[发明专利]一种钛材管道焊接方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接工艺及设备，具体涉及一种钛材管道焊接方法及装置。

背景技术

钛是一种活性金属，具有良好的耐腐蚀性能，在氧化性、中性及有氯离子的介质中，其耐腐蚀性优于不锈钢。由于钛材所具有的良好的耐腐蚀性能及力学性能，因此在化工、医药等行业得到了广泛的应用。

钛中溶解的氧和氮能起到明显强化作用，但塑性会降低，氢会使钛脆化。它在常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性；在高温下与氧、氮、氢、碳都有很强的亲和力，反应速度较快，在300℃以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。空气中大量存在的氮、氧、氢，使钛焊缝变脆，塑性严重下降。因此，钛管焊接时周围环境对焊接质量会产生很大影响。

为了保证钛管的焊接质量和效率，确保焊接安全，本发明研发了一种专用于钛材管道的焊接方法及焊接设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛材管道焊接方法。

本发明的另一个目的是提供一种钛材管道焊接装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钛材管道焊接方法，步骤为：

（1）坡口制备：采用等离子切割，将氧化变色的部位使用磨光机去除，打磨间断进行，避免坡口表面因过热变色，打磨后坡口表面呈现银白色金属光泽；

（2）焊前清理：首先使用无铁材料清理坡口及两侧各50mm范围内外表面的氧化膜、毛刺和表面缺陷，然后使用清洗剂清洗，最后使用棉质布料擦净；

（3）焊前准备：焊材室相对湿度应≦60%；焊丝表面洁净、无氧化色；焊接用气体保护的氩气纯度≥99.999%，含水量≦50mg/m³；

（4）焊接设备：选用附有高频引弧、稳弧性能好、调节方便的直流氩弧焊机，功率大于300A；电流≤150A的气冷式焊枪；6㎜塑料软管作为氩气输送管；

（5）组对与定位焊：壁厚相同的管件组对时，内壁平齐，对口错边量不应超过壁厚的10%，且不大于1mm，定位焊缝长度5～10mm，高度不超过壁厚的2／3；

（6）焊接：焊炬与焊件保持75°～85°夹角，焊丝与焊件保持10°～15°夹具，焊丝沿熔池前端送入熔池，焊接过程中保护罩随焊枪进行移动，填充焊丝的加热端始终在氩气的保护之下，缝接头在350℃以上时，通气保护；

（7）焊接检验：焊缝宽度每边不超过坡口边缘 2mm，焊缝余高 0～1.5mm。

进一步地，步骤1）所述的坡口制备时，钛管的壁厚为4mm，间隙3-4mm，钝边0-1mm，坡口角度55-65º。

步骤2）使用奥氏体不锈钢丝刷清理坡口及两侧。

步骤2）所述的清洗剂为丙酮或者无水乙醇。

步骤6）焊接过程中，焊缝熔池采用焊枪喷嘴喷射气体保护，焊缝背部采用水溶纸封堵充气保护，热影响区400℃以上焊接热影响区采用保护罩保护。

本发明的另一目的是提供一种用于完成上述方法的一种钛材管道焊接装置，包括罩体、导气管、散气网；所述的罩体为铜板制作的顶部为矩形结构，底部为弧形结构的罩体；所述的导气管为其上均匀开设气孔的铜管，铜管固定在罩体内部空间的上端，末端固定在罩体外；所述的散气网为2层以上，铺设固定在导气管下部的罩体内。

更进一步地，所述的罩体为2-3mm厚铜板制作的铜质罩体，以避免铁污染，所述的导气管为φ6㎜的铜管。

所述的罩体为上窄下宽的梯形结构，可以是的保护气将焊接面进行更好的保护。

所述的散气网为2-5层的其上开设150目数孔的铜网。

本发明施焊时所处的环境，对焊接质量有很大影响，烟尘中含有大量有害杂质，这些杂质容易过渡到熔池和焊缝当中，形成焊接缺陷，尤其是作业区域存在铁污染，钛焊缝中的铁，由于生成TiFe和TiFe₂的脆化相，使焊接接头综合力学性能大大降低，并降低钛的耐腐蚀性能，严重时产生焊接裂纹，为避免钛管道在施焊过程中受到污染，施工场地尽量使用无尘、无烟、洁净的专用焊接场地，避免与碳钢或低合金钢材料在同一场地进行存放、加工，空气相对湿度对焊接质量也有影响，湿度较大时容易在焊缝中形成气孔，应保持空气相对湿度在90%以下。