制定焊接工藝是焊接生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其合理與否直接關(guān)系到裝備產(chǎn)品的性能和質(zhì)量、生產(chǎn)率以及制造成本等重要問(wèn)題。焊接工藝應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和圖樣，結(jié)合現(xiàn)有的條件和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行制定，焊接工藝是關(guān)于焊接過(guò)程中的一整套技術(shù)規(guī)定，包括焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接方法、焊接順序、焊接操作的最佳選擇和焊后處理等步驟。立坤鈦業(yè)結(jié)合近10年的海洋工程領(lǐng)域用鈦合金管、鈦合金鍛件等材料的焊接方法、焊接材料、焊前準(zhǔn)備和焊接保護(hù)等。給大家分享如下：

1、鈦及鈦合金的焊接方法

海洋工程鈦及鈦合金最常用的方法是鎢極氬弧焊。近年來(lái)，激光焊、電子束焊、等離子弧焊、電阻焊、釬焊和擴(kuò)散焊也得到應(yīng)用。制定工藝時(shí)可根據(jù)施焊鈦合金工件的形狀、尺寸、用途和組織狀態(tài)等情況而選定具體的焊接方法。

2、焊接材料

根據(jù)裝備或產(chǎn)品研制生產(chǎn)對(duì)焊接接頭性能的要求正確選擇焊接材料。一般情況下，可按有關(guān)規(guī)定選用相應(yīng)牌號(hào)焊絲充當(dāng)填充材。當(dāng)遇到由于焊接中雜質(zhì)的影響而使得焊接接頭強(qiáng)度達(dá)標(biāo)有余而塑性不足時(shí)，就要改用強(qiáng)度級(jí)或合金化程度較低的焊絲來(lái)焊接，以作調(diào)控。這種所謂“低匹配”焊接技術(shù)并不鮮見(jiàn)，成為鈦合金焊接特點(diǎn)之一。此外，保護(hù)氣體的純度等因素，如其雜質(zhì)含量是否超標(biāo)等問(wèn)題也要注意，需要制定檢驗(yàn)其純度的操作程序。

3、焊前準(zhǔn)備

焊前準(zhǔn)備包括接頭、坡口形式和尺寸的選擇，焊前表面清理及工裝夾具選用等。

①接頭、坡口形式和尺寸鈦合金焊接接頭及坡口形式，與鋼結(jié)構(gòu)的無(wú)多大差別，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鈦合金熔焊特點(diǎn)。選擇坡口形式與尺寸時(shí)，應(yīng)盡量減少焊接層次與填充金屬量，以降低焊縫的累積吸氣量，避免接頭塑性下降；盡可能不采用永久性墊板。接頭形式、坡口形式及尺寸可參考相關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)?？刹捎醚?乙炔或等離子焰進(jìn)行切割下料，加工坡口前要去除切邊的氧化層。坡口加工原則上采用機(jī)械加工。

②焊前表面清理焊接前，鈦合金待焊區(qū)及其周?chē)仨氉屑?xì)清理，去除污物及氧化膜并保持工件干燥。

a.表面除油。

鈦合金表面除油方法有兩種：一種是用汽油、酒精或丙酮進(jìn)行整體或局部擦拭除油；另一種是用上述方法除油后，再用化學(xué)清洗劑作進(jìn)一步除油?；瘜W(xué)除油液配方為：

氫氧化鈉20~50g/L、無(wú)水碳酸鈉不小于30g/L、磷酸三鈉20~30g/L、硅酸鈉3~5g/L。將零件浸人60~90℃的上述溶液中， 經(jīng)5~10min后， 用流動(dòng)熱水沖洗， 然后用冷水沖

洗，最后用清潔、干燥、無(wú)油的壓縮空氣吹干。

b.表面酸洗。

鈦合金表面酸洗的目的是去除表面氧化膜。常用的鈦合金酸洗液配方及方法有：

硝酸40%、氫氟酸20%、水58%。在室溫下浸泡15~20min， 然后用水沖洗。

硝酸50~60mL、鹽酸200~250mL、氟化鈉45~50mL、水約724mL。浸泡時(shí)間約7min， 然后用水沖洗。

鹽酸250g、氟化鈉50g、水700g。浸泡時(shí)間10~20min， 然后用水沖洗或在上述溶液中處理。

去除厚氧化膜后，再放入硝酸(1份)、氫氟酸(1份)、水(3~4份)的溶液中進(jìn)行光機(jī)

c.表面打磨。

鈦合金零件不能在氫氟酸溶液中沙蝕(清洗)時(shí)間大長(zhǎng)，否則會(huì)吸氫。因此，為了去除較厚的氧化膜，可在酸洗前將坡口邊緣30~50mm處用直徑0.34mm的不圍內(nèi)刮削。

銹鋼鋼絲刷打磨干凈。若酸洗后仍不干凈，則可用硬質(zhì)合金刮刀在坡口邊緣10~20mm范圍內(nèi)刮削。

在清理鈦合金表面時(shí)，一些操作細(xì)節(jié)也不能忽視，否則可能會(huì)釀成焊接質(zhì)量問(wèn)題，操作要點(diǎn)如下：不能戴橡膠手套，因?yàn)槿軇┖拖鹉z手套中的某些成分反應(yīng)后會(huì)使焊縫產(chǎn)生氣孔；

焊接區(qū)域禁用棉紗手套，以免棉絲殘留在被焊區(qū)；禁止用氯化物溶液脫脂，否則在使用過(guò)程中焊縫會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋；清理后的工件及焊絲應(yīng)放置在通風(fēng)干燥處，且與鐵器隔離，防

止鐵離子污染；焊前不能用鐵器敲打焊件，否則在焊縫中會(huì)殘留多余鐵質(zhì)，產(chǎn)生鐵污染，致使焊縫滲鐵變脆；焊件清理后應(yīng)盡快進(jìn)行焊接或包裝好；最好將焊絲放在80℃烘干箱中烘

1h左右。

③熔焊用夾具

由于鈦合金比強(qiáng)度高，同類(lèi)結(jié)構(gòu)件采用鈦合金時(shí)，其厚度相對(duì)于鋼件要薄一些，且鈦合金彈性模量較小，焊接時(shí)變形相對(duì)要大些，因此焊接時(shí)盡可能采用專(zhuān)用夾具，這樣可以保證接頭的裝配精度，有效控制焊接變形。設(shè)計(jì)夾具時(shí)要注意氣體保護(hù)效果，并盡可能加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度。

4、焊接保護(hù)

鑒于鈦對(duì)空氣中的氧、氮、氫等氣體具有很強(qiáng)的親和力，要求對(duì)焊接區(qū)采取良好的保護(hù)措施，以確保焊接熔池、焊縫金屬及溫度超過(guò)350℃的熱影響區(qū)的正反面與空氣隔絕。這是鈦合金焊接工藝的一個(gè)重要步驟，包括正確選擇焊炬、拖罩、背面保護(hù)裝置以及合適的保護(hù)氣體和流量等。

5、焊接工藝參數(shù)選擇

選擇鈦合金的焊接工藝參數(shù)是制定海洋工程中鈦合金管/鍛件的重要內(nèi)容。這將在以后的技術(shù)資料中進(jìn)行分享。

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