[发明专利]一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法

说明书

本发明涉及焊接技术领域，具体公开一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法。所述钛钢复合板焊接方法，对钛钢复合板进行坡口设计；从钢侧进行双丝打底焊；双丝均采用铜基焊丝，从钛侧进行双丝焊，形成第一层过渡层；双丝分别采用铌基焊丝和钒基焊丝中的任意一种，从钛侧进行双丝焊，形成第二层过渡层；从钛侧进行多层双丝填充焊，直至填满钛复层坡口；从钢侧进行多层双丝填充焊，直至填满钢基层坡口。本发明提供的焊接方法，焊接工艺稳定，焊接效率高，焊缝成形好，焊接热输入低，过渡层隔离效果好，能够有效抑制脆性金属间化合物的生成和热影响区晶粒粗化，焊接接头残余应力和变形小，焊缝纯净度高，焊接接头性能好。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法。

背景技术

钛及其合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性能强等良好的物理化学特性，而高强钢具有优异的力学性能及较低的成本等特点，使得采用钛合金/高强钢异种金属复合板能够显著减轻结构重量，同时提高了结构的抗腐蚀性能，因此，钛钢复合板在石油、化工、核电、船舶等领域应用广泛，如电厂烟囱、石化设备容器、核电设备中冷凝器管板、真空制盐设备、海水淡化设备等。

然而，由于钛合金与钢的密度、线膨胀系数和热导率等热物理性能差异较大，在焊接钛钢复合板时容易产生较大的应力和变形，钛侧焊接热影响区晶粒长大显著，使接头塑性下降，同时，钛与铁的互溶性差，容易形成脆性的金属间化合物，从而严重降低接头性能，甚至产生裂纹，使得钛钢复合板的焊接难度和成本加大，影响了工业应用。

目前，钛钢复合板对接焊通常采用互不熔合的间接接头形式，对于钛钢复合板的间接焊，采用加盖板或用钛填板进行间接焊接，实现钛与钢不相熔焊接，但该焊接工艺复杂，对焊接工艺参数要求苛刻，如果焊接电流较大，钛层因过热将与钢层剥离，且会使热量积累造成焊缝及热影响区晶粒粗大，降低焊接接头力学性能，甚至会使钛与钢互熔，生成脆性金属间化合物，如果焊接电流较小，会导致钛盖板焊缝底部形成未熔合，引起应力集中，发生断裂。

钛钢复合板对接焊采用直接熔焊方法难度较大，采用传统熔化焊，热输入大，容易造成较大热应力及热影响区晶粒粗化问题，同时，由于，母材熔化较多，难以避免产生大量钛和铁熔入熔池中，产生脆性金属间化合物，影响焊接质量。

因此，对于钛钢复合板的直接熔焊，一方面，采用传统熔焊方法并添加中间材料进行焊接，能在一定程度上减少钛钢金属间化合物产生，但是由于热输人较大，形成单一中间过渡层，母材稀释率较大，难以控制金属间化合物的形成和生长，对焊缝的性能改进有限；另一方面，采用电子束、激光束等焊接能量密度高的焊接方法并添加中间材料，热输入低，有利于抑制脆性金属间化合物的产生，能够提高焊缝质量和综合性能，然而，焊接工艺复杂，焊接成本高，焊接构件大小受到限制。

发明内容

针对钛钢复合板熔化焊焊接工艺复杂，焊接效率低，焊接成本高，采用形成单一中间层对脆性金属间化合物抑制效果有限，以及传统熔化焊焊接热输入较大，焊接应力和变形大，热影响区晶粒粗化严重，焊接接头性能差的问题，本发明提出了一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法。

为达到上述发明目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

本发明提出的一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

(1)对钛钢复合板进行坡口设计，加工坡口，去除坡口表面的油污和杂质；

(2)双丝均采用与钢基层匹配的同种碳钢焊丝，设定双丝焊工艺参数，启动焊接供气系统，从钢侧对钢基层坡口底部进行双丝熔化极气体保护焊打底焊；

(3)从钛侧清理打底焊焊缝及坡口两侧，双丝均采用铜基焊丝，设定双丝焊工艺参数，焊接前向焊接区预送气，启动焊接供气系统，从钛侧进行双丝熔化极气体保护焊焊接，焊接结束后向焊接区继续送气，使形成的焊缝表面与钛钢结合界面平行，形成第一层过渡层；