[发明专利]一种厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺，尤其涉及20mm以上钛材的焊接工艺。

背景技术

国内化工装置中常见的钛材设备壳体厚度一般在10mm左右，而且常规的焊接参数可以满足焊接要求。但是对于稍厚规格的钛材焊接，尤其是20mm以上的板材的焊接，其坡口形式、焊接参数、气体保护等工艺参数随着板材厚度的增加，差异较大。厚板钛合金焊接时，常规的坡口形式及焊接参数存在金属填充量大，焊后变形量以及残余应力大，总施焊遍数多易对焊缝的力学性能、工艺性能造成不良影响，施焊效率较低等问题。

传统的厚板钛材焊接坡口形式，如图1A“X形”、图1B“U形”、图1C“双U形”坡口，其中“U形”、“双U形”坡口加工难度大、加工周期长，且坡口间隙较窄，焊接难度较大；“X形”坡口则金属填充量过大。

钛在高温下会发生由致密的密排六方晶格的α钛转变为晶体粗大的体心立方晶格的β钛，导致焊接接头塑性下降，且钛材具有熔点高、热容量大和导热性差等特定，因此钛材焊接应采取尽量小的焊接线能量，焊接线能量E计算公式：(式中η-功率有效系数，U-焊接电压，I-焊接电流，V-焊接速度层间清理)，传统的钛材焊接工艺一般通过采取减小焊接电压(一般选取10～12V)、电流(一般选取110～150A)的措施来减小焊接线能量，虽然控制了焊接线能量，但焊接速度(一般为40～50mm/min)相应较低、焊接效率大幅降低，同时增加了施焊遍数即增加了产生缺陷的几率。

发明内容

针对上述现有技术的不足本发明提供一种厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺，使钛材手工氩弧焊焊接技术的适用范围进一步的扩大，特别是适于20mm以上钛材的焊接。

为达到上述技术目的本发明通过以下技术方案实现：

一种厚板钛材手工氩弧焊焊接工艺，包括以下步骤：

1)清理焊丝、坡口表面及坡口两侧；

2)坡口的加工，采用“双V形”坡口(如图2)，坡口下段角度取55～70°，坡口上段角度取30～35°；

3)确定焊接参数，进行焊接，其中电流160A～200A，电压12～16V、施焊速度70～80mm/min，施焊时按照正面焊接两遍、反面焊接两遍的焊接顺序交替进行，焊枪气体流量10～15L/min，焊缝的正面、正面后端、背面及热影响区部分都要同时采用氩气进行保护，保护气体流量20～25L/min，至焊缝及热影响区温度降至≤80℃停止通氩气。

本发明的有益效果：

本发明使钛材手工氩弧焊焊接技术的适用范围进一步的扩大，特别是适于20mm以上钛材的焊接。

本发明通过改进坡口形式和焊接工艺，实现了厚板钛材的手工氩弧焊焊接。改进后的坡口在保持易加工特性的同时使焊接金属填充量比传统“X形”坡口降低约30％，宽阔的根部焊接空间，降低了焊接操作难度、保证了焊接质量，提高了一次探伤合格率，经实例操作实现了单台设备所有焊缝一次探伤合格率达到100％；改进后的焊接工艺，施焊速度比传统工艺提高约60％，总体效率提高了约1.2倍，且合理的施焊顺序有效的减小了焊接应力的产生。

本发明坡口在“X形”坡口的基础上，根据理论计算分析及制图软件放样比较进行变径设计，坡口下段角度取55～70°，保证足够的焊接操作空间，防止产生未熔合、未焊透等缺陷，确保焊接质量；坡口上段角度取30～35°，有效地减小金属填充量，且改进后的坡口加工工艺难度要求较“U形”、“双U形”坡口大幅降低。

本发明通过计算比较，采取较大电流、电压、同时选择相匹配的较高施焊速度的措施来控制焊接线能量，在有效控制焊接线能量的同时，大幅提高了施焊效率。合理安排施焊顺序，在焊缝两侧交替均匀施焊，减小焊接应力。

附图说明

图1传统的钛材焊接破口形式；

图2改进后的钛材焊接破口形式；

图3施焊顺序示意图；

图4是实施例1的坡口形式。

具体实施方式

一种28mm钛材焊接工艺。设计坡口形式如图4所示，采用改进后的“双V形”坡口，下段坡口角度60°，厚度3～6mm；上段坡口角度30°，厚度7.5～10.5mm，组对间隙3±1mm。焊前的准备：

(1)将焊丝、坡口表面及坡口两侧20mm范围内进行清理，可根据表面污染程度选用合金刀头、不锈钢钢丝刷、乙醇清洗，施焊过程中严禁使用不锈钢丝轮再对焊缝进行清理。