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純鈦電鍍槽焊接工藝及注意事項

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-8-29 19:06:50
是一種化學活性金屬,常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩定性和耐腐蝕性。在400℃以上高溫下,鈦與氮、氧、氫反應速度快,在空氣中的氧化過程很容易進行。(1)氧與氮的影響。氧與氮以間隙形式固溶于β-Ti、β-Ti中,使鈦晶格畸變,變形抗力增加,強度和硬度增加,塑性和韌性降低,使工件的冷彎性能降低,若不能有效保護焊縫及其高溫區域,導致焊縫脆化,在焊接時會產生氣孔和裂紋。保護氣體氬氣中的氧與氮的雜質含量增加,雖然能使焊縫硬度增加,但對焊縫質量的保證是不利的,應設法避免。(2)氫的影響。鈦中氫的含量增加,使得焊縫金屬的脆化轉變溫度升高,焊縫金屬沖擊韌性急劇降低,影響了焊縫和焊接接頭的力學性能,易產生冷裂紋。(3)碳的影響。碳以間隙形式固溶于a-Ti中,使強度提高,塑性下降。碳含量超出溶解度時,生成網狀分布的TiC,易引起裂紋。焊接時,工件及焊絲上的油污能使焊縫增碳。(4)冷卻速度的影響。鈦金屬的熔化溫度較高(1 725℃),導熱系數小,在焊接熱循環作用下,使得高溫口相晶粒長大,致使焊縫塑性下降;當冷卻速度較快時,又易形成不穩定的鈦馬氏體a′相,使焊縫變脆。因此,要嚴格控制冷卻速度,使焊縫的強度和塑性達到使用要求。(5)熱變形的影響。由于鈦的彈性模量小,約為碳鋼的一半,導熱系數比碳鋼小,線脹系數隨溫度升高而增加,在焊接中焊縫收縮與膨脹變形比鋼大。所以在鈦板焊接中要密切關注熱變形的防止與控制。
 
工業純鈦具有塑性韌性好、耐腐蝕、焊接性好和易于成形等特性,在化學工業領域得到廣泛應用。在承接鈦材電鍍槽的試制生產時,采用4 mm的工業純鈦板材進行焊接制作。為此,設計了鈦材電鍍槽的焊接工藝。由于4 mm鈦板焊接屬于新試驗,考慮到產品的焊縫形式,按照JB/T4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》要求,進行對接焊縫接頭和T形角焊縫接頭的工藝評定。試件材料選用與電鍍槽材質相同的TAl純鈦,規格為300 mm×125 mln×4.O mm,共4塊,其中2塊用于對接接頭,2塊用于T形角接頭。對于4 mln的鈦板焊接,若開坡口,增加焊縫面積,變形增大。制作試件時,采用了不留間隙雙面焊的方法。HG焊的焊絲選用與母材同牌號的TAl4直徑為1.5 mm的鈦絲;保護氣體選用氬氣,成分要求為:Ar≥99。9%、N≤O.01%、O≤O.005%、H2O≤O.07%;焊接時,對于對接接頭,不加填充焊絲,對于T形接頭,則雙面都加填充焊絲。
 
鈦板焊接的關鍵是400℃以上區域的保護,因為鈦在400℃以上即會與空氣中氧、氮等反應,影響焊接質量。影響氣體保護的因素有氣體純度、流量、噴嘴結構與尺寸、噴嘴到工件表面的距離以及附加保護裝置等,著重解決兩個主要問題。(1)氣體流量和噴嘴尺寸選擇:流量太小或噴嘴太大時,保護氣體不足,保護效果較差;但流量太大或噴嘴太小也不行,它會使噴嘴前的氣體層流破壞,影響焊縫質量。因此,選擇噴嘴尺寸和流量與焊接的板材厚度有關,選擇的原則是,在氣體保護區域面足夠覆蓋住高溫區域的情況下選用小尺寸噴嘴。通過對4 mm鈦板的焊接試驗,選用Φ16 mm的噴嘴,氣體流量為8~10 L/min,正面拖罩的氣體流量為10~12 T/min,反面拖罩的氣體流量為16-18 L/min。(2)保護拖罩的改進:鈦板焊接時,不僅要對熔化過程進行氣體保護,而且還要對尚處于高溫狀態的焊縫區進行氣體保護。由于鈦在400℃以上高溫下,即會與空氣中的氧、氮等快速反應發生氧化過程,影響焊接質量,故不但要對焊縫正面進行保護,而且也要對焊縫背面進行保護。在工作中,為節約氬氣,確保保護效果,保證焊縫質量,在拖罩使用中采取了兩項改進措施:一是實行拖罩與焊槍分離,改變拖罩與焊槍一起拖動的一般做法,避免了因操作抖動而影響低保護的可靠性。二是背面拖罩采用磁力吸緊、增加氣密性。
 
焊接操作工藝:(1)采用直線運絲法焊接,不作擺動,以保證焊縫寬窄高低一致。對于角焊縫,焊絲與水平板的夾角為40°-50°,指向接頭的夾角處,可避免產生咬邊、焊瘤和焊縫下垂等缺陷。(2)為了減小焊接變形和鎢極燒損,盡可能采用小的熱輸入,嚴格控制焊接工藝參數。除上述工藝評定試驗選定的參數外,鎢極直徑為2.5 mm,頭部磨成錐形,鎢極伸出長度為3~4 mm,噴嘴直徑為16 mm。(3)長焊縫焊接時,為了減小變形,可采用分段退焊或分段跳焊法焊接,以減小熱量集中輸入,減小焊接變形。(4)確保氣體保護效果,焊前提前送氣,焊后延時關氣是必不可少的。施焊前,打開送氣閥門,在焊接區正、背面拖罩內充滿保護氣體;焊接完成后,焊炬噴嘴中的氬氣在滅弧后10~15 s后關閉,正、背面拖罩內氬氣在滅弧后40~45 s后才能關閉。(5)在大面積平板焊接時,可用自動氬弧焊機,以提高工效。
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