[发明专利]一种船舶及海洋工程用钛合金锚链及其焊接生产工艺

说明书

本发明涉及一种船舶及海洋工程用钛合金锚链及其焊接生产工艺，使用高强度钛合金棒材为原料，采用特殊的弯制和焊接工艺，且在链环焊接前放入横档，相比现有技术，本发明的生产工艺总体保证了锚链的成形精度和焊接质量，避免应力集中，同时焊后通过热氧化对锚链表面进行硬化处理可以提高锚链的耐磨性，进一步提高钛合金锚链使用过程中使用寿命，通过本发明工艺所制备的锚链能够满足海洋工程的更高需求。

技术领域

本发明涉及船舶及海洋工程领域，具体涉及一种船舶及海洋工程用钛合金锚链及其焊接生产工艺。

背景技术

锚链是连接锚和船体或海洋工程设备之间的链条，随着海洋资源的开发需求，海洋工程设备在不断发展，海洋工程对锚链的需求也在不断的增加；规格和强度级别更高的锚链也在不断开发和应用，大规格高强度锚链的焊口横截面直径大于40mm，R4级锚链要求抗拉强度大于860Mpa，而大规格高强度锚链的生产质量的要求也越来越高。

锚链按其生产方式可以划分为铸造锚链、锻造锚链和焊接锚链；焊接锚链因为其良好的质量和适中的制造成本而得到广泛的应用；目前，自动化程度高的闪光焊接方式已成现代高强度焊接锚链生产的主流形式，采用闪光焊接工艺生产步骤主要包含下料、加热、弯环、焊接、去刺和压档。

现有技术大多采用钢制锚链，不过，随着海洋工程设备的发展，钛合金因为轻质高强耐腐蚀的特性，在海洋工程中得到了广泛应用，在锚链领域具有较为迫切的应用需求；而现有的钢制锚链生产工艺，尤其是成型焊接和表面涂刷沥青防腐处理工艺并不适用于钛合金锚链；现有的闪光焊接工艺中，在进行弯环时是直接将钛合金的两端直接水平相对，两端面平行；而后续的闪光焊接工序中，直接施加水平方向的顶锻力实现端部的焊接，这种方式进行闪光焊接时，由于钛合金较低的弹性模量，使得顶端距离较长时在焊接时会发生较大的向外突出错边造成整个锚链的变形增大，同时端部存在较大的应力集中影响锚链的使用寿命，另外钛合金闪光对焊由于心部热输入量较大，产生粗大的初生α相，影响接头的强度从而降低了锚链的使用强度，闪光对焊不适用于钛合金锚链的制造。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种船舶及海洋工程用钛合金锚链及其焊接生产工艺，所述工艺能够保证钛合金锚链的焊接质量和尺寸精度，同时提高生产效率，减少端部错位及焊接变形，较少锚链环端部的应力集中的显现，还能够提高钛合金锚链的耐磨性，所制作的锚链能够满足R4级要求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种船舶及海洋工程用钛合金锚链的焊接生产工艺，包括如下步骤：

步骤一，下料：选择高强度的钛合金棒材作为原材料，所述钛合金棒材性能为屈服强度≥740MPa，抗拉强度≥ 840MPa，延伸率≥ 10%，断面收缩率≥30%；

步骤二，加热：采用加热炉或者感应线圈将涂有高温防氧化涂料的钛合金棒材加热到850-940℃，保温一定时间保证钛合金棒材芯部与表面温度接近，实现棒材完全热透；

步骤三，弯环：将加热后的钛合金棒材在弯环机构上进行弯环，在钛合金棒材要弯折的两个起始位置处设置弯心轴，先将钛合金棒材绕弯心轴弯折成底部水平的U形，再将U形的两侧边绕弯心轴向中间弯折，使钛合金棒材的两个端面相互靠近，当两个端面底部最小间隙为2-3mm、两个端面成底部不接触的V形的开口时停止弯折，即形成弯环；需要注意的是，由于钛合金本身具有较大的弹性回弹，因此弯制时需要向内过折弯约10-50%，以保证最终弯制的链环正面存在0-10°左右的弯折角；

步骤四，横档装配：将横档装配到链环中间位置，横档两端弧形截面与链环外圆良好契合，实现较为良好的贴合；

步骤五，链环焊接：对链环的两个待连接端面进行打磨和清理，加工出所需的焊接坡口，采用电弧焊接或者电子束焊接实现链环的闭合焊接，从而形成质量可靠的焊接锚链；

步骤六，横档焊接：对横档进行焊接，保证连接强度以及横档与链环之间的圆滑过渡；