钛材管道焊接的工艺

时间：2020-05-12

根据工艺要求及钛本身良好的性能，在国内很多的化纤工程，特别是在PTA装置中钛材管道被广泛地应用。但是钛在固熔状态下250度开始吸收氢，从400度开始吸收氧，从600度开始吸收氮，且随着温度的提高，其吸收能力也随之增强。当钛金属在吸收了一定数量的氧、氮、氢等气体杂质之后，其屈服极限和延伸率等力学性能将急剧下降。因此对钛的焊接要求很高，本文对钛焊接时常见的缺陷进行分析，制定了合理的焊接工艺，从而提高了钛管的焊接质量，保证了工程质量与进度。
钛材管道焊接的缺陷分析
1.1 气体等杂质污染倾向分析
常温下工业纯钛比较稳定，与氧生成致密的氧化膜具有高的耐腐性能。但在高温下其化学活性急剧增大，具有较强的吸收空气中氧、氢、氮等杂质的能力，降低焊接接头的塑性和韧性。在熔化状态下尤其严重。因此，焊接时对温度**过250度的焊缝和热影响金属(包括熔池背面)都要加以妥善保护。
1.2 粗晶倾向分析
由于工业纯钛的熔点高、导热性差，导热系数低，热容量小，电阻系数大，在焊接过程中，液态熔池金属具有尺寸大、高温停留时间长和冷却速度慢等特点。这种情况容易使焊接接头产生过热组织，晶粒变得粗大，脆化倾向明显。
1.3 焊接裂纹倾向分析
由于纯钛中硫、磷、碳等杂质很少，低熔点共晶难在晶界出现，而且结晶温度区窄和焊缝凝固时收缩量小等，所以很少会产生热裂纹。焊接纯钛时较易受到氧、氢、氮等杂质污染，当这些杂质含量较高时，焊缝和热影响性能变脆，在焊接应力作用下易产生冷裂纹。其中氢是产生冷裂纹的主要原因。氢从高温熔池向较低温度的热影响区扩散，当该区氢富集到一定程度将从固溶体中析出TiH。使之脆化;随着TiH。析出将产生较大的体积变化而引起较大的内应力。这些因素，促使冷裂纹的生成，而且具有延迟性质。
2钛材管道的焊接
2.1 根据对以上缺陷的分析，在现场一般选择钨极氩弧焊，使用电极为铈钨极，焊接环境必须清洁、干净。现场固定口焊接时，要求搭设临时防风棚。保护气体选用纯度在>99.999%以上高纯液态氩气。在焊接时采用特殊的保护装置一喷嘴加托罩，氩气从拖罩中喷出，用以保护焊接高温区域，拖罩的尺寸可根据焊缝形状、焊件尺寸和操作方法确定。焊件背面也需采用充氩保护装置。结构复杂的焊件由于难以实现良好的保护，宜在充氩一氦混合气的箱内焊接。
2.2 焊前的清理
焊接前应将焊丝和焊件表面的油污和氧化物清理干净，以防止焊缝增碳、氧、氢，使焊缝产生气孔和裂纹，并降低焊缝金属的力学性能。坡口必须用绞刀和金刚石锉刀处理去氧化膜、毛刺(因毛刺会导致产生气孔)，用丙酮连同焊丝一块擦洗干净。处理完氧化膜的坡口要求4h之内焊接，如果4h之内没有施焊，再施焊前必须重新处理氧化膜方能焊接。
2.3 钛管道的焊接操作要点
2.3.1 钛管焊接时焊缝间隙收缩量相对较大，坡口间隙要略微增大，坡口间隙宜为4mm，不留钝边。封底焊丝宜 2mm，封底焊丝直径太粗不易掌握。焊丝须酸洗后才可使用，也可用砂纸打磨再用丙酮擦洗后施用。
2.3.2 组对前，焊工必须戴洁净的手套，严禁用铁器敲打，铁的污染会降低力学性能和耐腐蚀性能，也不宜用胶皮锤，必要时可采用木锤。焊缝组对时，点固焊不能按点固不锈钢焊缝一样坡口两边搭桥。点固点要求和正式焊缝一样，焊缝内要求充好氩气才能点固焊，大口径管道可以用背面保护拖罩保护，点固焊完后，用绞刀将点固点两侧打出斜坡(或点固点尽量小)，以利接头，然后用高温可熔纸贴起。
2.3.3焊接时为防止弧坑缩孔、裂纹，焊接电弧宜用电弧衰减。焊接时全部采用氩弧焊，如果采用短弧焊，劳动量较大，故宜采用长弧焊接。
2.3.4 焊缝封底焊接前，应将管内空气置换干净后，再进行焊接。试验管道内充氩气是否合格。可采用加以下办法，把焊丝头放在焊缝上用氩弧焊烧一下(注意不要烧到焊缝坡口)，迅速放到管道里面，等冷却后拿出，焊丝头银白色为合格，可以正常焊接，变蓝色为不合格，须剪掉端部才可正常使用。
2.3.5 焊缝封底焊时，由于有保护气体托罩，焊枪摆动不方便、不灵活，容易出现内部焊缝凹陷、两边咬边、未熔合等缺陷。封底焊一般不容易出现塌陷。注意接头时一定把接头处用绞刀绞出斜坡，以利接头。打底层一般采用仰脸焊位置内填丝法，立、平焊部位外填丝方法进行施焊。仰脸焊接头掌握不好，容易出现内凹缺陷。焊接接头时待出现熔孔后再给送焊丝，前两滴可多给点焊丝，避免接头内凹，过后按正常焊接。拖罩气体流量宜为30~40L/min。
2.3.6 无论什么位置的焊接，钨极都要垂直于管子轴心，这样能更好地控制熔池的大小，而且可使喷嘴、拖罩保护气均匀地保护熔池不被氧化。根据保护拖罩长度情况，焊接长度一般100mm就应停止，等焊缝退去红色变银白色后，再继续施焊。观察焊缝颜色时不要拿开拖罩，也不宜从拖罩前方观察，观察时从拖罩后方为佳。层间温度要低于50度，用手摸着焊缝不烫手为宜，较好等焊口冷却后再焊接*二遍。急时可用冷风吹焊缝，或用湿布擦拭焊缝两侧，注意不能擦拭焊缝。
2.3.7焊接停止收弧时，要填满弧坑，焊枪和拖罩气体延时保护，避免焊缝在高温下被大气污染，使焊缝成为合格颜色。焊丝端部不能马上抽离保护区，否则，焊丝端部马上变色氧化，不能再继续使用。如再使用时，要用钳子剪去氧化端部方能使用。
2.3.8 收尾处打磨成斜坡状，焊至斜坡时，暂停给丝，先用电弧把斜坡处熔化成熔孔，迅速加焊丝，使焊缝封闭，注意焊到后半圈剩一小半时，应减小内部保护气体流量，以防止气压过大而使焊缝内凹。
2.3.9气体保护不好，容易出现气孔，和脆硬组织，发生脆断。焊缝和热影响区银白色为较佳，黄色为差，蓝色不合格。
3.采用以上方法焊接的效果采用以上方法在国内的多套PTA装置进行钛管道焊接，取得良好的效果，焊IZl外观多为银白色，有少量的淡黄色， 一次拍片合格率均在97%以上。

词条
词条说明
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