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工业纯钛TA2的焊接

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2018-04-14 | 浏览:271 ]

工业纯钛 TA2,板材标准号:GB/T3621-2007 (钛及钛合金 板材),适用于350℃以下工作的零件,虽然强度较低,但由于塑韧性较好,抗腐蚀性能优良,特别是低温冲击性能好,而且可焊性好,它作为一种新兴的有发展前途的有色金属 材料,逐渐在石油化工行业中得到越来越广泛的应用。

2 TA2基本特性及焊接特点

2.1 物理性能

纯钛TA2在退火状态下抗拉强度值较低,物理性能特点是熔点高、导热性差、比热容、密度比铁低。此外它还具有电阻率较大,线膨胀系数较小等特点。

熔点高、导热性差,焊缝及近缝区容易产生晶粒粗大,引起焊缝塑性及韧性下降,因此焊接时对焊接热输入应严格控制。

2.2 化学性能

钛材的化学性质活泼,易受气体等杂质的污染引起焊接接头脆化,随着温度的升高,钛吸收氧、氮及氢的能力也逐渐上升,加热250℃开始吸收氢,400℃开始吸收氧,600℃开始吸收氮,如纯钛在焊接过程中由于保护不当,引起焊缝中过量含有这些气体元素,一方面焊缝中容易形成气孔等缺陷的产生,另一方面势必引起焊缝强度显著提高,使塑性严重下降焊缝变脆。所以氧、氮、氢是钛的有害元素,因此, 焊接时对熔池及温度超过400℃的焊缝及热影响区(包括熔池背面)都要加以保护。此外碳元素对母材和焊缝性能亦有显著的影响,提高含碳量,塑性明显下降,我国技术条件规定,工业纯钛及钛合金母材含碳量应不大于0.1%,焊缝含碳量应不超过母材含碳量。

3 TA2的焊接工艺

3.1 焊接方法

前面已经分析过,钛材性质非常活泼,采用普通的手工电弧焊等焊接方法并不适用于钛材的焊接,应用最多的应该是钨 极氩弧焊。

3.2 焊前准备

焊前工头附近表面,特别是对接端面必须认真进行机械清理,然后用丙酮或酒精进行擦洗,同样焊丝在用前也必须用丙酮进行脱脂处理。

3.3 焊接材料

根据母材化学成分选择与母材同质的焊丝, 氩气纯度不应低于99.99%。

3.4 焊接工艺要点

焊接热输入不能太大,防止焊缝晶粒粗大导致焊缝性能下降,焊接过程中加强保护措施, 对处于400℃以上的熔池后部焊缝及热影响区,均应用拖罩进行氩气保护,焊缝背面也应采用相同措施。层间温度尽可能低,最好待前一层焊缝冷却至70℃以下,再焊下一层焊缝,防止过热。焊炬摆动幅度尽量小,防止熔池脱离氩气保护。焊接过程中注意焊接接头颜色的变化, 一般应保证焊接接头焊后成银白色。

4 焊接工艺评定试验

4.1 试验前准备

根据材料采购情况及焊接工艺评定试验要求,采用8mm TA2板材进行试验,填充材料采用与母材等质的焊丝ERTA2ELI Ф3mm焊丝符合NB/T47018.7-2011《承压设备用焊接材料订货技术条件》第7部分的要求,试板加工坡口尺寸型式如附图所示。

4.2 焊接工艺参数及要求

焊前用丙酮清洗坡口两侧50mm范围内的油等污物,保证装配间隙与对口错边量,焊丝用丙酮进行清洗去油脂,焊接时喷嘴气体流量15 ~20L/min,背侧拖罩保护氩气流量20~25L/min,焊接完成后拖罩保护流量20~25L/min,焊接过程中控制层间温度≤70℃,焊接工艺参数见附表。

4.3 无损检测

焊后100%RT,符合JB/T4730.2-2005,Ⅰ级合格。

4.4 理化试验

焊接接头经过2个拉伸试验和4个弯曲试验, 均符合相关标准的要求。

5 结束语

TA2板材具有良好的可焊性,采用钨极氩弧焊,选择合适的规范,在有可靠的保护条件下,可以得到满意的焊接接头质量。