钛管的焊接知识
钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG焊接工艺。由于钛材具有特殊的物理化学特性,因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。
焊接时必须保证:(1)焊接区金属在250℃以上不受活性气体N,0、H及有害杂质元素C,Fe,Mn等的污染。
(2)不能形成粗晶组织。
(3)不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。所以,焊接过程须按合理的工艺,严格按工序质量管理标准,实行全过程的质量控制。使人、机、料、法各因素均处于良好的受控状态,从而在合理的工期内,保证钛管的焊接质量。
焊接设备
焊机:采用直流TiG焊机。焊机应保证优良的工作特性和调节特性,同时配备有完好的电流表和电压表。
焊炬:采用QS一75°/500型水冷式TiG焊焊炬。焊炬应具有结构简单,轻巧耐用,枪体严密,绝缘良好,气流稳定,夹钨捧牢固,适合于各种位置焊接的特点。
氩气输送管;采用半硬质塑料管,不宜用橡胶软管和其它吸湿材料。使用时应专用,不得与输送其它气体的管相互串用。氩气管不宜过长,以免压力降过大引起气流不稳,一般不超过30m。
焊接夹具:用奥氏体不锈钢或铜制管卡兰、锁紧螺栓等组对钛管及配件。应确保对钛管及配件有一定的夹紧力,以保证轴线一致,间隙均匀合适。
辅助设备及工具:氩气保护罩,磨光机,专用锉刀,不锈钢丝刷等。
焊接工艺
管道预制阶段
管道切割与坡口加工;管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工方法进行。加工时要用非污染介质洁净水进行冷却,以防氧化。加工工具应专用,并保持清洁,以防铁质污染。加工好的管口应保证表面平整,无裂纹、重皮等缺陷。切口平面最大倾斜度偏差不超过管径的1%。
表面清理:用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。用砂轮修整加工面,清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。
组对:将钛管、配件对准、夹好,轴线不得偏移,间隙均匀一致,并应防止钛管在装配中被损伤和污染。避免强制组对。定位焊采用和正式焊接相同的焊接工艺。
脱脂处理:用赛璐珞海棉沾无硫乙醇或无硫丙酮对所有焊接表面和坡口附近50mm内全部做脱脂处理,处理后的表面应无任何残留物。
焊接:应在有关标准规定的条件下进行
焊接工艺评定
在钛管正式施焊前,用φ252×14TA2管进行焊接性试验,在此基础上进行φ36×4,φ252×14垂直固定及水平固定位置的四项焊接工艺评定。焊接工艺评定宜在焊接试验室进行。试验前拟定了与工程施工实际相同的焊接方案,评定原则、要求、方法均按ASMEIX执行。评定合格的工艺参数如下:
a、坡口条件
管壁厚(mm)坡口形式坡口角度对口间隙(mm)钝边(mm)清理范围(mm)
≤2V50°0~0.80~0.8每侧50~100
<2V60°0.5~21~1.5每侧50~100
b电源种类和特性:直流正接
c焊接规范
壁厚mm≤23~44~76~7>7
焊接层数11~22~33~44~5
钨极直径mm2.02.02.03.03.0
焊丝直径mm2.03.03.03.03.0
焊枪直径mm10~1216~2016~2016~2016~20
电压V10~1212~1412~1412~1412~14
电流A40~7080~110110~140120~180120~180
焊速cm/min7.5~1010~1510~1510~1510~15
层间温度℃<200<200<200<200<200
线能量KJ/cm2.4~6.73.9~9.35.3~11.85.8~15.15.8~15.1
喷咀氩气l/min8~1212~1515~2015~2015~20
保护罩氩气l/min16~2525~3035~4535~4535~45
管内氩气l/min6~108~1510~2010~2010~20
氩气保护时间S30~60>60>60>60>60
保护区氩气充装系数21.821.821.821.821.8