淺談如何防止鈦材焊接中出現缺陷

前言鈦及鈦合金在我國石油、化工、航空、造船等工業方面，應用日益廣泛。因鈦及鈦合金具有在酸、堿、鹽等介質中抗腐蝕的優良性能。但是在焊接、生產上也帶來了許多新的問題，其中較為普遍的，而又十分嚴重的就是焊接裂紋、氣孔等。母材分析材質為-M，板厚δ＝3.0mm.機械性能：6b＝48—55kg/mm2，δ＝28—52%冷彎角α＝127°—155°雜質含量;Fé<0.13%Si<0.04%C<0.01%N<0.02%H<0.002%O<0.015%鈦材的焊接特點鈦材焊接過程中最主要的是焊縫的污染和熱影響問題。焊縫只要受到小量的有害雜質污染，就會嚴重影響焊接質量。這是因為從熔融狀態到凝固狀態過程中，鈦會吸收空氣中的氧、氮、氫等氣體，這些氣體那怕是侵入極少量，也會使焊縫變脆。另外鈦的導熱系數小，熔點較高，焊接時易出現熱量集中和在高溫下停留時間長。導致金屬鈦過熱，使熔合區晶粒粗大，因而降低了焊接接頭的綜合機械性能。為了防止裂紋、氣孔等缺陷，所以對于鈦的焊接，必須做好對鈦焊件的清理和在焊接過程中進行惰性氣體保護。還必須選擇一個合理的焊接規范和良好的散熱裝置。鈦塔盤對接的施焊鈦塔盤φ2300x3,δ＝3mm，可以采用手工鎢極氫弧焊焊接。電源采用NSA4——300型直流氬弧焊機，電源極性為直流正接。焊前準備δ＝3mm板，采用剪切下料，不開坡口。焊絲及焊件用酸洗，除去氧化以及吸氣層。正式使焊前再用丙酮進行清洗。表面清洗完畢的工件壓在背面保護槽上，嚴禁用鐵器敲打焊口，裝夾過程中的操作人員應戴清潔手套不能觸摸焊口及焊口附近。工件裝好后還必須對焊口進行一次檢查和清洗。確認無油污、棉沙毛、贓物、指印等后，才可進行施焊。焊接材料氬氣：氬氣純度應≥99.99%。焊絲：—M，φ2.5mm.點固裝配對接焊縫的點固間隙取2.5—3.2mm，間隙太小會引起氣孔，點固焊點應適當增加，以減小變形。焊接區的保護鈦的化學活潑性很高，在高溫下極易被空氣中的氧、氮、氫污染而脆化，此時，保護好焊縫就是至關重要的問題，這樣才能獲得綜合機械性能良好的接頭。焊接區的保護部位包括熔池區，溫度>400℃的正面和背面熱影響區。熔池的保護是采用大噴咀氫弧焊槍。見圖一溫度>400℃的正面焊縫是在焊槍后面加拖罩來實現。見圖二溫度>400℃的背面焊縫是采用背面保護墊板（見圖三）來實現的，采用銅護墊板是為了加速鈦板的散熱。形狀復雜的焊縫，也應根據具體情況做不同形狀的保護罩，保護相應位置。由于鈦材導熱系數小焊后變形大，故應將應焊接拼板壓緊在背面保護墊上，以減小變形。焊接工藝參數焊接工件：—M，δ＝3mm板狀對接焊接方法：手工鎢極氬弧焊焊接形式：板狀對接接頭不開破口焊接電機：NSA—300型氬弧焊機電源極性：直流正接焊接電流：78—82A鎢極直徑：φ2.5mm焊接層次：正、反各一層焊絲：—Mφ2.5mm主噴嘴：φ14mm氬氣流量：主噴嘴10—12升/分拖罩8—10升/分背面墊板3—5升/分焊接操作操作要點是正、背各區保護好的前提下，焊槍在工件上均勻移動，填加焊絲均勻。焊槍不作擺動。焊絲末端不得移出保護區，要在引弧板上引弧，盡量一次焊完一條焊縫，斷弧后要繼續通氣保護直到焊縫金屬溫度降至400℃以下，噴嘴離焊件的距離盡量小些。待正面焊縫冷卻到室溫再焊反面焊縫，并且應是在焊道和熱影響區均無氧化的情況下進行，焊絲與工件間夾角盡量保持最小夾角10-15°。焊縫的修補當焊縫表面有氣孔，未熔合，未焊透，未填滿等缺陷時，需要修補。若修補處沒有氧化現象，可直接進行再熔燒和填充焊絲補焊，若修補處有氧化現象，則應去除所有氧化層后，再行補焊。.當焊縫出現裂紋、夾渣，焊接時造成的嚴重氧化等，則應將這些氧化的金屬徹底鏟除，并按焊接要求徹底清理，然后方可補焊。焊縫檢驗外觀檢查：通過外觀檢查可發現的缺陷有，表面氣孔、夾渣、燒穿、未焊透、咬邊、裂紋等及焊縫表面顏色，檢查是用放大鏡沿焊縫及兩側20mm寬范圍內進行。根據焊縫的表面顏色，可以判斷其焊接質量。機械性能檢查按照工藝要求，先將焊板作機械性能試驗：焊接試件的6s＝39-41kg/mm2、6b＝48-50kg/mm2，且斷于熱影響以外的母材，冷彎角a＝85°-90°，完全滿足設計要求。通過鈦塔盤的焊接，事