制定焊接工藝是焊接生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)，其合理與否直接關系到裝備產(chǎn)品的性能和質(zhì)量、生產(chǎn)率以及制造成本等重要問題。焊接工藝應根據(jù)產(chǎn)品設計的技術要求和圖樣，結合現(xiàn)有的條件和經(jīng)驗進行制定，焊接工藝是關于焊接過程中的一整套技術規(guī)定，包括焊前準備、焊接材料、焊接設備、焊接方法、焊接順序、焊接操作的最佳選擇和焊后處理等步驟。立坤鈦業(yè)結合近10年的海洋工程領域用鈦合金管、鈦合金鍛件等材料的焊接方法、焊接材料、焊前準備和焊接保護等。給大家分享如下：

1、鈦及鈦合金的焊接方法

海洋工程鈦及鈦合金最常用的方法是鎢極氬弧焊。近年來，激光焊、電子束焊、等離子弧焊、電阻焊、釬焊和擴散焊也得到應用。制定工藝時可根據(jù)施焊鈦合金工件的形狀、尺寸、用途和組織狀態(tài)等情況而選定具體的焊接方法。

2、焊接材料

根據(jù)裝備或產(chǎn)品研制生產(chǎn)對焊接接頭性能的要求正確選擇焊接材料。一般情況下，可按有關規(guī)定選用相應牌號焊絲充當填充材。當遇到由于焊接中雜質(zhì)的影響而使得焊接接頭強度達標有余而塑性不足時，就要改用強度級或合金化程度較低的焊絲來焊接，以作調(diào)控。這種所謂“低匹配”焊接技術并不鮮見，成為鈦合金焊接特點之一。此外，保護氣體的純度等因素，如其雜質(zhì)含量是否超標等問題也要注意，需要制定檢驗其純度的操作程序。

3、焊前準備

焊前準備包括接頭、坡口形式和尺寸的選擇，焊前表面清理及工裝夾具選用等。

①接頭、坡口形式和尺寸鈦合金焊接接頭及坡口形式，與鋼結構的無多大差別，但設計時應考慮鈦合金熔焊特點。選擇坡口形式與尺寸時，應盡量減少焊接層次與填充金屬量，以降低焊縫的累積吸氣量，避免接頭塑性下降；盡可能不采用永久性墊板。接頭形式、坡口形式及尺寸可參考相關焊接標準。可采用氧-乙炔或等離子焰進行切割下料，加工坡口前要去除切邊的氧化層。坡口加工原則上采用機械加工。

②焊前表面清理焊接前，鈦合金待焊區(qū)及其周圍必須仔細清理，去除污物及氧化膜并保持工件干燥。

a.表面除油。

鈦合金表面除油方法有兩種：一種是用汽油、酒精或丙酮進行整體或局部擦拭除油；另一種是用上述方法除油后，再用化學清洗劑作進一步除油。化學除油液配方為：

氫氧化鈉20~50g/L、無水碳酸鈉不小于30g/L、磷酸三鈉20~30g/L、硅酸鈉3~5g/L。將零件浸人60~90℃的上述溶液中， 經(jīng)5~10min后， 用流動熱水沖洗， 然后用冷水沖

洗，最后用清潔、干燥、無油的壓縮空氣吹干。

b.表面酸洗。

鈦合金表面酸洗的目的是去除表面氧化膜。常用的鈦合金酸洗液配方及方法有：

硝酸40%、氫氟酸20%、水58%。在室溫下浸泡15~20min， 然后用水沖洗。

硝酸50~60mL、鹽酸200~250mL、氟化鈉45~50mL、水約724mL。浸泡時間約7min， 然后用水沖洗。

鹽酸250g、氟化鈉50g、水700g。浸泡時間10~20min， 然后用水沖洗或在上述溶液中處理。

去除厚氧化膜后，再放入硝酸(1份)、氫氟酸(1份)、水(3~4份)的溶液中進行光機

c.表面打磨。

鈦合金零件不能在氫氟酸溶液中沙蝕(清洗)時間大長，否則會吸氫。因此，為了去除較厚的氧化膜，可在酸洗前將坡口邊緣30~50mm處用直徑0.34mm的不圍內(nèi)刮削。

銹鋼鋼絲刷打磨干凈。若酸洗后仍不干凈，則可用硬質(zhì)合金刮刀在坡口邊緣10~20mm范圍內(nèi)刮削。

在清理鈦合金表面時，一些操作細節(jié)也不能忽視，否則可能會釀成焊接質(zhì)量問題，操作要點如下：不能戴橡膠手套，因為溶劑和橡膠手套中的某些成分反應后會使焊縫產(chǎn)生氣孔；

焊接區(qū)域禁用棉紗手套，以免棉絲殘留在被焊區(qū)；禁止用氯化物溶液脫脂，否則在使用過程中焊縫會產(chǎn)生應力腐蝕裂紋；清理后的工件及焊絲應放置在通風干燥處，且與鐵器隔離，防

止鐵離子污染；焊前不能用鐵器敲打焊件，否則在焊縫中會殘留多余鐵質(zhì)，產(chǎn)生鐵污染，致使焊縫滲鐵變脆；焊件清理后應盡快進行焊接或包裝好；最好將焊絲放在80℃烘干箱中烘

1h左右。

③熔焊用夾具

由于鈦合金比強度高，同類結構件采用鈦合金時，其厚度相對于鋼件要薄一些，且鈦合金彈性模量較小，焊接時變形相對要大些，因此焊接時盡可能采用專用夾具，這樣可以保證接頭的裝配精度，有效控制焊接變形。設計夾具時要注意氣體保護效果，并盡可能加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度。

4、焊接保護

鑒于鈦對空氣中的氧、氮、氫等氣體具有很強的親和力，要求對焊接區(qū)采取良好的保護措施，以確保焊接熔池、焊縫金屬及溫度超過350℃的熱影響區(qū)的正反面與空氣隔絕。這是鈦合金焊接工藝的一個重要步驟，包括正確選擇焊炬、拖罩、背面保護裝置以及合適的保護氣體和流量等。

5、焊接工藝參數(shù)選擇

選擇鈦合金的焊接工藝參數(shù)是制定海洋工程中鈦合金管/鍛件的重要內(nèi)容。這將在以后的技術資料中進行分享。

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