纯钛工业管道TIG焊接实践.pdf

耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 摘要 通过对纯钛进行可焊性分析 发现其焊接的主要缺陷是接头污染 接头变脆和气孔 明确了焊接 过程的控制关键是焊接过程的保护 焊前清理以及控制线能量 针对以上控制要点了进行了细致的阐 述 提出了 全过程 全方位 动态的全 面保护 理念 并且通过对不同的焊接工艺进行试验 找出避免 钛氧化污染的最佳参数 从而针对马钢合肥公司炼铁厂焦化车间煤气净化系统改造项目的纯钛工业管 道制定了合理的工艺 实践证明 该工艺收到了良好的效果 关键词 钛 焊接 保护 中图分类号 栽郧源缘苑援远 文献标识码 月 文章编号 员园园员原圆猿园猿穴圆园员园雪园猿原园园怨源原园猿 第源园卷 第猿期 圆园员园年猿月 灾燥造援源园 晕燥援猿 酝葬则援圆园员园耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 王志强 穴马鞍山钢铁股份有限公司修建工程公司 安徽马鞍山 圆源猿园园猿雪 栽陨郧憎藻造凿蚤灶早燥枣责怎则藻贼蚤贼葬灶蚤怎皂蚤灶凿怎泽贼则赠责蚤责藻造蚤灶藻 宰粤晕郧在澡蚤鄄择蚤葬灶早 穴酝葬葬灶泽澡葬灶陨则燥灶驭杂贼藻藻造悦燥皂责葬灶赠蕴贼凿援袁酝葬蒺葬灶泽澡葬灶圆源猿园园猿 悦澡蚤灶葬雪 粤遭泽贼则葬糟贼院栽澡则燥怎早澡贼澡藻葬灶葬造赠泽蚤泽燥枣憎藻造凿葬遭蚤造蚤贼赠燥枣贼澡藻贼蚤贼葬灶蚤怎皂 蚤贼泽皂葬蚤灶凿藻枣藻糟贼泽葬则藻贼澡藻责燥造造怎贼蚤燥灶燥枣憎藻造凿藻凿躁燥蚤灶贼泽 遭则蚤贼贼造藻葬灶凿泽贼燥皂葬贼葬 躁燥蚤灶贼泽 贼澡藻噪藻赠燥枣憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽糟燥灶贼则燥造蚤泽贼澡藻责则燥贼藻糟贼蚤燥灶燥枣贼澡藻憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽 糟造藻葬灶蚤灶早葬灶凿糟燥灶贼则燥造造蚤灶早造蚤灶藻藻灶藻则早赠遭藻枣燥则藻憎藻造凿蚤灶早 枣燥则贼澡藻葬遭燥增藻糟燥灶贼则燥造责燥蚤灶贼泽 蚤贼贼葬噪藻泽凿藻贼葬蚤造藻凿藻曾责造葬灶葬贼蚤燥灶 葬灶凿责怎贼泽枣燥则憎葬则凿 义贼澡藻憎澡燥造藻责则燥糟藻泽泽 糟燥皂责则藻澡藻灶泽蚤增藻 凿赠灶葬皂蚤糟葬灶凿枣怎造造 责则燥贼藻糟贼蚤燥灶义 糟燥灶糟藻责贼 遭藻泽蚤凿藻泽 蚤灶燥则凿藻则贼燥枣蚤灶凿燥怎贼贼澡藻遭藻泽贼责葬则葬皂藻贼藻则泽燥枣葬增燥蚤凿蚤灶早贼澡藻责燥造造怎贼蚤燥灶燥枣贼蚤贼葬灶蚤怎皂燥曾蚤凿藻 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼泽憎藻则藻 皂葬凿藻枣燥则凿蚤枣枣藻则藻灶贼憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽藻泽 贼澡藻则藻枣燥则藻 则藻葬泽燥灶葬遭造藻责则燥糟藻泽泽憎葬泽皂葬凿藻枣燥则贼澡藻贼蚤贼葬灶蚤怎皂蚤灶凿怎泽贼则赠责蚤责藻造蚤灶藻燥枣早葬泽责怎则蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 泽赠泽贼藻皂则藻糟燥灶泽贼则怎糟贼蚤燥灶责则燥躁藻糟贼蚤灶糟燥噪蚤灶早憎燥则噪泽泽澡燥责燥枣蚤则燥灶责造葬灶贼燥枣匀藻枣藻蚤 酝葬葬灶泽澡葬灶陨则燥灶驭杂贼藻藻造糟燥皂责葬灶赠 憎澡蚤糟澡则藻糟藻蚤增藻泽早燥燥凿 则藻泽怎造贼泽贼澡则燥怎早澡贼澡藻蚤皂责造藻皂藻灶贼葬贼蚤燥灶援 运藻赠 憎燥则凿泽院贼蚤贼葬灶蚤怎皂曰憎藻造凿蚤灶早曰责则燥贼藻糟贼蚤燥灶 收稿日期院圆园员园原园员原圆员 作者简介院王志强穴员怨缘源 雪 男 贵州贵阳人 高级工程师 主 要从事冶金设备检修与安装的研究工作 园 前言 圆园园怨年马鞍山钢铁股份有限公司修建工程公 司承担了马钢合肥公司炼铁厂焦化车间的煤气净 化系统改造项目 其中工业纯钛管道直径从阅晕缘园 到阅晕源园园共愿种规格穴焊管雪 管道壁厚为猿皂皂和 源皂皂 共有圆园园个焊口 焊缝 长度约 苑园皂 通过前期 焊接工艺评定 在焊工培训和模拟施焊的基础上 制 定了一套合理的焊接工艺 对保证焊接质量起到了 关键性作用 通过实践证明 该工艺效果良好 员 钛的可焊性分析 钛是较为贵重的金属 与其他金属相比 其比 强度高 抗腐蚀性能和耐热性能优良 钛的熔点为 造远愿愿益 密度较小穴源援缘员早辕糟皂猿雪 约为铁的远园豫 电阻 率大 导电系数约为铜的猿援员豫 钛和铝一样 无磁 性 在可焊性方面 纯钛的可焊性较好 优于不锈钢 或铝等材料 焊接区的塑性尚可 其焊接的主要问题 是接头污染 接头变脆和气孔 这是由于钛处于高温 大气中时 与氧 氮 氢等元素有很强的亲和力穴钛 从圆缘园益开始吸氢 从 源园园益开始吸氧 从 远园园益开 始吸氮雪 一旦保护不好 在焊接过程中很容易吸入 空气中的这些气体 使硬度增加而变脆 钛在源园园益 以上的大气中 其表面会氧化变色 造成污染 有时 在收弧处还会产生气孔 氩气中的杂质气体与钛的 硬度的关系如图员所示 钛变色的程度和硬度的关 系如图圆所示 圆 焊接质量控制要点 根据以上分析 结合工艺评定和模拟焊接过程 94窑窑 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 的经验 可以认为 焊接过程的保护 焊前清理以及 控制线能量是解决钛焊接问题的关键 圆援员 焊接过程的保护 钛的焊接保护是个特殊问题 是贯穿整个焊接 的首要问题 这个问题解决起来非常复杂 既要考 虑到气体纯度 工件形状和保护时间 又要重视保 护装置的设计 任何一个环节的忽疏都会导致前功 尽弃 穴员雪气体的纯度 一般采用惰性气体氩气和氦气进行保护 由于 氦气价格高且难以制取 所以通常采用氩气作保护 气体 氩气纯度必须达到怨怨援怨怨怨豫以上 且瓶中压 力不得低于园援怨愿酝孕葬 穴圆雪全过程 全方位 动态的全面保护 全过程即不仅贯彻整个焊接过程且要保证有 通气清理 提前通气 滞后通气等 而且要一直保持 到圆园园益为止 全方位即焊道的正反面均要兼顾 动 态保护是指既要考虑到对工件和焊道进行保护 又 要考虑焊枪施焊过程的流动保护 穴猿雪合理设计保护装置 保护装置应根据接头的种类或坡口形状等情 况来制作和使用 圆援圆 焊前清理 对工件的清理应在采用金属刷或刮刀清理接 头边缘区员缘耀圆园皂皂的基础上 再用酒精 丙酮进 行除油处理穴不能使用产生三氯乙烯等氯化物蒸气 的溶剂雪 焊丝在酸中冲洗至呈银白色光泽后用流动 的清水中洗净 焊前再用丙酮或酒精擦净 圆援猿 控制线能量 工业纯钛熔点较高 导热差 比热溶小 线能量 大时 冷却慢 易使晶体粗大 塑性降低 线能量小 时 冷却快 又会出现琢 相穴钛马氏体雪 塑性也下 降 且熔深太浅 因此 针对本项目钛管在保护方法 及其他条件相同的情况下 做了怨组不同电流施焊 的焊口进行了试验和对比 试验结果如表员所示 猿 焊接工艺 针对本项目的钛管制定了如下工艺和要求 猿援员 焊接材料的选择 根据工业纯钛的物理 化学性能和特点 焊接 方法在现场采用栽陨郧焊接 焊接电源选择直流 接 法为直流正接 为了保证焊缝与母材等强 焊丝的 选择原则上采用与母材化学成分相同的纯钛材料 本项目中母材的材质为栽粤圆 故焊丝也选择栽粤圆 直径为渍圆援缘皂皂 保护气体采用高纯度氩穴富氩粤则 怨怨援怨怨怨豫雪 猿援圆 管道坡口制备 管口坡口形式如图猿所示 坡口采用电动管口 坡口机进行加工 在切割过程中 注意不要使钛管 过热而变色 在坡口内外表面不小于圆园皂皂范围内 图员 氩气中的杂质气体与钛硬度的关系 图圆 钛变色程度和硬度的关系 表员 试验结果对比 电流陨辕粤 员缘园 员苑园 员愿园 员圆园 员缘园 员远园 怨缘 员员缘 员圆园 表面颜色 表面深蓝 金色 表面金紫 深黄 表面银白 浅黄 工艺试验 合格 结论 不可取 不可取 可取 生产与应用 王志强 纯钛工业管道栽陨郧焊接实践 第猿期 95窑窑 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 用砂轮和不锈钢丝刷打磨出金属光泽 然后用刮刀 修整坡口的毛刺和钝边 之后再打磨光滑 避免清 洗时挂丝 图猿 坡口形式 猿援猿 清洗 钛材的坡口及焊丝清洗质量好坏直接影响到 焊接质量 清洗质量不好 会在母材及焊丝表面上 生成一层灰白色的吸气层 导致焊接裂纹和气孔的 产生 清洗的步骤为 酸洗寅清水冲洗寅吹干寅焊前 脱脂 清洗完的焊口必须马上焊完 不宜久放 穴 一般 不得超过源澡雪 否则需要按前面的步骤重新清洗 猿援源 管口组对定位焊接 定位焊缝应采用与正式焊接相同的焊接材料 及焊接工艺 且应由合格焊工施焊 焊缝长度应为 员园耀员缘皂皂 高度不应超过壁厚的圆辕猿 焊点数应 根 据管径和壁厚确定 定位焊缝不得有裂纹 气孔 夹 渣及氧化变色等缺陷 当发现缺陷时应及时消除 猿援缘 焊接工艺参数 焊接工艺参数如表圆所示 猿援远 焊接操作要点 在操作过程中应严格执行以下操作要点 穴员雪焊前预先通氩气一段时间进行置换 可采用 明火检测法对焊口进行检查 确认管道内气体完全 为氩气后 再进行焊接 穴圆雪焊接过程中 不仅在焊枪中要有氩 气保护 在焊枪后面还需要增加一个通氩保护拖罩 同时在 管内要充氩保护 在焊接过程中 拖罩和喷嘴的距离 始终保持在圆园耀圆缘皂皂范围内 当焊接结束时 拖罩 保护不能立即结束 必须等焊缝温度降至圆园园益以 下 才能停止送气 穴猿雪钨极的伸出长度要短 以不妨碍看到熔池为 限 氩气流量要适中 过大的流量不容易形成稳定 的气流层 反而会在保护区内形成紊流 使有害气 体浸入熔池 另外 过大的气流使 得熔池冷却速度 加快 焊缝表面容易出现裂纹 过小的气流使保护 不到位 达不到保护效果 焊缝打底焊时 背面氩气 流量不宜过大 否则会影响正面保护效果 穴源雪采用短弧焊 快速焊 直线运把和填充焊丝 不能摆动焊把和焊丝 盖面时即使要摆动 也只能 作微幅慢速摆动 穴缘雪焊丝端部在焊接过程中不能脱离保护范围 否则焊丝端部会被氧化 如发现焊丝端部已经氧化 须将氧化部分去除然后才能使用 穴远雪焊接时 起弧和收弧点必须是在坡口内进 行 不得在母材上起弧和收弧 送丝的时候不能将 焊丝快速地一送一抽式移动 应当慢速 均匀地将焊 丝往熔池里面填 否则会造成气体紊乱 影响保护 效果 穴苑雪在焊接过程中 必须严格控制层间温度 每 焊完一层定要等温度降至室温时再继续下一层的 焊接 穴愿雪焊接施工现场须保持干燥 清洁 焊接时的 环境温度应控制在员园益以上 焊接区域没有过堂风 源 焊接检验 对于工业管道 焊接后按照图纸和郧月缘园圆猿远原怨愿 现场设备 工业管道焊接工程施工及验收规范 要 求进行检验 主要的检验项目有 外观检查 色泽检 查 无损检测和压力试验等 这里要特别强调的是 色泽检查 它是评估气体保护好坏的重要依据 当表 面呈银白色时 表示保护效果优 当表面呈金黄或 浅黄色时 表示保护效果良 当表面呈紫色时 表示 钛受到低温氧化表面受到轻微污染 可以接受 当表 面呈蓝色 灰色或灰白色时 表明钛受到高温氧化 表面受到重度污染 不能使用 缘 结论 通过以上工艺的实施 在此项目中外观检查 色泽检查 无损检测和压力试验均符合要求 为钛 及钛合金焊接积累了宝贵的经验 参考文献 眼员演郧月缘园圆猿远原怨愿 现场设备 工业管道焊接工程施工及验收 规范眼孕演援 眼圆演 米潭和男援钛及钛合金的焊接眼允演援宇航材料工艺 员怨愿园穴圆雪 眼页码不详演援 表圆 焊接工艺参数 母材 厚度 辕皂皂 焊接 层数 钨极 直径 阅辕皂皂 焊接 电流 陨辕粤 焊丝 直径 砸员辕皂皂 喷嘴 直径 砸圆辕皂皂 氩气流量匝辕蕴 皂蚤灶原员 焊把 拖罩 背面 猿耀源圆圆援源怨缘耀员圆园圆援缘员圆员员耀员缘圆园耀圆缘员园耀员缘 生产与应用 第源园卷 96窑窑 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建