鈦板焊接技術及防止產生氣孔的工藝措施

1、氣體污染問題

 (1)做好焊前準備。嚴格清洗焊縫表面，杜絕氫、氧、氮的侵入。
       (2)選用精確的氬氣流量計以控制氣流量。氣體流量的選擇以達到良好的保護效果為準，氬氣流量大小對保護有著相當的影響，過大的流量不容易形成穩定的氣流層，反而在保護區內形成紊流，使有害氣體浸入熔池，使焊縫表面容易出現微裂紋。過小的氣流使保護不到位，達不到保護效果，拖罩中的氬氣流量不足時，焊縫呈現出不同的氧化色澤。
       (3)加強焊縫保護。焊接時，不得將焊絲端部移出氬氣保護區；斷弧及焊縫收尾時，要繼續通氬氣保護，直到焊縫及熱影響區金屬冷卻到100℃以下時方可移開焊槍。
       2、焊接接頭裂紋問題
      鈦焊接時，焊接接頭產生熱裂紋的可能性很小，這是因為鈦及鈦合金中S、P、C等雜質含量很少，由S、P形成的低熔點共晶不易在晶界出現，加之有效結晶溫度區間窄小，鈦及鈦合金凝固時收縮量小，焊縫金屬不會產生熱裂紋。
       鈦焊接時，熱影響區可出現冷裂紋，其特征是裂紋產生在焊后數小時甚至更長時間。經研究表明這種裂紋主要是碳、氫的影響及過快的冷卻速度所致。防止這種延遲裂紋產生的辦法，主要是減少焊接接頭氫、碳的來源，焊前對焊縫區域進行保護清理，防止有害雜質玷污。
       其次，應嚴格控制層間溫度。在保證熔合良好的前提下，盡可能采用低熱輸入量施焊，即降低熔合比。
       采用小直徑焊絲、低焊接電流、窄焊道技術、快速焊。冷卻速度控制在100℃/s左右最好。
      3、焊縫中的氣孔問題
      氣孔是鈦板焊接是比較容易產生的缺陷，主要原因是由于氫影響的結果。板材、焊材表面不干凈，操作者手套上的水分、油脂，角磨機磨下的沙粒、飛塵等都是氫的來源。焊縫金屬形成氣孔主要影響到接頭的疲勞強度。
       防止產生氣孔的工藝措施主要有：
      (1)保護氖氣要純，純度應不低于99.99%，導氣管應用增強塑料管，不能用橡膠管。
      (2)徹底清除焊件表面、焊絲表面上的氧化皮油污等有機物。
      (3)對熔池施以良好的氣體保護，控制好氬氣的流量及流速，防止產生紊流現象，影響保護效果。
      (4) 正確選擇焊接工藝參數，增加熔池焊縫金屬停留時間，使氣泡逸出，可有效地減少氣孔。
      (5)焊接時采用小的熱輸入，最好采用脈沖氬弧焊，既可改善接頭塑性，減小過熱和粗晶、減小變形，又可增加了熔深，減小了氣孔的產生。
       4、焊前準備
       在鈦材的焊接現場最好單獨劃分出一塊區域，非專業人員不得入內，以保護該區域的潔凈，所有施焊人員應穿干凈工作服，戴針織手套或薄羊皮手套，不能戴棉線手套，進入罐內施焊，鞋要套上鞋套。
       坡口及其兩側各50mm以內的內外表面及焊絲表面應清除油污，并用細銼奧氏體不銹鋼絲刷、銑刀等機械方法清除氧化膜、毛刺和表面缺陷，清理工具應專用，并保持清潔；經機械清理后的表面，焊接前應使用不含硫的丙酮或乙醇進行脫脂處理，嚴禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶劑，不得將棉質纖維附于坡口表面。根據技術要求，焊前對施焊環境作了“菲繞琳”試驗，在焊縫周圍做了“鐵離子”污染試驗，經試驗合格后才進行施焊。
       清洗質量的好壞會直接影響到焊接裂紋的產生，清洗質量不好時，會在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層，導致焊接裂紋和氣孔的產生，因此清洗時要注意以下幾點：
      ①先采用酸洗。酸洗液為2%~4%HF+30%~40%HN03+H20(余量)。最后用清水沖洗干凈并吹干，臨焊前用丙酮或酒精擦洗。
        ②焊絲在酸洗后一般需要進行脫氫處理，焊前再用丙酮脫脂。
        ③嚴禁使用氧化物脫脂。
        ④清洗時不得戴橡皮手套，以免橡皮和脫脂溶劑發生反應使焊縫產生氣孔。
        ⑤清洗后的焊口
        必須馬上焊完，不宜久放(一般不得超過4h)，否則需要按前面步驟重新清洗。
        鈦材焊接時用的保護罩是十分重要的。一個技能嫻熟的焊工，沒有一個好的保護罩，即使焊縫焊得再漂亮，焊后全部氧化變色，這道焊縫仍舊是不合格的，而且要報廢。
       5、鈦手工鎢極氬弧焊操作要領
       1)手工氬弧焊時，焊絲與焊件間應盡量保持最小的夾角(10~15°)。焊絲沿著熔池前端平穩、均勻的送入熔池，不得將焊絲端部移出氬氣保護區。
       2)焊接時，焊槍基本不作橫向擺動，當需要擺動時，頻率要低，擺動幅度也不宜太大，以防止影響氬氣的保護。
       3)斷弧及焊縫收尾時，要繼續通氬氣保護，直到焊縫及熱影響區金屬冷卻到100℃以下時方可移開焊槍。
      4)清洗質量的好壞會直接影響到焊接裂紋的產生，清洗質量不好時，會在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層，導致焊接裂紋和氣孔的產生。
       6、工藝參數的選擇依據
       1)焊接電流如采用大電流，焊接時非常的順暢，但焊縫的晶粒粗大，性能差，焊縫周圍易產生較大的殘余應力。所以應控制焊接電流上限，在確定蓋板角焊縫的電流時第1遍自熔，第2遍加絲，焊接電流為130-140A。
       2)電弧電壓選擇電弧電壓實際上就是選擇電弧的長短，常用的氬弧焊機沒有電壓選擇鈕，應盡量使電弧短一些，以控制電弧電壓在14-16V之間。
       3)焊接速度鈦材在焊接時的導熱性很差，電流和速度要匹配好，否則熔合不好。經試驗，焊接電流在130-140A時，焊接速度為160-170mm/min較合適。
       4)氬氣流量的確定

鈦在焊接時熔池后面的焊縫區100mm內(包括焊縫和熱影響區正反面)全部要在氬氣保護氛圍內進行冷卻，否則焊縫就要氧化變色，使性能下降。經現場試驗調整，最終確定的氬氣流量為：噴嘴10-11L/min、托罩12-13L/min、背面3-5L/min。
       5) 鈦板氬弧焊選用具有下降外特性、高頻引弧的直流氬弧焊電源，鎢極端部應修磨成圓錐形，采用水平轉動平焊。焊炬應提前送氣，熄弧時應采用電流衰減裝置和氣體延時保護裝置，延遲遞氣時間不少于15秒，避免焊縫遭受到氧化、污染。
       7、裝配
       為了減少焊接變形，焊前需進行定位焊，定位焊縫應采用與正式焊接相同的焊接材料及焊接工藝，即所用的焊絲、焊接工藝參數及氣體保護條件應與焊接接頭焊接時相同。焊前清除焊絲表面和焊接坡口及其兩側各20mm范圍內的氧化層、油污、水分、銹蝕等，且應由合格焊工施焊，定位焊焊在基層焊縫上，焊縫長度宜為10一15mm，間距為100-150mm，高度不應超過壁厚的1/3。間隙0-1mm，鈍邊0-1.0mm。
       焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣及氧化變色等缺陷，當發現缺陷時應及時消除。

（來自全國能源信息平臺）