钛—不锈钢复合板制作反应釜焊接工艺

钛—不锈钢复合板制作反应釜焊接工艺

摘要通过对纯钛—1Cr18Ni9Ti不锈钢爆炸复合板制作反应釜的施焊经历，结合从事焊接一线积累的丰富经验及一定的工艺试验和理论知识，对该类复合板制作反

应釜的焊接工艺，制作中应注意的事项及采取的措施等均有一定的探索，给今后

制作该类反应釜的焊接积累和总结了一些宝贵经验和数据，具有一定借鉴意义。

关键词钛—1Cr18Ni9Ti不锈钢复合板反应釜焊接工艺

1.概况

某厂研发新产品工艺过程中，将原镍—不锈钢（1Cr18Ni9Ti）爆炸复合板制作反应釜，改为钛—不锈钢（1Cr18Ni9Ti）爆炸复合材料，遇到钛—不锈钢

（1Cr18Ni9Ti）复合板的焊接，根据研发提供的技术要求，在没有任何可参照的

工艺卡和工艺参数下，对该材质进行常规氩弧焊试验性焊接，发现其焊接性较差，焊口呈冷裂纹和片状氧化等缺陷，焊接失败。为保证焊接质量，按期完成该部件

的焊接工作。结合从事一线工作中积累的丰富经验及一定的工艺试验和理论知识，研究该部件钛—不锈钢复合板材的焊接工艺，并取得了较理想的成绩。

2.焊接工艺探索

2.1问题分析

2.1.1钛—不锈钢（1Cr18Ni9Ti）爆炸复合板材，国内仅有一家企业可以生产，其焊接工艺也由该企业所掌握。该件钛层2mm，不锈钢层8mm。

钛牌号和化学成分（GB/T3620-94）

钛的熔点：1668±4 ℃沸点：3290 ℃电阻率：（工业纯钛）

20 ℃.556nΩ.m热熔Cp=35.5J/(mol.k)

钛在高温下能与气体CO、CO2、水蒸气以及挥发性有机物反应，钛能够强烈

地吸收气体（O2、N2、H2）形成固熔体，钛在低于700 ℃时与氧作用生成很致

密的氧化膜，有保护作用，防止继续氧化，超过700 ℃时，氧化膜被破坏，氧化

作用迅速发生。

钛在空气中短时间加热的表面变色

由于钛的上述性质较为特殊，按照常规焊接氩弧焊施焊是失败的工艺。产生

了氢脆裂纹和片状氧化。经查阅资料，为防止钛被O2、N2、H2等气体污染，焊

接中及焊后，焊缝温度高于450o C时应采用氩气保护措施。

2.1.2焊接位置较复杂

该反应釜呈正圆锥台形，焊接中上下两道环形焊缝和一道立缝,总长约4米，

尤其封头处焊缝所处位置内部直径仅有φ600mm，距离小，可见度低，空气不流通，危险性大，给操作带来较大困难。

2.1.3焊接方案

该部件的焊缝采用钛—钨极氩气保护焊即TIG焊；不锈钢（1Cr18Ni9Ti）—氩

弧焊，两种材质的分离焊接，步骤：先焊不锈钢，后焊钛

2.1.4工装卡具

用紫铜方管制作环形、条形氩气保护器具，在其上均布φ0.8mm孔3000余个，以使氩气流量以30~60L/min保护钛层防止氧化，同时达到快速冷却焊缝的作用，减少焊接缺陷产生。

2.2焊接工艺探索

2.2.1焊接电流

焊接电流是影响焊接质量的关键因素之一，尤其对钛层2mm部分，焊接电

流控制在100~165A，焊接速度0.25~0.3m/min，氩气流量在内保护罩区为

10~14L/min，外拖罩区为9~15L/min,焊接电流依据焊接部位适当调整，并施以合

适的预热温度，这样有利于焊道间温度控制，从而减少和避免焊缝冷裂及氧化的

可能性。

2.2.2背面保护

由于氩弧焊未对焊口充氩保护，采用TIG焊,在工艺还不成熟的情况下,对背面焊口实行了强制性充Ar保护，确保了焊接质量。

3.焊接工艺及操作过程

3.1焊接工艺

3.1.1焊接方法为TIG焊，焊丝：钨铈电极氩气纯度≥99.99%

焊接设备:WSEPM500 直流氩弧焊机

3.1.2坡口制备、清理及组对

坡口的形式为单“V”型，组对前将内外壁焊道两侧15~20mm范围内的油垢等

清理干净，直至露出金属光泽，并用夹具使内壁平齐。

3.1.3工艺参数

预热：火焰加热温度<450℃；道间温度300~400℃

焊接电流及焊接速度

*

3.2焊接操作过程

由于是全氩弧焊，而且反应釜为高温、高压部件，对焊接质量要求很高，对

各种影响焊接质量的因素都应高度重视，具体的施焊中以下几点值得注意。

3.2.1防风

由于采用氩气保护气罩，所以焊接应在室内背光为宜，起到防风、防雨、防

日晒作用。

3.2.2坡口处理

TIG焊对坡口上的油、垢、水份、漆等特别敏感，一旦清理不干净，很容易

产生气孔。所以在施焊前内外壁焊道处清理干净尤为重要。

3.2.3定位焊

实践证明，反应釜在小径管口的焊接中，许多缺陷如未熔合、未焊透、气孔

等易出现，故应引起高度重视。该件采用专用卡具对管口点固焊，并使焊接工艺、预热温度与施焊时相同，对内外壁焊缝均施用Ar气保护。

4.束语

在用上述焊接工艺对钛—不锈钢复合板材制作反应釜的施焊。焊道平整光滑，达到了设计要求，填补了该复合材料的焊接工艺中的空白，也证明了焊接工艺的

合理及可行性。

参考文献

【1】稀有金属手册冶金工业出版社.1992

【2】焊接技术中国工程建设焊接协会 2002.No.2