浅谈如何防止钛材焊接中出现缺陷

浅谈如何防止钛材焊接中出现缺陷

前言钛及钛合金在我国石油、化工、航空、造船等工业方面，应用日益广泛。因钛及钛合金具有在酸、碱、盐等介质中抗腐蚀的优良性能。但是在焊接、生产上也带来了许多新的问题，其中较为普遍的，而又十分严重的就是焊接裂纹、气孔等。母材分析材质为-M，板厚δ＝3.0mm.机械性能：6b＝48—55kg/mm²，δ＝28—52%冷弯角α＝127°—155°杂质含量;Fé<0.13%Si<0.04%C<0.01%N<0.02%H<0.002%O<0.015%钛材的焊接特点钛材焊接过程中最主要的是焊缝的污染和热影响问题。焊缝只要受到小量的有害杂质污染，就会严重影响焊接质量。这是因为从熔融状态到凝固状态过程中，钛会吸收空气中的氧、氮、氢等气体，这些气体那怕是侵入极少量，也会使焊缝变脆。另外钛的导热系数小，熔点较高，焊接时易出现热量集中和在高温下停留时间长。导致金属钛过热，使熔合区晶粒粗大，因而降低了焊接接头的综合机械性能。为了防止裂纹、气孔等缺陷，所以对于钛的焊接，必须做好对钛焊件的清理和在焊接过程中进行惰性气体保护。还必须选择一个合理的焊接规范和良好的散热装置。钛塔盘对接的施焊钛塔盘φ2300x3,δ＝3mm，可以采用手工钨极氢弧焊焊接。电源采用NSA4——300型直流氩弧焊机，电源极性为直流正接。焊前准备δ＝3mm板，采用剪切下料，不开坡口。焊丝及焊件用酸洗，除去氧化以及吸气层。正式使焊前再用丙酮进行清洗。表面清洗完毕的工件压在背面保护槽上，严禁用铁器敲打焊口，装夹过程中的操作人员应戴清洁手套不能触摸焊口及焊口附近。工件装好后还必须对焊口进行一次检查和清洗。确认无油污、棉沙毛、赃物、指印等后，才可进行施焊。焊接材料氩气：氩气纯度应≥99.99%。焊丝：—M，φ2.5mm.点固装配对接焊缝的点固间隙取2.5—3.2mm，间隙太小会引起气孔，点固焊点应适当增加，以减小变形。焊接区的保护钛的化学活泼性很高，在高温下极易被空气中的氧、氮、氢污染而脆化，此时，保护好焊缝就是至关重要的问题，这样才能获得综合机械性能良好的接头。焊接区的保护部位包括熔池区，温度>400℃的正面和背面热影响区。熔池的保护是采用大喷咀氢弧焊枪。见图一温度>400℃的正面焊缝是在焊枪后面加拖罩来实现。见图二温度>400℃的背面焊缝是采用背面保护垫板（见图三）来实现的，采用铜护垫板是为了加速钛板的散热。形状复杂的焊缝，也应根据具体情况做不同形状的保护罩，保护相应位置。由于钛材导热系数小焊后变形大，故应将应焊接拼板压紧在背面保护垫上，以减小变形。焊接工艺参数焊接工件：—M，δ＝3mm板状对接焊接方法：手工钨极氩弧焊焊接形式：板状对接接头不开破口焊接电机：NSA—300型氩弧焊机电源极性：直流正接焊接电流：78—82A钨极直径：φ2.5mm焊接层次：正、反各一层焊丝：—Mφ2.5mm主喷嘴：φ14mm氩气流量：主喷嘴10—12升/分拖罩8—10升/分背面垫板3—5升/分焊接操作操作要点是正、背各区保护好的前提下，焊枪在工件上均匀移动，填加焊丝均匀。焊枪不作摆动。焊丝末端不得移出保护区，要在引弧板上引弧，尽量一次焊完一条焊缝，断弧后要继续通气保护直到焊缝金属温度降至400℃以下，喷嘴离焊件的距离尽量小些。待正面焊缝冷却到室温再焊反面焊缝，并且应是在焊道和热影响区均无氧化的情况下进行，焊丝与工件间夹角尽量保持最小夹角10-15°。焊缝的修补当焊缝表面有气孔，未熔合，未焊透，未填满等缺陷时，需要修补。若修补处没有氧化现象，可直接进行再熔烧和填充焊丝补焊，若修补处有氧化现象，则应去除所有氧化层后，再行补焊。.当焊缝出现裂纹、夹渣，焊接时造成的严重氧化等，则应将这些氧化的金属彻底铲除，并按焊接要求彻底清理，然后方可补焊。焊缝检验外观检查：通过外观检查可发现的缺陷有，表面气孔、夹渣、烧穿、未焊透、咬边、裂纹等及焊缝表面颜色，检查是用放大镜沿焊缝及两侧20mm宽范围内进行。根据焊缝的表面颜色，可以判断其焊接质量。机械性能检查按照工艺要求，先将焊板作机械性能试验：焊接试件的6s＝39-41kg/mm²、6b＝48-50kg/mm²，且断于热影响以外的母材，冷弯角a＝85°-90°，完全满足设计要求。通过钛塔盘的焊接，事