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行業(yè)新聞

鈦板焊接技術(shù)及防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施

時間:2021-01-08

      鈦板焊接技術(shù)及防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施

1、氣體污染問題

 (1)做好焊前準備。嚴格清洗焊縫表面,杜絕氫、氧、氮的侵入。
       (2)選用精確的氬氣流量計以控制氣流量。氣體流量的選擇以達到良好的保護效果為準,氬氣流量大小對保護有著相當?shù)挠绊懀^大的流量不容易形成穩(wěn)定的氣流層,反而在保護區(qū)內(nèi)形成紊流,使有害氣體浸入熔池,使焊縫表面容易出現(xiàn)微裂紋。過小的氣流使保護不到位,達不到保護效果,拖罩中的氬氣流量不足時,焊縫呈現(xiàn)出不同的氧化色澤。
       (3)加強焊縫保護。焊接時,不得將焊絲端部移出氬氣保護區(qū);斷弧及焊縫收尾時,要繼續(xù)通氬氣保護,直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到100℃以下時方可移開焊槍。
       2、焊接接頭裂紋問題
      鈦焊接時,焊接接頭產(chǎn)生熱裂紋的可能性很小,這是因為鈦及鈦合金中S、P、C等雜質(zhì)含量很少,由S、P形成的低熔點共晶不易在晶界出現(xiàn),加之有效結(jié)晶溫度區(qū)間窄小,鈦及鈦合金凝固時收縮量小,焊縫金屬不會產(chǎn)生熱裂紋。
       鈦焊接時,熱影響區(qū)可出現(xiàn)冷裂紋,其特征是裂紋產(chǎn)生在焊后數(shù)小時甚至更長時間。經(jīng)研究表明這種裂紋主要是碳、氫的影響及過快的冷卻速度所致。防止這種延遲裂紋產(chǎn)生的辦法,主要是減少焊接接頭氫、碳的來源,焊前對焊縫區(qū)域進行保護清理,防止有害雜質(zhì)玷污。
       其次,應(yīng)嚴格控制層間溫度。在保證熔合良好的前提下,盡可能采用低熱輸入量施焊,即降低熔合比。
       采用小直徑焊絲、低焊接電流、窄焊道技術(shù)、快速焊。冷卻速度控制在100℃/s左右最好。
      3、焊縫中的氣孔問題
      氣孔是鈦板焊接是比較容易產(chǎn)生的缺陷,主要原因是由于氫影響的結(jié)果。板材、焊材表面不干凈,操作者手套上的水分、油脂,角磨機磨下的沙粒、飛塵等都是氫的來源。焊縫金屬形成氣孔主要影響到接頭的疲勞強度。
       防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施主要有:
      (1)保護氖氣要純,純度應(yīng)不低于99.99%,導(dǎo)氣管應(yīng)用增強塑料管,不能用橡膠管。
      (2)徹底清除焊件表面、焊絲表面上的氧化皮油污等有機物。
      (3)對熔池施以良好的氣體保護,控制好氬氣的流量及流速,防止產(chǎn)生紊流現(xiàn)象,影響保護效果。
      (4) 正確選擇焊接工藝參數(shù),增加熔池焊縫金屬停留時間,使氣泡逸出,可有效地減少氣孔。
      (5)焊接時采用小的熱輸入,最好采用脈沖氬弧焊,既可改善接頭塑性,減小過熱和粗晶、減小變形,又可增加了熔深,減小了氣孔的產(chǎn)生。
       4、焊前準備
       在鈦材的焊接現(xiàn)場最好單獨劃分出一塊區(qū)域,非專業(yè)人員不得入內(nèi),以保護該區(qū)域的潔凈,所有施焊人員應(yīng)穿干凈工作服,戴針織手套或薄羊皮手套,不能戴棉線手套,進入罐內(nèi)施焊,鞋要套上鞋套。
       坡口及其兩側(cè)各50mm以內(nèi)的內(nèi)外表面及焊絲表面應(yīng)清除油污,并用細銼奧氏體不銹鋼絲刷、銑刀等機械方法清除氧化膜、毛刺和表面缺陷,清理工具應(yīng)專用,并保持清潔;經(jīng)機械清理后的表面,焊接前應(yīng)使用不含硫的丙酮或乙醇進行脫脂處理,嚴禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶劑,不得將棉質(zhì)纖維附于坡口表面。根據(jù)技術(shù)要求,焊前對施焊環(huán)境作了“菲繞琳”試驗,在焊縫周圍做了“鐵離子”污染試驗,經(jīng)試驗合格后才進行施焊。
       清洗質(zhì)量的好壞會直接影響到焊接裂紋的產(chǎn)生,清洗質(zhì)量不好時,會在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層,導(dǎo)致焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生,因此清洗時要注意以下幾點:
      ①先采用酸洗。酸洗液為2%~4%HF+30%~40%HN03+H20(余量)。最后用清水沖洗干凈并吹干,臨焊前用丙酮或酒精擦洗。
        ②焊絲在酸洗后一般需要進行脫氫處理,焊前再用丙酮脫脂。
        ③嚴禁使用氧化物脫脂。
        ④清洗時不得戴橡皮手套,以免橡皮和脫脂溶劑發(fā)生反應(yīng)使焊縫產(chǎn)生氣孔。
        ⑤清洗后的焊口
        必須馬上焊完,不宜久放(一般不得超過4h),否則需要按前面步驟重新清洗。
        鈦材焊接時用的保護罩是十分重要的。一個技能嫻熟的焊工,沒有一個好的保護罩,即使焊縫焊得再漂亮,焊后全部氧化變色,這道焊縫仍舊是不合格的,而且要報廢。
       5、鈦手工鎢極氬弧焊操作要領(lǐng)
       1)手工氬弧焊時,焊絲與焊件間應(yīng)盡量保持最小的夾角(10~15°)。焊絲沿著熔池前端平穩(wěn)、均勻的送入熔池,不得將焊絲端部移出氬氣保護區(qū)。
       2)焊接時,焊槍基本不作橫向擺動,當需要擺動時,頻率要低,擺動幅度也不宜太大,以防止影響氬氣的保護。
       3)斷弧及焊縫收尾時,要繼續(xù)通氬氣保護,直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到100℃以下時方可移開焊槍。
      4)清洗質(zhì)量的好壞會直接影響到焊接裂紋的產(chǎn)生,清洗質(zhì)量不好時,會在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層,導(dǎo)致焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生。
       6、工藝參數(shù)的選擇依據(jù)
       1)焊接電流如采用大電流,焊接時非常的順暢,但焊縫的晶粒粗大,性能差,焊縫周圍易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。所以應(yīng)控制焊接電流上限,在確定蓋板角焊縫的電流時第1遍自熔,第2遍加絲,焊接電流為130-140A。
       2)電弧電壓選擇電弧電壓實際上就是選擇電弧的長短,常用的氬弧焊機沒有電壓選擇鈕,應(yīng)盡量使電弧短一些,以控制電弧電壓在14-16V之間。
       3)焊接速度鈦材在焊接時的導(dǎo)熱性很差,電流和速度要匹配好,否則熔合不好。經(jīng)試驗,焊接電流在130-140A時,焊接速度為160-170mm/min較合適。
       4)氬氣流量的確定

鈦在焊接時熔池后面的焊縫區(qū)100mm內(nèi)(包括焊縫和熱影響區(qū)正反面)全部要在氬氣保護氛圍內(nèi)進行冷卻,否則焊縫就要氧化變色,使性能下降。經(jīng)現(xiàn)場試驗調(diào)整,最終確定的氬氣流量為:噴嘴10-11L/min、托罩12-13L/min、背面3-5L/min。
       5) 鈦板氬弧焊選用具有下降外特性、高頻引弧的直流氬弧焊電源,鎢極端部應(yīng)修磨成圓錐形,采用水平轉(zhuǎn)動平焊。焊炬應(yīng)提前送氣,熄弧時應(yīng)采用電流衰減裝置和氣體延時保護裝置,延遲遞氣時間不少于15秒,避免焊縫遭受到氧化、污染。
       7、裝配
       為了減少焊接變形,焊前需進行定位焊,定位焊縫應(yīng)采用與正式焊接相同的焊接材料及焊接工藝,即所用的焊絲、焊接工藝參數(shù)及氣體保護條件應(yīng)與焊接接頭焊接時相同。焊前清除焊絲表面和焊接坡口及其兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的氧化層、油污、水分、銹蝕等,且應(yīng)由合格焊工施焊,定位焊焊在基層焊縫上,焊縫長度宜為10一15mm,間距為100-150mm,高度不應(yīng)超過壁厚的1/3。間隙0-1mm,鈍邊0-1.0mm。
       焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣及氧化變色等缺陷,當發(fā)現(xiàn)缺陷時應(yīng)及時消除。

(來自全國能源信息平臺) 

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