现场钛管焊接要点简析

【前言】现场钛管焊接要点简析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。钛管的牌号为TA2，其化学成分见表1： 2、焊接特点 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...

摘要：钛是一种非常活泼的有色金属，与氧的亲和力很大。加工过程中对焊缝级热影响区的绝氧保护和环境清洁度、温湿度都有很高的要求。本文简要分析了钛管在现场焊接中应注意的一些要点，以供参考。

关键词：钛管焊接；现场施焊；操作要点

1、钛的特性

钛――是一种非常活泼的金属，与氧的亲和力很大。常温下钛金属表面与氧能生成致密的氧化膜，因为该层膜的存在，使得钛在常温下有很高的稳定性和耐腐蚀性。随着温度的升高，钛吸收氧、氢、氮的能力也随之增加，将使材料的塑形明显下降。因此，焊接时必须对焊缝及热影响区250℃以上高温区域使用拖罩滞后保护，并对管道内部进行充氩气保护，防止空气中的氧、氢、氮和水汽等污染。

钛金属中的含碳量的增加将降低材料的塑形和耐腐蚀性能，因此施工中必须避免母材和焊丝与碳钢材料的直接接触。

钛管的牌号为TA2，其化学成分见表1：

2、焊接特点

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。

(4)钛焊接容易产生气孔缺陷，焊接前必须清除焊丝、破口及附近母材表面上的水分、油脂、氧化物等。

因此，焊接过程须按合理的工艺，工序质量管理标准，实行全过程的质量控制。使人、机、料、法、环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。

3、焊接材料

3.1　焊丝

焊丝牌号为ERTi-2，选择焊丝应符合：

(1)焊丝的化学成分和力学性能应与母材相当；

(2)若焊件要求有较高的塑性时，应采用纯度比母材高的焊丝；

(3)焊丝在使用前要进行材质复验，检查出厂合格证和质量证明书；焊丝表面应清洁，无氧化色、无裂纹、和夹渣等缺陷。

3.2　氩气

工业高纯氩气，纯度不得低于99.99％，含水量小于50Mg／L氩气在使用前先检查瓶体上的出厂合格证。

3.3　钨极

选用φ2.0-φ2.4mm铈钨极。

4、焊接工艺

4.1　管道预制阶段

4.1.1　管道切割与坡口加工

管材切割应使用不锈钢专用切割片，再用不锈钢专用砂轮片加工成60°左右的坡口。加工工具应专用，并保持清洁，以防铁质等污染。加工好的管口应保证表面平整，无裂纹、重皮等缺陷。

4.1.2　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、灰尘和能与钛材起反应的杂物。

4.1.3　脱脂处理

用白色绸布沾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、风干。

4.1.4　焊前组对

将钛管、管件对准、夹好，轴线不得偏移，间隙均匀一致，夹具应采用不锈钢材质或在与钛管接触面铺垫橡胶垫的操作台，防止钛管在组队过程中被损伤和污染。避免强制组对。定位焊采用和正式焊接相同的焊接工艺。

4.1.5　焊接

应在有关标准规定的条件下进行。由于现场钛管壁厚均≤5mm，所以采用钨极直径为φ2.0；焊丝直径为φ2.0。具体焊接参数参照表2：

(1)焊接环境

钛管施工环境相对湿度不能大于60％、风速应小于2m／s、温度应高于15℃为宜。根据现场实际情况管道预制需在密封厂房内进行，在现场焊接固定口时，应根据需要搭设防雨、防风棚等措施保证焊接环境符合工艺要求(如图1)。

(2)层问清理与保护

对多层焊道，在下一层施焊前，首先检查表面氧化程度，按照4.1.2的方法用奥氏体不锈钢丝球进行表面处理或返修处理。

(3)焊缝表面酸洗钝化处理

钛材焊接后，经表面色泽检查(见表3)合格后须对焊缝和热影响区进行酸洗钝化处理。酸洗后必须立即用水彻底冲洗.以除去残留在焊件上的酸液。整个酸洗过程的温度应控制在40℃以下。

4.1.6焊接检验

所有焊缝均应进行外观、x射线照相、着色和压力试验等项检验，均应合格。本工程采用100％X射线照相检查，合格等级为JB／T4730-2005Ⅱ级合格。

4.2　管道安装阶段

经检验合格的预制管道按设计蓝图及安装质量要求进行管道安装。安装时不能将碳钢工具和支架与钛管直接接触，需用橡胶垫隔开。不能用强制方法固定钛管(焊接夹具应为：钛、奥氏体不锈钢或铜制管卡兰、锁紧螺栓等)。安装时的现场固定焊口，焊接工艺同预制管道时的工艺。焊工应是全位置焊接培训考试合格的焊工。

5、焊接质量控制

5.1　组对质量控制

组对时须将方向长度偏差、间距偏差、角度偏差、法兰相邻螺栓距离偏差、法兰面与管中心垂直偏差等，均应控制在规定的范围内。

5.2　施焊质量控制

焊接重点控制焊工、焊材、焊接工艺和焊接环境等几个主要环节。主要采取如下措施：

5.2.1　加强焊接区的保护

钛在250℃以上吸氢，400℃以上吸氧，600℃以上吸氮，这些元素的渗入将大大降低钛的力学性能。因此氩气对热态焊缝的保护是焊接接头质量优劣的关键因素。钛材管道的焊接保护都是通过管内通氩，管外用专门的保护罩来进行的。

管内充氩保护，一般采用分段充氩的方法。在焊口的两侧200～300nnn的地方，作好密封装置，封好充氩；部分较大直径的转动口焊接也可以采用加内拖罩的方式进行保护，以节约氩气；对安装固定口焊接，充氩比较困难，因为焊口两端距离较长，并且有弯头、三通等。充氩仍采用分段充氩方法。在该道焊缝组对前，就将密封垫片(由不锈钢夹板与胶皮组成，充氩管为软胶管，并联一根有一定强度的不锈钢丝)放置在管道内距焊口200～300mm处。待焊缝组对焊接完成后，将密封垫片取出即可。

5.2.2　加强焊工培训、现场管理

对于钛管的安装固定口的焊接，是现场施工的一个重要突破口。上岗焊工必须培训考试合格，在此基础上选出素质好、体力充沛的焊工进行全位置管道焊缝的焊接。现场管理人员也应做好现场的巡检工作，发现问题马上解决。

5.2.3　严格执行焊接工艺评定

由于钛材焊接的特殊要求和工艺特点，焊口多次受热会较大地降低材料的韧性，因此在焊接过程中要精心组织管理，严格执行工艺制度、最大可能地提高焊工的一次焊接合格率。尤其要消除过度氧化、裂纹、未溶合、未焊透、内凹、缩孔等缺陷。在整个焊接过程中要特别控制好层问温度、焊接线能量、焊材、焊接环境等工艺要素。由专人负责测量和记录工艺数据，专人负责保管和清理焊丝。

5.3　焊工焊接操作要点

(1)管道下料应用不锈钢专用切割片切割。割口处应用不锈钢砂轮片彻底打磨掉割口处的氧化部分1-2mm，加工成60°左右坡口后再用金属刮刀清理焊口(或使用合金磨头加工坡口)(图3)、用白绸布沾取丙酮洗净，风干、待焊(图2)。

(2)保持施焊环境及焊接机具的清洁。焊丝在使用前应用砂布将焊丝表面的锈迹等杂质清除干净后再用丙酮清洗(如图4)，待用。焊接过程中如需中断焊接，熄弧后应延长焊枪保护气体，并将焊丝受热端置于保护气体范围内，待冷却后方可断气，避免焊丝在高温时在大气中被氧化，若焊丝受热端被氧化，则应切去氧化段方可使用；再次焊接时应严格控制焊接层问温度，待焊件冷却至30℃左右时方可继续施焊，避免层问温度过高而引发焊接缺陷；引弧应避免在前次焊接收尾处，防止在引弧时焊枪保护气体不适而导致焊缝金属氧化，产生焊接缺陷。

(3)尾部保护的拖罩大小应以每边超出焊缝宽度不小于2cm为宜，拖罩内部应加200目的铜网，使拖罩中的气流均匀(如图5)。焊接结束时，应延迟拖罩保护，避免高温下焊接区被氧化。

(4)点焊应采用跟环焊相同的焊接工艺。必须焊透，加强气体保护。打底焊时应用不锈钢钢丝球彻底清除点焊位置的氧化层，并用丙酮清洗后方可施焊。盖面焊时，也应用不锈钢钢丝球彻底清除打底焊缝表面氧化层，并用丙酮清洗干净后方可施焊。

(5)施焊前，应确认管道内部空气是否完全将被置换。可以采用在焊口处贴一钛板，在钛板表面进行引弧，观察钛板背面是否被是否变色氧化。钛板背面无变色时，则说明管道内部空气己被完全置换，方可实施焊接。

(6)焊接过程结束时，应采用坡口边收弧的操作方式，避免在收弧时产生收缩气孔。如在收弧过程中发现明显的收缩气孔，应及时处理，以提高焊接质量的一次合格率。

5.4　焊接返修

(1)焊接返修应采用与管道对焊相同的焊接工艺和注意事项。

(2)焊接返修时，最好采用合金铰刀去除缺陷位置的焊缝金属，消除缺陷后用不锈钢钢丝球清理氧化层后用丙酮清洗焊口，待焊。

(3)焊接返修中的难点在于对管道的内部充氩保护。对于焊接缺陷位置管道两端有法兰阀门的返修的内充氩相对简单，如果在较长竖立管线上存在缺陷，则可运用靠近缺陷一段的下方充入氩气，利用氩气比重比空气大的特性进行充氩。但需确认氩气是否充至缺陷位置，方可进行补焊。