物在液态金属中不 溶解,所以焊缝金属冷却后不会形成非金属夹杂,但 焊剂中一些元素可能入熔池。
焊接接头的脆化
有机物质;严格限制原材料中氢,氧、氮等杂物气 体的含量;焊前对焊丝进行真空去氢处理来改善焊 丝的含氢量和表面状态。
钛合金焊接安全要求有哪些
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钛合金焊接安全要求有哪些随着钛合金在航空、航天、医疗等领域广泛应用,钛合金的焊接也相应得到了广泛应用。
但是,钛合金焊接过程中伴随着一定的安全风险,需要注意钛合金焊接安全要求,以防事故发生。
1.了解钛合金的物理性质了解钛合金的物理性质是保证钛合金焊接安全的前提,钛合金焊接需要根据不同材质来确定适当的焊接参数。
钛合金具有以下物理性质:•低密度高强度;•耐腐蚀、抗磨损;•低热导率、高热膨胀系数。
在焊接过程中,需要根据这些物理性质来确定最佳参数,避免出现问题。
2.使用合适的个人防护装备焊接时产生的光弧能量会带来一些风险,需要穿戴合适的个人防护装备,包括:•抗紫外线面具;•抗紫外线手套;•抗紫外线安全镜;•焊接服;•特殊鞋子。
个人防护装备的穿戴可以有效降低受伤风险,对人身安全起到保护作用。
3.控制光弧钛合金的焊接是一项高风险的工作,因为它需要使用极强的光弧,能够导致面部和眼睛的伤害。
一定要保持光弧在工件上的位置非常准确,同时要控制光弧的大小和温度。
当焊接完成后,一定要进行冷却,以确保焊接区域的温度不再过高。
4.对危险区域进行标识通过对工作场所的区域进行分类和标识,可以寻找事故发生的可能性,并采取必要的措施来降低风险。
标识危险区域能够让那些有可能进入危险区域的人员保持警觉,以防事故的发生。
5.避免将表面材料暴露到氧化气体钛合金表面与氧化气体接触会导致气体与表面材料发生反应,加重了钛合金的腐蚀。
这种反应还会产生热、闪光和爆炸,因此要特别注意,避免将表面材料暴露到氧化气体中。
6.备份计划在任何情况下,在进行钛合金焊接工作之前,都要预先计划和准备好备份计划,以便提供必要的支援和保护措施。
由于钛合金焊接是高风险的工作,所以必须做好应急准备工作,以便在出现危险情况时采取必要的措施。
结论在钛合金焊接过程中,一定要时刻关注安全风险,采取必要的安全措施,保护自身安全。
从了解钛合金的物理性质到备份计划,都是非常关键的安全要求。
钛及钛合金的焊接
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钛及钛合金的焊接本文说尽阐述了钛及钛合金的材料特点及焊接性、并针对钛及钛合金焊接中易产生氧化、裂纹、气孔筹焊接缺陷,进行了焊接性试验。
能过对钛及钛合金焊接工艺规范的不断摸索,以及对试验过程出现的问题的合理分析,总结出钛及钛合金焊接工艺特点及操作要领。
一、钛及钛的分类及特点国产工业纯钛有TA1、TA2、TA3三种,其区别在于含氢氧氮杂质的含量不同,这些杂质使工业纯钛强化,但是塑性显著降低。
工业纯钛尽管强度不高,但塑性及韧性优良,尤其是具有良好的低温冲击韧性;同时具有良好的抗腐蚀性能。
所以,这种材料多用于化学工业、石油工业等,实际上多用于350℃以下的工作条件。
根据钛合金退火状态的室温组织,可将钛合金分为三种类型:α型钛合金、(α+β)型钛合金及β型钛合金。
α型钛合金中,应用较多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-AI系合金和TA7、TA8型的Ti+AI+Sn合金。
这种合金室温下,其强度可达到931N/mm2,而且在高温下(500℃以下)性能稳定,可焊性良好。
β型钛合金在我国的应用量较少,其使用范围有待进一步扩大。
二、钛及钛合金的焊接性钛及钛合金的焊接性能,具有许多显著特点,这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理化学性能决定的。
1.气体及杂质污染对焊接性能的影响在常温下,钛及钛合金是比较稳定的。
但试验表时,在焊接过程中,液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用,而且在固态下,这些气体已与其发生作用。
随着温度的升高,钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升,大约在250℃左右开始吸收氢,从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮,这些气体被吸收后,将会直接引起焊接接头脆化,是影响焊接质量的极为重要的因素。
(1)氢是影响氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。
焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著,其主要原因是随缝含氢弹量增加,焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。
TiH2强度很低,故片状或针状卫HiH2的作用例以缺口,合冲击性能显著降低;焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很时显。
钛及钛合金的焊接
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钛及钛合金手工TIG焊的工艺参数
板 坡 钨极 焊丝 焊接 焊接 氩气流量/(L/min)
厚 口 直径 直径 层数 电流
/m 形 /mm /mm
/A 主喷嘴 拖罩
背面
m式
喷嘴 孔径
/mm
0. I形 1. 1.0 1
5
5
30~5 8~10 14~16 6~8 10 0
③焊前工件及焊丝应仔细清理。
④根据不同的母材及性能要求,正确选择焊丝规范及焊后 热处理。
⑤施焊时应加强保护:T > 400℃时熔池采用Ar2保护,焊 正面时,背面也要Ar气保护。
1.氩气流量 2.气体保护 3.工艺参数
工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系
焊缝表面颜 温度
色
/℃
保护效 果
银白色 金黄色
2.焊前准备 一.焊前清洗
• 1.机械清理
• 可用细砂布或不锈钢丝刷擦拭,或用硬质合金刮刀刮削待焊边缘,刮削 0.025mm即可去除氧化膜。然后用丙酮、四氯化碳或甲醇等溶剂去除坡 口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等
• 2.化学清理
• 如果钛板热轧后已经酸洗,存放中又生成新的氧化膜时,可在质量分数 为2%-4%的HF+质量分数为30%-40%的HN03 + H20 溶液中浸泡 15-20min,然后用清水冲洗干净并烘干。
钛及钛合金的焊接工艺
10材控1
李萧
5.3.3钛及钛合金焊接工艺
(1)焊接方法及焊接材料
钛及钛合金的性质活泼,溶解氮、氢、氧的能 力很强,常规的焊条电弧焊、气焊、CO2气体保 护焊不适用于钛及钛合金的焊接。用于钛及钛合 金的主要焊接方法及其特点见表5-37。应用最多 的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊,等离子弧焊、 电子束焊、钎焊和扩散焊等也有应用。
钛材焊接工艺指导书
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钛材焊接工艺指导书一、编制说明本工艺指导书的编制依据为SHJ502-86、HGJ217-86《钛管道施工及验收规范》。
二、焊接准备1 管材和焊材的检验管材、管件和焊材均应有质量证明书,管材、管件的内外表面应光滑、清洁、无针孔、裂纹、折叠和腐蚀等缺陷;焊材表面应洁净,无氧化色,不应有裂纹、起皱、班疤和夹杂等缺陷。
2 焊接方法和焊接材料1)焊接方法采用手工钨极氩弧焊。
焊机应有高频引弧装置和电流衰减装置。
2)焊接材料采用与母材同材质和纯度更高一级。
3)氩弧纯度不应低于99.99%,含水量不大于300mg/m34)氩弧输送管采用塑料软管,不得采用橡胶管或其它吸湿性材料。
3 管子切割和坡口加工1)管子切割采用机械切割或采用机械切割时其表面不得有氧化层等离子弧割。
采用等离子弧切割时要用机械方法(砂轮)除去油污染层,管子加工应采用清洁的专用工具。
2)坡口形式为Ⅰ型。
3)管子切口及坡口表面应平整,不得有裂纹、重皮,并清除毛刺、凸凹、缩口、熔渣及氧化物等。
切口平面最大倾斜度偏差不得超过2.5mm。
4 坡口及焊丝的清理1)坡口及其两侧各25mm以内外表面清除油污后,用细锉或奥氏体不锈钢丝刷等方法清除其氧化膜、毛刺等缺陷。
清洁采用清洁的专用工具。
2)经机械清理后的表面,焊前使用不含硫的丙酮或乙醇进行脱脂处理。
脱脂严禁使用氧化物容剂,并避免将棉质纤维附于坡口表面。
3)焊丝的清理方法与母材焊口相同。
5 焊口组对1)焊口组对间隙0~1mm。
2)管子组对应做到内壁平齐,对口挡边量不得超过0.2mm。
3)定位焊采用与正式焊接相同的焊接材料和焊接工艺,其焊缝长度一般为10mm左右,高度不超过1.3mm。
4)定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣及氧化变色等缺陷,发现缺陷应及时清除。
三焊接工艺1焊接位置采用转动平焊。
2 焊接作业均应在氩气保护下进行;采用焊炬喷嘴保护熔池;焊炬拖罩保护热态焊缝;管内充氩保护焊缝及近缝区的内表面。
3 焊炬喷出的氩气应保护稳定层流,管内应在`焊前提前充氩气、排净空气,并保护微弱正压和呈流动状态。
钛合金的焊接
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钛合金的焊接(1)熔化极氩弧焊(MIG焊) 对于钛及钛合金的中、厚板采用MIG焊可以减少焊接层数,提高焊接速度和生产率。
但MIG焊飞溅大,影响焊缝成形和保护效果。
MIG焊一般采用细颗粒过渡,使用焊丝较多,填充金属受污染的可能性大,因此对保护要求比TIG焊更为严格。
TIG焊的拖罩可用于MIG焊,但由于MIG焊焊接速度快,金属的高温区段较长,拖罩应加长,并采用流动水冷却。
MIG焊的焊接材料选择与TIG焊相同,但对气体纯度和焊丝的表面清洁度要求更高。
厚度15~25 mm的板材可选用90˚单面V形坡口。
钛及钛合金MIG焊的工艺参数见表8—26。
表8—26钛及钛合金MIG焊的工艺参数材料焊丝直径/mm 焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/(cm/s-1)坡口形式氩气流量/(L·min-1)焊枪拖罩背面纯钛 1.6 280~300 30~31 1 Y型70˚20 20~30 30~40 TC4 1.6 280~300 31~32 0.8 Y型70˚20 20~30 30~40(2)等离子弧焊等离子弧焊具有能量密度大、穿透力强、效率高等特点,所用气体为氩气,很适合钛及钛合金的焊接。
液态钛的表面张力大、密度小,有利于采用穿透形等离子弧焊工艺,5~15 mm的钛及钛合金板材可一次焊透,并可有效防止气孔的产生。
熔透法等离子弧焊接工艺适合于焊接各种板厚,但一次焊接的厚度较小,3 mm以上的板需要开坡口。
5.焊后热处理钛及钛合金焊接接头在焊后存在很大的焊接残余应力,如果不及时消除,会引起冷裂纹,还会增大接头对应力腐蚀开裂的敏感性,因此焊后须进行热处理。
采用合理的退火规范可完全消除内应力并能保证较高的强度,而且空冷时不产生马氏体或少产生马氏体,故塑性也较好。
为防止工件表面氧化,热处理应在真空或惰性气体中进行。
几种钛及钛合金的焊后热处理工艺参数见表8—27。
表8-27 几种钛及钛合金的焊后热处理工艺参数材料工业纯钛TA7 TC4 TC10 加热温度/℃482~593 533~649 538~593 482~649保温时间/h 0.5~1 1~4 1~2 1~4。
钛材焊接正确方法

钛材焊接正确方法钛及钛合金因其优良的性能被广泛应用于航空航天、石油化工、医疗等领域。
然而,钛及钛合金的焊接由于其特殊的物理和化学性能,如低的热导率、高熔点、化学活性高、焊接热影响区等,使得焊接过程变得相对复杂。
因此,掌握正确的钛材焊接方法至关重要。
本文将介绍钛材焊接的正确方法。
1. 选材和准备工作钛材焊接时,首先需要选择合适的焊材。
焊材应与母材的化学成分相匹配,以保证焊接接头的性能。
同时,焊材应具有良好的工艺性能,如适当的熔点和热导率,以保证焊接过程的稳定进行。
在焊接前,需要对钛材进行表面处理,以去除油污、锈蚀、涂层等杂质。
表面处理的目的是保证焊缝的洁净,防止焊缝中出现气孔、夹杂等缺陷。
2. 焊接方法选择钛材焊接方法有很多,如钨极氩弧焊(TIG)、等离子弧焊(PAW)、电子束焊(EBW)等。
选择合适的焊接方法应根据母材的厚度、焊接质量要求、生产效率等因素综合考虑。
一般来说,TIG焊适用于厚板焊接,PAW适用于薄板焊接,EBW适用于精密焊接。
3. 焊接参数控制在钛材焊接过程中,焊接参数的控制至关重要。
主要包括焊接电流、电压、焊速、氩气流量等。
这些参数的选择应保证焊缝成形良好,同时避免热影响区的过烧、软化等缺陷。
通常,焊接电流和电压应根据焊材的规格和母材的厚度进行调整,焊速应根据焊材的熔敷速度进行选择,氩气流量应根据保护效果进行调节。
4. 焊接过程控制钛材焊接过程中,应保持焊枪的稳定移动,避免焊缝中出现裂纹、未熔合等缺陷。
同时,应保持氩气的持续保护,防止焊缝氧化。
此外,应密切观察焊缝成形和热影响区的情况,及时调整焊接参数,保证焊接质量。
5. 焊后处理钛材焊接完成后,需要对焊缝进行清洗和热处理。
清洗的目的是去除焊缝表面的氧化皮、杂质等,保证焊缝的洁净。
热处理的目的在于消除焊接应力,细化晶粒,提高接头的力学性能。
通常,焊后需要进行一定的时效处理,以进一步提高接头的性能。
6. 焊接缺陷及处理方法钛材焊接过程中,可能会出现一些缺陷,如气孔、裂纹、未熔合、热影响区等。
钛材的焊接
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钛材的物理、力学性能
钛及钛合金牌号、化学成份
常用钛及钛合金的力学性能
钛的耐腐蚀性能 1
钛是一种非常活泼的金属,其平衡电位很低,在介 质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质 中很稳定,如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质 中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力, 在空气中或含氧的介质中,钛表面生成一层致密的、 附着力强、惰性大的氧化膜,保护了钛基体不被腐 蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。 这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度 在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。
换热管与管板的连接
考虑连接的强度,密封性,减缓缝隙腐蚀,便于制造加工等 要求,换热管与管板的连接一般采用胀接加密封焊的连接结 构。由于钛及其合金屈强比大(在退火状态下σ0.2/σb=0.7~ o.9),延伸率相对较低,选用的管壁又较薄,胀按时管端容 易发生裂纹。为降低管端的减薄量和防止产生裂纹,同普通 钢管胀接相比,应选用较小的间隙,较低的胀管率,严格控 制管子伸出管板表面的长度。在Ø38X1.2钛管胀接中,控制 胀管间隙在0.3~0.4毫米,胀管率(管子内径的胀大值对管孔 直径的相对百分率)控制不超过0.5%,管子伸出管板表面不 大于1.5毫米,经外观检查及试压证明,胀接质量合格。密 封焊时应严格清洗管板及管端的待焊部位,控制管端伸出管 板高度(Ø38X1.2钛管伸出高度0.5~1.5毫米),采用不填加 焊丝的自动或半自动氩弧自熔焊,这样得出的焊缝丰满,高 度整齐,成形光滑美观,呈银白色或淡稻黄色的金属光泽。
钛焊接材料选择
钛焊接材料有两类可供选用。一类直接从钛母材上切割钛条,经打磨,酸洗等工 序处理后用作钛的焊接材料,另一类为钛焊丝。Til2及TA2。的母材同钛焊丝的 化学成份见下表。 牌 号 Ti Fe Si C N H O Ni Mo TA2 基 ≤0.3 ≤O.15 ≤O.1 ≤0.05 ≤0.015 ≤0.2 Ti--0.3Mo--0.8Ni 基 ≤0.3 ≤O.15 ≤0.08 ≤0.03 ≤0.015 ≤0.2 O.6~O.9 0. 2~1. 0.4 焊丝 ERTA2 基 ≤0.2 ≤0.05 ≤O.02 ≤0.008 0.1~O.15 ERT 一0.3Mo--0.8Ni 基 ≤0.2 ≤0.05 ≤O.02 ≤0.008 0.1~O.15 O.6~O.9 0. 2~1. 0.4 从表中可看出,钛焊丝中的杂质元素Fe、H、O、N、C远低于相应牌号的钛母 材含量。这对焊接时减少焊缝中的有害杂质含量,提高焊缝的耐腐蚀性能及改善 其机械性能有较大好处。焊缝一般均是使用中容易出现问题薄弱部位,在焊接时 选用钛焊丝比用本体钛条作焊接材料质量更易得到保证。
钛材管板自动焊工艺流程
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钛材管板自动焊工艺流程钛材管板自动焊,这可真是个很有趣的话题呢!一、钛材的特点。
钛材啊,它可真是一种很特别的材料。
它的强度高,重量还比较轻,而且耐腐蚀性能超级棒。
这就使得它在很多特殊的环境下都能大显身手,像化工、海洋工程这些领域就经常能看到它的身影。
不过呢,也正是因为它的这些特性,在焊接的时候就需要特别小心啦。
比如说,钛材在高温下特别容易和空气中的氧气、氮气等发生反应,一旦发生反应就会影响焊接的质量,所以焊接的环境控制就显得尤为重要喽。
二、管板自动焊的前期准备。
1. 材料准备。
要焊接钛材管板,首先得把材料准备好呀。
钛材管和管板的质量那得好好检查一番,看看有没有划痕、变形之类的问题。
要是有这些小毛病,那焊接的时候就可能出大岔子呢。
而且啊,它们的尺寸也得精确,差一点都不行,这就像搭积木一样,每一块的大小形状都得合适才能搭出漂亮又牢固的房子呀。
2. 设备调试。
自动焊接设备可是焊接的大功臣呢。
在焊接之前,得好好调试一下设备。
检查焊接电源是否稳定,送丝机构是不是顺畅。
要是送丝的时候一卡一卡的,那焊出来的焊缝肯定不好看,质量也没保证呀。
还有焊接枪的角度和位置,都要调整到最佳状态,就像给运动员调整起跑姿势一样,姿势对了才能跑得快、跑得稳嘛。
3. 焊接环境的营造。
前面也提到了,钛材很容易和空气里的东西反应,所以焊接环境得弄好。
一般来说,要采用惰性气体保护,像氩气就很不错。
得把焊接的小空间充满氩气,把那些氧气、氮气都赶跑,就像给钛材穿上一层保护罩一样。
这时候,整个焊接区域就像一个小小的氩气王国,钛材在里面就可以安心地接受焊接啦。
三、自动焊的焊接过程。
焊接的时候,那可是一场小小的“科技魔法秀”呢。
焊接电流和电压得设置得恰到好处,就像厨师做菜时掌握火候一样。
电流太大,焊缝可能就会有烧穿的风险;电流太小,又可能焊不牢固。
而且啊,焊接的速度也要均匀,不能一会儿快一会儿慢的。
想象一下,如果是你在画画,一笔下去歪歪扭扭、时快时慢的,那画出来的画肯定不好看呀,焊接也是同样的道理。
钛合金焊接方法
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钛合金焊接方法
钛合金是一种重要的结构材料,具有优异的耐腐蚀性、高强度和轻质等特点,在航空航天、医疗器械、化工等领域有着广泛的应用。
而钛合金焊接作为连接钛合金构件的重要工艺,在实际生产中具有重要意义。
本文将介绍钛合金焊接的方法,以帮助读者更好地了解和掌握这一关键工艺。
首先,钛合金焊接的方法主要包括气体保护焊、电弧焊、激光焊等多种方式。
其中,气体保护焊是最常用的方法之一。
气体保护焊是通过在焊接过程中向焊缝周围提供保护气体,防止氧气和氮气等杂质对焊缝的污染,从而保证焊接质量。
在气体保护焊中,常用的保护气体包括氩气、氦气等,选择合适的保护气体对于保证焊接质量至关重要。
其次,电弧焊是另一种常用的钛合金焊接方法。
电弧焊是利用电弧加热工件并加入填充材料,使填充材料与工件熔化并形成焊缝的方法。
在钛合金焊接中,电弧焊可以采用手工电弧焊、氩弧焊等多种方式,具有操作简便、成本低廉等优点,适用于一些简单的焊接工艺。
此外,激光焊作为一种高新技术焊接方法,近年来在钛合金焊接中得到了广泛应用。
激光焊是利用高能密度激光束对工件进行加热,并通过控制激光束的焦点位置和功率密度来实现焊接。
激光焊具有热输入小、变形小、焊缝质量高等优点,适用于对焊接质量要求较高的领域。
总的来说,钛合金焊接方法的选择应根据具体的焊接要求和工艺条件来确定。
在实际操作中,还需注意焊接过程中的预热、后热处理、焊接参数的选择等关键环节,以确保焊接质量和工件性能。
希望本文能够帮助读者更好地了解钛合金焊接方法,提高焊接技术水平,为钛合金应用领域的发展贡献力量。
钛合金焊接方法
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钛合金焊接方法
钛合金是一种重要的结构材料,具有优异的耐腐蚀性、高强度
和低密度等特点,因此在航空航天、医疗器械、化工等领域得到广
泛应用。
而钛合金的焊接工艺则显得尤为重要,因为焊接质量直接
影响到钛合金制品的使用性能。
本文将就钛合金焊接方法进行介绍,希望能够为相关从业人员提供一些参考和帮助。
首先,钛合金的焊接方法主要包括氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
其中,氩弧焊是最常用的一种方法,其原理是利用氩气作为保
护气体,形成氩弧,从而将工件加热至熔化状态,实现焊接。
氩弧
焊适用于各种形式的钛合金,具有焊缝美观、熔深度大、熔池稳定
等优点,但是需要严格控制焊接参数,以确保焊接质量。
其次,电子束焊是一种高能量密度的焊接方法,通过电子束的
高速碰撞使工件表面瞬间熔化,实现焊接。
电子束焊适用于较厚的
钛合金板材,具有熔深度大、热影响区小、熔池稳定等优点,但是
设备成本高,操作要求严格。
另外,激光焊是利用激光束对工件进行熔化和连接的焊接方法,具有热输入小、热影响区小、焊缝狭窄等优点,适用于对焊缝质量
要求较高的场合,但是对工件表面质量要求高,且设备成本也比较昂贵。
除了以上几种常见的焊接方法外,钛合金还可以采用等离子弧焊、摩擦搅拌焊等其他焊接方法。
需要根据具体的焊接对象和要求选择合适的焊接方法,以确保焊接质量。
总的来说,钛合金的焊接方法多种多样,每种方法都有其适用的场合和优缺点。
在实际应用中,需要根据具体的情况进行选择,并严格控制焊接参数,以确保焊接质量。
希望本文能够为相关从业人员提供一些参考和帮助,使钛合金焊接工艺得到更好的应用和推广。
钛材焊接焊缝的防腐处理方法

钛材焊接焊缝的防腐处理方法我折腾了好久钛材焊接焊缝的防腐处理方法,总算找到点门道。
我一开始的时候真的是瞎摸索。
你知道吗,钛材这玩意儿比较特殊,不像普通钢材。
我最开始就是按照常规的防腐方法,拿那种普通的防锈漆往上刷,心想应该差不太多吧。
结果大错特错,那根本就不行,钛材表面和这漆根本结合不好,而且还有可能起反应。
这就是我犯的第一个错,以为传统的方法能搞定。
后来我又试过用一些化学涂层的方法。
这个过程可复杂了,就像给一个很挑剔的人做饭一样,各种材料的比例啊、涂抹的时间啊等等都得特别精确。
我在调整涂覆液浓度的时候,老是掌握不好,不是太浓了就是太稀了。
浓的时候吧,涂层特别厚,然后容易剥落,薄的时候呢,又起不到很好的防腐作用。
再后来,我了解到有时候物理隔离可能是一种好办法。
我试着用过一种特殊的塑料薄膜来覆盖焊缝,希望通过这种物理阻挡的方式防止外界腐蚀性物质接触焊缝。
但是这种薄膜贴的过程中很容易产生气泡,就像咱们贴手机膜没贴好似的,这些气泡的地方就会成为防腐的薄弱环节。
经过这么多失败后,我发现,对于钛材焊接焊缝的防腐,首先表面处理特别重要。
就像给一个东西打地基一样,要是表面不干净、有杂质,后面做啥都是白搭。
得把焊缝附近的区域清理得干干净净的,用一些专门的清洁剂,可不能随便擦两下就了事。
然后呢,我试过一种叫做阳极氧化处理的方法。
这个怎么理解呢,就类似给这个焊缝穿上一层坚固的铠甲。
这个过程要控制好电压啊、时间啊这些参数,就像控制火候做饭一样重要。
虽然这个方法我还在摸索最精准的参数,但是目前看这个方向是比较对的。
还有啊,我觉得在选择防腐材料的时候,一定要选择那种专门针对钛材的。
千万不能像我最初那样乱拿东西来试。
有些看似能防腐的材料,放到钛材焊缝上就不是那么回事了。
我现在觉得啊,这钛材焊接焊缝的防腐处理,就是一个需要特别细致、耐心,还得不断尝试的事情。
可能还有我没发现的更好的办法呢,但希望我这些尝试能给你点帮助。
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钛材及其焊接引言随着国民经济的发展,钛作为一种新型的防腐材料,由于塑性韧性好、耐腐蚀和易于成型等优点,用其制造的各种压力容器、加热器、反应釜和特殊设备已在许多行业中得到了广泛地应用,而且我国钛资源丰富,钛及钛合金在我国很有发展前途。
但由于钛材具有熔点高,热容大,导热性差以及化学活性高等特殊性质,它的焊接技术远不及钢材焊接普及,在操作保护措施、工艺规范和操作要求方面要比钢焊接复杂严格。
一、基本知识1、钛的化学成分、组织及力学性能及焊接性钛具有金属光泽,外表与钢很相似,熔点为1668℃,密度为4.51克/立方厘米,无磁性。
钛在高温和低温下都具有良好的性能,例如铝在150℃,不锈钢在310℃时就会失去原有的性能,而钛在550℃时,性能还保持不变。
钛在超低温下(例如-253℃)也能保持良好的性能。
利用钛制作的零部件,可以使结构重量减轻。
1.1钛的物理性能下表列出了钛的基本物理性能,这些特性在研究焊接工艺时是需要充分掌握的,为了进行比较,表内同时列出了机械工业常用的铁、铝、铜的物理性能。
从表1数据中可以看出,钛的比重较小,约为铁的一半,所以钛属于一种轻金属。
钛的熔点和沸点很高,钛的比热介于铝和铁之间。
由于钛的导热系数是铁的四分之一,是铝的十三分之一,所以,与钢材焊接时相比,钛材焊接时能量损失较小。
钛在海水以及潮湿环境中均有良好的抗腐蚀性。
钛的良好的抗腐蚀性,由于在其表面上形成了钝化层,这种钝化层可牢固地和基本金属联系在一起,从而防止金属表面和电解质直接接触。
因为氧通过氧化膜的扩散速度很小,所以氧化膜保护金属,防止继续氧化。
综上所述,钛及钛合金具有强度高、塑性好、比重轻、熔点高、抗腐蚀性能好等优点。
下表中分别描述了钛的相关性能参数:1.3.1工业纯钛(TA2)的焊接性钛及钛合金的焊接具有许多显著的特点,这些特点是由钛及钛合金的物理性能所决定的。
工业纯钛(TA2)的焊接性较好,在常温下,钛(TA2)是比较稳定的,但试验表明,随着温度的升高,钛(TA2)吸收氧、氮及氢的能力也随之明显上升,具相关资料介绍,钛(TA2)从250℃开始吸收氢,从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮,而空气中含有大量氮和氧,因此,在进行钛(TA2)焊接时采用焊接不锈钢或铝及其合金的气保护焊的焊枪结构及工艺是不足以保证焊接接头质量的,因为这种焊枪结构所形成的气保护层只能保护好焊接熔池不受空气的有害作用,而对已凝固而尚处于高温状态的焊缝及其附近高温区域则无保护作用,因为处于这种状态的钛(TA2)焊缝及其附近区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力,势必引起焊缝变脆而使塑性严重下降。
有资料介绍,钛(TA2)焊接时,随焊缝含氧量上升,焊缝的抗拉强度及硬度明显增加,而焊缝塑性显著下降,也就是说焊缝会因氧的污染而变脆。
在工业纯钛(TA2)焊接时,为保证焊缝有足够的塑性,防止氧污染脆化,一般认为最高允许含氧量为0.15%,焊缝含氧量在0.3%以上时,可能会由于焊缝变脆而发生裂纹。
氮对提高工业纯钛(TA2)焊缝的抗拉强度、硬度,降低焊缝的塑性性能比氧更为显著,也就是说氮的污染脆化作用比氧更为强烈,有资料认为工业纯钛(TA2)焊接时,焊缝最高允许含氮量为0.05%。
焊缝含氢量对工业纯钛(TA2)焊缝冲击性能的影响最为显著,会使焊缝冲击韧度显著降低,而对抗拉强度的提高及塑性的降低的作用不很显著,焊接工业纯钛(TA2)时,焊缝含氢量一般控制在0.015%以下。
综上所述,钛的焊接特点有:(1)钛的化学活性大,不仅在熔化状态,即使是在400℃以上的高温固态下,也极易被空气、水分、油脂等污染,吸收氧、氮、氢、碳等杂质,使焊接接头的塑性和韧性显著降低,并易引起气孔。
因此,焊接时对熔池、焊缝及温度超过400℃的热影响区都要加以妥善保护。
焊接时评定钛氩气保护效果的好坏,最简单的方法是利用目视确定焊缝表面上的颜色,如果焊接接头保护良好,没有氧化,则焊缝和热影响区的金属表面呈银白色光泽;当该区呈其它颜色时,即所谓有一层非常薄的表面覆盖薄膜时,这时的焊接接头的冷弯性能有很大的差别。
下图为不同的焊缝和热影响区的表面颜色,其中银白色的焊缝保护状况最好,淡黄色的焊缝保护状况尚好,深蓝色的焊缝保护状况较差,灰色的焊缝保护状况差。
银白色淡黄色深蓝灰色(2)钛的熔化温度高、热容量大、电阻系数大、热导率比铝、铁等金属低得多。
上述物理特性使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倾向,使晶粒变得十分粗大,接头的塑性显著降低。
故在选择焊接规范时,应尽量保证焊接接头(特别是热影响区金属)既不过热,又不产生淬硬组织,一般采用小电流、高焊速的焊接规范。
(3)钛的纵向弹性模数比不锈钢小(约为不锈钢的50%),在同样的焊接应力作用下,钛的焊接变形量比不锈钢约大一倍,因此焊接时宜采用垫板和压板将焊件压紧,以减少焊接变形量,此外,尚可起到加强焊缝的冷却效果。
(4)焊缝有形成气孔的倾向,气孔是最常见的缺陷,它占钛整个焊接缺陷的70%以上,原则上气孔可以分为两类,即焊缝中部气孔和熔合线气孔。
气孔的影响主要在于降低焊接接头疲劳强度,能使疲劳强度降低一半甚至3/4。
在一般情况下,金属中溶解的氢不是产生气孔的主要原因,焊丝和坡口表面的清洁度则是影响气孔的最主要因素,在拉丝时粘附在焊丝表面的润滑剂是引起气孔的重要原因。
打磨时残留在坡口表面的磨粒以及擦拭坡口时的残留物都会引起气孔。
尽管国内外对气孔进行了大量的研究,在焊接过程中常采用多种预防措施,但是气孔仍不能完全避免,往往根据工作需要对气孔尺寸、数量和分布等加以限制:一是材料及表面处理,保护气使用一级氩气,纯度为99.99%以上;焊件表面,特别是对接端面状态非常重要,对接端面如果不能进行机械处理,最好临焊前进行酸洗。
二是增加熔池停留时间便于气泡逸出,可有效地减少气孔。
三是采用焊丝距熔池一定高度导入,使焊丝熔化后不直接进入熔池,而是在电弧区下落,起到熔滴净化去气作用,可明显减少气孔。
1.3.2焊缝和焊接热影响工业纯钛焊缝和热影响区为锯齿状α和针状α组织。
如图2所示。
(1)焊缝(2)热影响区图2 工业纯钛焊缝和热影响区组织这类合金的焊接性在所有钛合金中为最好,用钨极氩弧焊加同质焊丝或不填加焊丝,在保护良好的条件下焊接接头强度系数接近100%,而接头塑性稍差。
焊接接头塑性降低的主要原因在于:(1)为铸造组织,它比轧制状态塑性低。
(2)粗晶。
(3)焊接时若加快冷却,容易产生针状组织,对接头塑性也不利。
冷速以10~200℃/S较好,太快时针状α太多,太慢时过热严重,都会使塑性降低。
二、焊接程序1、焊前清理钛复层(TA2)的焊前清理非常重要,由于其清理的不细致引起污染的钛材、钛焊丝被使用,其危害是致命的。
钛-钢复合钢板中钛复层(TA2)焊接时,焊前应对钛盖板及钛焊丝进行化学清洗,酸溶液用HNO3、HF、H2O混合配制,清洗后必须用清水冲净,然后烘干,即可使用,若暂时不用的应妥善保管,以免造成新的污染。
配制方式及清洗制度见下表4:施焊前,对于钛材再用洁净白布蘸丙酮擦洗。
复层钛(TA2)清理范围距离焊边至少40mm,焊件清理后要尽快施焊。
清理干净的焊丝和焊件,不应用手触摸,焊前严禁沾污,否则应重新清理。
焊接坡口不能沾污,为提高焊接冶金质量,临焊前用刮刀刮削坡口端面,用不锈钢丝刷清理钛复层至少40mm。
2、装配钛条装配时不能用铁器敲打焊件,应采用铜锤或铝锤敲击焊件,避免产生凹坑和铁污染。
钛条装焊时所用的工具都应用丙酮或酒精清除灰尘、油脂等污物,且这些工具不能与钢结构焊接所用的工具混用。
焊工和装配钳工应戴洁净的白手套,穿洁净的工作服。
3、焊接材料焊接钛(TA2)应采用高纯度的氩气进行焊接,其纯度不应低于99.99%(一级纯氩)。
钨的熔点(3410℃)及沸点(5900℃)都很高,常用的有纯钨极、钍钨极和铈钨极三种,由于铈钨极更易引弧,更小的钨极损耗,放射性剂量也低得多,一般推荐使用。
钛焊丝严格按JB/T4745-2002标准采购焊丝并加强复验。
一般来说,工业纯钛焊接时,填充金属与母材的标称成分相同。
填充丝直径1~3mm,因为具有较大的表面积/体积比,如果焊丝表面稍沾污,焊缝可能被严重污染。
对于厚度大于1.0mm的焊件来说,喷嘴已不足以保护焊缝和近缝区高温金属,一般需附加拖罩,拖罩宽25~60mm,手工焊拖罩长40~100mm,为了便于操作,喷嘴和拖罩可做成一体,视焊件厚度而定,薄的焊件拖罩短些,厚的拖罩则要长些。
焊接直缝用平的拖罩,环缝用弧形拖罩,其结构示意图如下图所示。
氩气由进气管进入分布管,分布管靠近进气的一侧钻有直径0.8~1.0mm小孔,孔距10mm左右。
氩气经不锈钢网或多孔板进入保护区,多孔板厚0.8~1.0mm,孔径1.0mm,孔距8~10mm。
不锈钢网或多孔板起到类似气筛作用。
网或多孔板到焊件的距离10~20mm,以保证保护效果。
应注意保护焊缝背面,钛密度小,熔池表面张力大,焊漏的可能性比钢小,只要保护良好,容易获得良好的背面焊缝成形。
在多数情况下,背面保护可以采用类似拖罩的结构。
为加强冷却可采用纯铜背面垫板,垫板有凹槽,槽深2mm左右,宽3~8mm,视板厚而定,槽下有通气孔,孔径1.0mm,孔距10mm,通氩气以实现背面保护。
焊接拖罩结构示意图例有年产24万吨尿素设备中的CO2汽提塔在高温、高压和腐蚀条件下工作,衬里材料为TA1工业纯钛,厚5mm和10mm。
采用自动等离子弧焊进行焊接。
采用水冷保护滑块进行后拖保护,其优点是冷却效果好,可缩短高温停留时间,和提高保护效果,氩气用量还能比一般拖罩节省40%。
4、焊接方法钛材一般采用钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊的方法进行焊接,其中钨极氩弧焊一般用于薄板焊接,手工钨极氩弧焊采用了氩气保护,合金元素基本没有烧损,焊缝结晶组织较细,热影响区最窄,接头性能好。
钨极氩弧焊分为敞开式焊接和箱内焊接,它们又各自分为手工焊和自动焊。
敞开式焊接即普通氩弧焊,它靠焊炬喷嘴、拖罩和背面保护装置通以适当流量的氩或氩氦混合气,将焊接高温区与空气隔开,以防空气沾污焊接高温区。
钨极氩弧焊具有以下优点:①氩气能有效地隔绝周围空气,它本身又不溶于金属,不和金属反应,钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用,因此,可成功地焊接易氧化、氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。
②钨极电弧稳定,即使在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧,特别适用于薄板、超薄板材料焊接。
③热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入容易调节,可进行各种位置的焊接。
④由于填充焊丝不通过电弧,故不会产生飞溅,焊缝成形美观。
钨极氩弧焊也具有以下缺点:①熔深浅,熔敷速度小,生产效率较低。