钛管焊接工艺上课讲义

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

1.1.1.1 管材及配件材质IN17850 3.7025,3．7035,3．7055．其化学成分如下表：序号材料号牌号化学成分DINl7850 (级别) Ti C Fe N O H

1 3.7025 余量≤0.08≤0.20≤0.05 0.03～0.1

2 ≤0.013

2 3.7035 Ⅱ余量≤0.08≤0.25≤0.05 0.07～0.18 ≤0.013

3 3.7055 Ⅲ余量≤0.10≤0.30≤0.05 0.15～0.25 ≤0.013

1.1.1.2 管材规格：φ508×4.5，φ408×14，φ26.9×l.5,φ21.3×

2.6。

1.1.1.3 钛管工作条件；温度224℃，压力

2.5MPa，介质醋酸，溴化物。

1.1.1.4 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

1.1.

2.1 管道工程钛材焊接规范LON1015E

1.1.

2.2 钛管施工技术条件伍德公司标准

1.1.

2.3 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AWS A5．16一70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

3.0 mm铈钨极，其化学成分应符合如下要求：

成份%

牌号W CeO Fe2O3+Al2O3 SiO2 Mo CuO

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。

3.1.5.1 焊接工艺评定

在钛管正式施焊前，用φ252×14 TA2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ASME IX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) ≤2 V 50° 0～0.8 0～0.8 每侧50～100 ＜2 V 60° 0.5～2 1～1.5 每侧50～100

b电源种类和特性直流正接

c焊接规范壁厚mm ≤2 3～4 4～7 6～7 ＞7 焊接层数 1 1～2 2～

3 3～

4 4～

5 钨极直径mm 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 焊丝直径mm 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0 焊枪直径mm 10～12 16～20 16～20 16～20 16～