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鈦盤管的焊接
作者:    發布于:2019-02-24 16:28:13    文字:【】【】【
摘要:氬弧焊焊接鈦盤管時,采用合適的保護罩,可以有效使鈦盤管的高溫區處于富氬環境中,有效隔離空氣。由于鈦導熱系數低,需要長時間才能從高溫區冷卻下來,這樣既浪費了氬氣又降低了焊接效率,而鈦管焊接時采用管內水冷,既節省了氬氣又大大提供了焊接效率。

1. 鈦的焊接性分析 
鈦是一種活性金屬,常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持 高的穩定性和耐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高 溫下鈦與氧、氮、氫反應速度較 快,鈦在300℃以上快速吸氫, 4 0 0 ℃以上開始吸氧、吸氮, 600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧和氮溶于鈦中使鈦 的塑性和韌性下降,氫的溶入使 鈦的脆性增加,韌性急劇下降。 碳以間隙固溶于鈦中,使鈦強度 提高、塑性下降,碳含量超過溶 解度時就會生成硬而脆的TiC,呈網狀分布,易于產生裂紋。 此外,鈦的熔點高,比熱及導熱系數小,冷卻速度慢,焊接熱影響區在高溫下停留時間長, 高溫極易過熱粗化,造成接頭塑 性下降。從上述鈦的特性可以分析出 鈦的焊接性,要保證其焊接接頭 性能,應控制碳、氮、氧及氫等 元素的侵入,因此如何使鈦在高 溫范圍內保持清潔和處于被保護狀態是關鍵問題,同時控制焊接 接頭的溫度,避免過熱而影響焊 接接頭的性能。氬是惰性氣體, 既不與鈦形成固溶體,也不與其 他元素發生反應,因此鈦的焊接 適用于氬弧焊,但氬氣的純度應 很高,一般純度≥99.99%。
2. 焊前準備 
(1)焊接場地及環境 

施焊環境應該是潔凈、無煙、無塵, 獨立的區域。施焊環境的自然條 件為:風速≥1.5m/s,相對濕度 >80%,溫度<5℃,雨雪無防時不得施焊。如在鋼鐵作業的車間施焊,鈦材的焊接區應與鋼 鐵區隔開,并防止鐵粉及氣體等 有害雜質的污染;焊接時應遠離 通風口和敞開的門窗,場地應鋪設橡膠軟墊。 
(2)保護罩的制作 為了使鈦在高溫區(200℃以上)完全處于氬氣的保護下,必須制 作保護效果好又便于焊接操作的 保護罩。由于保護罩結構的好壞 直接影響焊接質量和焊接效率, 所以經過多次結構設計和焊接試 驗,最后確定保護罩采用所示的結構。另外氬的比重高于 空氣,因此保護罩制作時可以考 慮在保護罩上方留有操作孔。
(3)坡口加工 坡口應用機械加工,如使用坡口機、風 動內磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪 磨光片等工具加工坡口。坡口加 工時應慢速加工(或用冷卻水冷卻),防止加工時溫度過高。加 工后的坡口表面應平整、光滑, 不得有裂紋、分層、夾雜、毛 刺、飛邊和氧化色等,坡口表面 及其兩側30mm范圍內應呈銀白色金屬光澤。
(4)焊前清理 焊絲、坡口表面及兩側20mm范圍內應進行表面清理??筛鶕砻嫖廴境?度選用脫脂、機械清理或化學 清洗,機械清理時允許使用不銹 鋼絲刷。施焊前應用丙酮或無水 酒精等溶劑清洗坡口和焊絲,清 洗以后不得用手直接觸摸,并在 4h內及時施焊,過期未焊應重新清洗。清洗干凈的焊絲不得隨意 拋在地上,應放在潔凈的焊絲筒 內,以防再次污染。
3. 焊接
(1 )焊接工藝評定 
按N B/T47014—2011進行焊接工藝評定,焊接工藝評定所用 鈦管材料為TA 2 ,鈦管規格為 φ45m m×3m m。編制預焊接工藝規程時應以焊接可操作性和得 到優異的焊接接頭性能為原則。 為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿 足使用要求,焊接工藝評定試驗 時按預焊接工藝規程進行。所 用氬弧焊焊機型號為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬 (99.99%Ar)。焊接工藝評定試驗結果可知焊接工藝評

定試驗結果合格。
 (2)切片腐蝕試驗 
為驗證焊接接頭是否耐腐蝕,采用氬 弧焊焊接一個鈦管試件,蓋面焊時均為通水保護,其中中間一條 焊縫在焊接時特意不進行保護, 焊縫顏色呈黃色并部分帶藍色, 其余焊縫均為銀白色。然后對鈦 管試件進行切片取樣,取樣后用 30%硫酸(煮沸)侵泡24h進行 腐蝕試驗可看出,銀白色的焊縫有輕微腐蝕, 而金黃帶藍色的部位嚴重腐蝕,說明焊接時通水保護好的焊縫同 樣具有好的耐腐蝕性。
(3)鈦盤管的焊接 
焊接工藝評定試驗及腐蝕試驗結果合格后,才可以進行產品的施焊。 依據焊接工藝評定編制焊接工藝 規程,依據焊接工藝規程的參數 及要求進行盤管的焊接。由于盤 管較長,拼焊時較重,手工轉動 較難,因而將盤管放在可以轉動 的支撐輪上,焊接時可以轉動 焊。同時先采用7根直鈦管一組進行組焊后一道焊接,焊接時分 兩層,打底焊時管內通純氬氣進 行保護(先通氬10~15min,將管內的空氣排凈才可以焊接),焊 接處管外用保護罩進行保護,待 焊的焊口用膠帶密封住,第一個管口用膠帶密封并插入氬氣管通 氬氣,最后一個管口膠帶密封, 并打幾個小孔,以便排除空氣和 氬氣。所有焊口焊完打底焊后再進行蓋面焊,蓋面焊時管內通水進 行保護,注意水必須灌滿管內, 以防管內留有空氣,管外用保護 罩通氬氣。焊接時隨時控制鈦管 溫度保持在200℃以下才能脫離護。

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