鈦是一種活潑金屬，常溫下，由于表面氧化膜的作用,鈦能保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。但鈦在高溫下，特別是在熔融狀態(tài)時對于氣體有很大的化學(xué)活潑性。而且在540*t以上鈦表面生成的氧化膜較疏松,隨著溫度的升高，容易被空氣、水分、油脂等污染，使鈦與氧、氮、氫的反應(yīng)速度加快，降低焊接接頭的塑性和韌性。無保護的鈦在3001：以上吸氛.eoot以上吸氧,700*1：以上吸氮。焊接接頭在凝固、結(jié)晶過程中,焊縫熱影響區(qū)的金屬在正、反面得不到有效保護的情況下.很容易吸收氮、氧、氫。鑒于鈦合金的這種特性，在焊接施工中對于熔池及溫度超過300丈的焊縫和熱影響區(qū)（包括焊縫背面)采取徹底清理干凈母材及焊材、管道內(nèi)部充氬、正面拖罩充氬保護的施工工藝。

 

鈦管因其具有良好的物理與化學(xué)性能,而被廣泛應(yīng)用于電力、化工等大型裝置管道系統(tǒng)中，但其金屬活潑性較強、較易氧化，特別是施工現(xiàn)場面臨各種客觀不利條件，給現(xiàn)場焊接工作帶來了諸多困難。本文通過試驗改進了適合現(xiàn)場施工的焊接工藝,效果較理想。鈦管ASTMB861Gr2鎢極氬孤焊焊接工藝進行了一系列焊接性試驗研究，證明了焊接工藝開發(fā)過程中選用的焊材、使用的焊接工藝參數(shù)，采取的保護措施能夠獲得優(yōu)異的焊接接頭性能，焊接工藝開發(fā)過程及成果已通過挪威船級社(DNV)的見證和審核，具有工程實際應(yīng)用價值。

 

某化工裝置管道安裝工程中,有大量的鈦管需焊接、安裝，但因其焊接作業(yè)大多為室外露天作業(yè),施焊條件差,空氣濕度、風(fēng)速、焊縫對口情況、坡口和焊絲淸理程度、保護氣體純度以及焊工個體技能差異等都會影響到焊縫的質(zhì)量。為提高焊接質(zhì)量,我們在原有鈦管焊接工藝和多次施工實踐基礎(chǔ)上反復(fù)試驗、分析、總結(jié)，改進了氬氣保護措施、焊接工藝參數(shù),運用改進的保護罩、冷卻裝置、焊槍，結(jié)合保護氣輸氣系統(tǒng),對管道內(nèi)部、焊嘴部位、熱影響區(qū)進行充分充氬，最大限度保證鈦管內(nèi)外表面進的氣保護,采用氬弧焊焊接工藝，大幅度提髙了鈦管的焊接質(zhì)量。保證了工程質(zhì)量與進度,取得了良好的效果。

 

鈦設(shè)備焊接材料和設(shè)備的選擇。母材:鈦管，直徑（內(nèi)徑)為50.8mm，壁厚為4mm的管一對，化學(xué)成分見表1。焊材的選擇，選用純鈦的Gr.l焊絲。保護氣體為一級氬氣，純度為99.99%，露點在_40°C以下，雜質(zhì)總含量小于0.02%,相對濕度小于5%，水分小于0.001mg/U。焊接設(shè)備:采用鎢極氬弧焊焊接設(shè)備，應(yīng)使用性能穩(wěn)定的直流氬弧焊機，焊接時采用正接法;環(huán)縫氣體保護拖罩等。針對鈦管材料的特點，在焊接過程完成以后，需要對焊接接頭進行一系列理化試驗，即對焊接工藝進行評定。試驗包括:射線檢驗、力學(xué)性能研究(拉伸和彎曲）、顯微組織及硬度研究。

 

射線檢測。射線檢測是無損檢測中的一種，可以在不破壞檢驗對象的前提下，研究其連續(xù)性、完整性、安全可靠性等性能。對焊接后的鈦管進行射線檢測，未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。根據(jù)鈦的基本特性和焊接性特點，選用鈦管進行焊接工藝開發(fā)，并測試鎢極氬弧焊焊接工藝下焊接接頭的彎曲性能、拉伸性能、焊縫化學(xué)成分、金相組織、顯微硬度等，得出主要結(jié)論如下：（1)彎曲試驗結(jié)果表明焊接接頭具有良好的延性。（2)拉伸試驗的試樣雖然都在焊縫處發(fā)生塑性斷裂，但兩個試樣的抗拉強度均高于所規(guī)定的最小抗拉強度440MPa。拉伸斷口具有典型的韌窩斷裂特征。（3)對于鈦管焊接接頭金相組織研究，焊縫區(qū)、焊接熱影響區(qū)、母材區(qū)均為發(fā)現(xiàn)異常相。(4)通過硬度試驗比較，發(fā)現(xiàn)熱影響區(qū)不存在硬化現(xiàn)象。同時焊縫處由于晶粒粗化，發(fā)生了一定程度的軟化現(xiàn)象，硬度比較低。

 

外觀檢査合格后進行射線探傷檢測，探傷比例按圖紙設(shè)計要求或www.nmware.com的GB50235確定，《金屬熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》GB3323標(biāo)準(zhǔn)II級及以上為合格。鈦合金焊接工藝,除原有焊口周邊的徹底淸理、管內(nèi)充氬、管外拖罩充氫、選用合適焊接參數(shù)外，關(guān)鍵是對管道充氬方式調(diào)整、改進了保護罩的設(shè)計、增設(shè)了冷卻裝置、采用了液氬，同時對鈦合金薄壁管的焊接進行了探索和改進。

(1)采用海綿隔斷、氣體均布的充氬保護裝置進行管內(nèi)充氬保護,與以往充氬保護相比,由于海綿的柔軟性和高彈性,在管道中脹緊,又可以很容易壓縮從管道中拉出，，改變以往活動U用硬橡膠隔斷充氬,固定口整管充氬的不合理性，既減少了管內(nèi)充氬的氬氣使用流量又降低了成本。氣體均布頭的加入改善了氣體直通帶來的管內(nèi)空氣排不盡、有死角等狀況。這兩方面的改進對焊接接頭背面的保護效果好，同時又提高了焊接工效、操作更靈活。

(2)改進設(shè)計了帶冷卻裝置、U型開口、氣壓均布跟蹤式純銅保護拖罩對焊縫區(qū)及熱影響區(qū)進行氬氣保護,與以往不銹鋼拖罩相比，具有操作方便、靈活、焊槍可視角度好、減少對焊接接頭的線能量輸入、減少鐵況,沒有必要安裝變頻器經(jīng)方案比選后該站水泵改造選用水泵重新選型，泵組整體改造的方式。