鈦盤管的焊接,焊縫工藝評定試驗和腐蝕試驗合格后,方可施焊產(chǎn)品。依據(jù)焊接工藝評定編制焊接工藝規(guī)程,鈦合金方管廠家依據(jù)焊接工藝規(guī)程的參數(shù)及要求進行盤管的焊接。由于盤管較長,拼焊時比較重,手動旋轉(zhuǎn)比較困難,所以盤管可以放在可旋轉(zhuǎn)的支撐輪上,可以旋轉(zhuǎn)焊接。同時先采用7根直鈦管一組進行組焊后一道焊接,焊接時分兩層,打底焊時管內(nèi)通純氬氣進行保護(先通氬10~15min,將管內(nèi)的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護罩進行保護,待焊的焊口用膠帶密封住,鈦合金方管廠家將管口用膠帶密封并插入氬氣管通氬氣,最后一個管口膠帶密封,并打幾個小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進行蓋面焊接,蓋面焊接時保護管內(nèi)的水,注意水必須填充管內(nèi),防止管內(nèi)留有空氣,管外用保護罩通過氬氣。焊接時,鈦管的溫度必須隨時控制在200℃以下。
焊前準(zhǔn)備1)焊接場地及環(huán)境,焊接環(huán)境應(yīng)清潔、無煙、無塵、獨立。施焊環(huán)境的自然條件為:風(fēng)速≥1.5m/s,相對濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時不得施焊。例如,在鋼結(jié)構(gòu)車間焊接時,應(yīng)將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構(gòu)區(qū)分開,鈦合金方管廠家防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應(yīng)遠離通風(fēng)口和開啟門窗,現(xiàn)場應(yīng)鋪設(shè)橡膠墊。(2)保護罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護,必須制作保護效果好、焊接操作方便的保護罩。因為保護罩的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊接試驗,最終確定了保護罩的結(jié)構(gòu)形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護罩制作時可以考慮在保護罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應(yīng)進行加工,例如,坡口應(yīng)使用坡口機、氣動內(nèi)磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進行加工。加工坡口時,請慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鈦合金方管廠家以免加工時溫度過高。切削后的坡口表面應(yīng)平整光滑,不能有裂紋、層狀、夾雜、毛刺、飛邊及氧化色等,坡口表面及兩側(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進行表面清掃。鈦合金方管廠家可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機械清理或化學(xué)清洗,機械清理時允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應(yīng)用丙酮或無水乙醇等溶劑清洗槽和焊絲,清洗后不要觸摸手,及時在4小時內(nèi)焊接,過期焊接應(yīng)再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鈦合金方管廠家應(yīng)放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。
鈦的焊接性分析,鈦是一種活性金屬,能在室溫下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高溫下鈦與氧、氮、氫反應(yīng)速度較快,鈦在300℃以上快速吸氫,400℃以上開始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧氣、氮對鈦的溶解使鈦的塑性和韌性降低,氫對鈦的溶解使鈦的脆性增強,韌性急劇下降。碳通過間隙固溶于鈦,提高鈦的強度,降低塑性,碳含量超過溶解度時,會產(chǎn)生硬脆的TiC,呈網(wǎng)狀分布,容易產(chǎn)生裂紋。此外,鈦的熔點高,比熱及導(dǎo)熱系數(shù)小,冷卻速度慢,焊接熱影響區(qū)在高溫下停留時間長,高溫極易過熱粗化,造成接頭塑性下降。鈦的可焊性可以從鈦的上述特性來分析。為了保證焊接接頭的性能,鈦合金方管廠家應(yīng)控制碳、氮、氧和氫的侵入。因此,如何在高溫下保持鈦的清潔和保護是關(guān)鍵問題。同時,鈦合金方管廠家應(yīng)控制焊接接頭的溫度,避免過熱影響焊接接頭的性能。氬是惰性氣體,既不與鈦形成固溶體,也不與其他元素發(fā)生反應(yīng),因此鈦的焊接適用于氬弧焊,但氬氣的純度應(yīng)很高,一般純度≥99.99%。
焊接工藝評定,按NB/T47014—2011進行焊接工藝評定,焊接工藝評定所用鈦管材料為TA2,鈦管規(guī)格為φ45mm×3mm。在準(zhǔn)備預(yù)焊程序時,應(yīng)以焊接可操作性和良好的焊接接頭性能為原則。為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿足使用要求,鈦合金方管廠家評定焊接工藝試驗時按預(yù)焊接工藝規(guī)程進行。所用氬弧焊焊機型號為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬(99.99%Ar)。焊接工藝評定試驗結(jié)果可知焊接工藝評定試驗結(jié)果合格。(2)切片腐蝕試驗,為了檢驗焊接接頭的耐蝕性,鈦合金方管廠家采用氬弧焊焊接一個鈦管試件,封口時均采用通水保護,其中中間焊縫特意不進行保護,焊縫呈黃色,部分呈藍色,其余為銀白色。鈦管試件切片取樣,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后進行腐蝕試驗,結(jié)果表明,銀白色焊縫有輕微腐蝕,而藍色金黃色焊縫腐蝕嚴(yán)重,表明在焊接過程中,經(jīng)通水保護的焊縫同樣耐腐蝕。