CN113145981A - 一种钛钢复合板破损修复焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钛钢复合板破损修复焊接方法，包括钛‑钢结合界面暴露与未暴露在外界两种情况：当钛‑钢结合界面暴露在外界时，在钛‑钢界面处采用纯铜、纯钒、纯镍中的一种或两种作为中间过渡层进行焊接；当钛‑钢结合界面未暴露在外界时，使用氩弧焊进行钛层堆焊；钛‑钢结合界面未暴露在外界条件时，使用手工焊或气保焊的方式在待焊区进行堆焊处理。本发明适用于钛钢复合板使用过程中出现的各种破损情况，能够避免在腐蚀介质条件下，由于钛与钢之间产生电偶腐蚀，造成钛钢复合板耐腐蚀性能的削弱。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料及其配套焊接领域，尤其涉及一种钛钢复合板破损修复焊接方法。
背景技术
钛钢复合板既具有碳钢良好的可焊性、成形性、导热性及较好的力学性能，又具有钛覆层优良的耐蚀性。因此，被广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、盐化工、电站辅机、海水淡化造船、电力等行业。在钛钢复合板的实际应用中，必然涉及到焊接连接问题，如何形成良好的焊接接头，提供有效的连接性能成为了限制钛-钢复合板广泛应用的条件。钛与钢直接焊接时，会形成大量的脆性相，从而使得焊缝变脆，而产生裂纹。与此同时，钛覆层焊缝金属和热影响区也易被氧、氢、碳等元素污染，形成间隙固溶体或金属间化合物，导致接头力学性能，即塑性和韧性急剧下降，造成裂纹的产生。因此，钛钢复合板目前传统的焊接是“打补丁”的间接焊接方法，即两种金属单独焊接，互不相熔。
但是，传统的钛钢复合板焊接制造技术繁琐，焊接工艺复杂，缺陷概率大，焊接可靠性低，阻碍进一步推广应用。而且，传统的钛钢复合板焊接钢与钢焊接，钛与钛焊接。钢与钛之间存在缝隙，相当于人为制造了裂纹源，降低了构件的承载能力，增加了潜在的失效风险，这是钛钢复合板不能用于重要结构的根本原因。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钛钢复合板破损修复焊接方法，采用加入中间过渡材料的方式，阻隔钛和钢间化合物的存在，解决钛钢复合板在使用过程中，出现破损的问题；解决在腐蚀介质条件下，钛与钢之间会产生电偶腐蚀，造成结构的耐腐蚀性能极大削弱的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种钛钢复合板破损修复焊接方法，其特征在于，包括钛-钢结合界面暴露与未暴露在外界两种情况：
1)当钛-钢结合界面暴露在外界时：
a在焊接修复之前，并对待焊区进行机械处理，保证界面处的清洁；
b在钛-钢界面处采用纯铜、纯钒、纯镍中的一种或两种作为中间过渡层进行焊接；
c钛覆层与钢基层使用正常方法进行堆焊处理；
2)当钛-钢结合界面未暴露在外界时：
a当钛-钢结合界面未暴露在外界时，但钛层表面出现损伤，使得钛层相较于其他位置减薄时：
在焊接之前，对钛覆层待焊区即钛覆层表面焊缝两侧大于100mm范围内用氧化铝百叶轮抛光，并用工业酒精进行擦拭；
使用氩弧焊进行钛层堆焊，焊接电流为50-150A，焊接速度为50-200mm/min，气体流量为10-20L/min，焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡；堆焊表面打磨平整；
b钛-钢结合界面未暴露在外界条件时，但钢层出现损伤，使得钢层相较于其他位置减薄，或钢侧安装加强筋时：
用角磨去除钢侧待焊区的氧化物，并清理干净；使用手工焊或气保焊的方式在待焊区进行堆焊处理；堆焊位置表面打磨处理。
1)中所述的钛-钢结合界面暴露为钛钢复合板界面、钛层表面损伤部位，或者在钛钢复合板界面或钛层连接吊耳、零件安装、螺栓连接、角焊缝的破损位置。
1)中使用纯铜作为中间层进行焊接，以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为50-150A，焊接速度50-200mm/min；
1)中在铜中间层的表面进行纯钒或纯镍的焊接，以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为50-150A，焊接速度50-200mm/min；
所述的纯铜是直径为0.8-3.2mm纯铜丝。
所述的纯镍是直径为0.8-3.2mm的镍丝。
所述的纯钒是直径为0.8-3.2mm的钒丝。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明适用于钛钢复合板使用过程中出现的各种破损情况，如钛钢复合板钛-钢界面处、表面刮蹭等损伤，表面安装加强筋、吊耳的部位；零件安装、螺栓连接、角焊缝、T型焊缝等的焊接修复。
2、采用本发明方法，能够避免在腐蚀介质条件下，由于钛与钢之间产生电偶腐蚀，造成钛钢复合板耐腐蚀性能的削弱；
3、本发明方法选用的设备、材料、方法较为简单、便携易操作，适合现场使用；
4、有效扩充了钛钢复合板应用范围与应用领域，使船舶海工、桥梁、沿河海建筑等结构领域应用成为可能；
5、有效降低成本，避免因钛钢破损腐蚀而造成的结构件更换。
具体实施方式
下面本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种钛钢复合板破损修复焊接方法，包括钛-钢结合界面暴露与未暴露在外界两种情况：
1)当钛-钢结合界面暴露在外界时：
a在焊接修复之前，并对待焊区进行机械处理，保证界面处的清洁；
b在钛-钢界面处采用纯铜、纯钒/纯镍作为中间过渡层进行焊接；
使用纯铜作为中间层进行焊接，以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为50-150A，焊接速度50-200mm/min；
在铜中间层的表面进行纯钒/纯镍的焊接，以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为50-150A，焊接速度50-200mm/min；
c钛覆层与钢基层使用正常方法进行堆焊处理。
2)当钛-钢结合界面未暴露在外界条件时：
a当钛-钢结合界面未暴露在外界条件时，但钛层表面出现损伤，使得钛层相较于其他位置减薄时：
在焊接之前，对钛覆层待焊区即钛覆层表面焊缝两侧大于100mm范围内用氧化铝百叶轮抛光，并用工业酒精进行擦拭；
使用氩弧焊进行钛层堆焊，焊接电流为50-150A，焊接速度为50-200mm/min，气体流量为10-20L/min，焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡；堆焊表面打磨平整；
b当钛和钢未同时存在于一种介质中，但钢层出现损伤，使得钢层相较于其他位置减薄，或钢侧安装加强筋时：
用角磨去除钢侧待焊区的氧化物，并清理干净；使用手工焊或气保焊的方式在待焊区进行堆焊处理；堆焊位置表面打磨处理。
实施例1
1.5mm+20mmTA2/Q345R的钛钢复合板圆筒件，钛侧因刮碰造成钛层约1mm的损失，焊接过程包括：
1)损伤部位用角磨打成圆弧过渡，用氧化铝百叶轮抛光，并用工业酒精进行擦拭待焊区；
2)使用氩弧焊TA2的钛丝进行钛侧表面堆焊，焊接电流为90A，焊接速度为90mm/min,气体流量为15L/min，焊缝成形均匀、致密、平滑地向母材过渡，无裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷的存在；
3)焊接完成后钛层表面呈淡蓝色，符合颜色要求；
4)堆焊表面打磨平整；
5)着色渗透探伤检验合格。
实施例2
4mm+10mmTA1/Q235钛钢复合板样件，碳钢侧因外力作用，造成一深度为7mm的深坑，焊接过程包括：
1)将损伤部位用角磨打成圆弧过渡，便于焊接；
2)使用手工电弧焊方式进行碳钢侧的表面堆焊，使用直径为4mm的E5015焊材，焊接参数如下：焊接电流为180A，电压为23V，焊接速度150mm/min，焊接质量良好。
实施例3
4mm+40mmTA1/Q345钛钢复合板结构件上出现直径为100mm的圆孔破损：
1)对圆孔破损处进行修磨处理，钢侧使用角磨进行表面修磨，钛侧使用氧化铝百叶轮抛光，并用酒精对待焊部位进行擦拭处理；
2)先使用气保焊方式进行碳钢侧的堆焊处理，使用直径为1.2mm的ER70S-6焊丝，保护气体为80％氩气+20％二氧化碳气体，焊接参数如下：焊接电流为180A，电压为24V，焊接速度140mm/min，焊接至钛-钢界面下3mm处。
3)从钛侧对碳钢侧背面进行修磨处理，清楚根部不好区域；
4)进行纯铜中间层的焊接，(铜丝直径为1.6mm)以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，具体焊接参数如下：气体流量为16L/min，焊接电流为100A，焊接速度80mm/min，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，保证无焊接缺陷。
5)在铜中间层的表面进行纯钒的焊接，(钒丝直径为1.6mm)以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为16L/min，焊接电流为100A，焊接速度80mm/min，使钒层均匀覆盖于铜层表面，保证无焊接缺陷。
6)对钒表面进行机械处理，保证其平整性，并用工业酒精进行擦拭。
7)使用钨极氩弧焊的方式进行钛覆层堆焊处理，焊材选用对应的TA2的钛丝，(钛丝直径2.4mm)，以高纯氩气作为保护气体，焊接电流为130A，焊接速度为100mm/min,气体流量为10L/min，焊缝成形均匀、致密、平滑地向母材过渡，无裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷的存在。
8)焊接完成后通过钛层表面呈淡蓝色，符合颜色要求，且着色渗透探伤检验合格。
9)对钛侧与碳钢侧表面进行修磨平整，保证与原结构件其他部位高度一致。
Claims (7)
1.一种钛钢复合板破损修复焊接方法，其特征在于，包括钛-钢结合界面暴露与未暴露在外界两种情况：
1)当钛-钢结合界面暴露在外界时：
a在焊接修复之前，并对待焊区进行机械处理，保证界面处的清洁；
b在钛-钢界面处采用纯铜、纯钒、纯镍中的一种或两种作为中间过渡层进行焊接；
c钛覆层与钢基层使用正常方法进行堆焊处理；
2)当钛-钢结合界面未暴露在外界时：
a当钛-钢结合界面未暴露在外界时，但钛层表面出现损伤，使得钛层相较于其他位置减薄时：
在焊接之前，对钛覆层待焊区即钛覆层表面焊缝两侧大于100mm范围内用氧化铝百叶轮抛光，并用工业酒精进行擦拭；
使用氩弧焊进行钛层堆焊，焊接电流为50-150A，焊接速度为50-200mm/min，气体流量为10-20L/min，焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡；堆焊表面打磨平整；
b钛-钢结合界面未暴露在外界条件时，但钢层出现损伤，使得钢层相较于其他位置减薄，或钢侧安装加强筋时：
用角磨去除钢侧待焊区的氧化物，并清理干净；使用手工焊或气保焊的方式在待焊区进行堆焊处理；堆焊位置表面打磨处理。
2.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板破损修复焊接方法，其特征在于，1)中所述的钛-钢结合界面暴露为钛钢复合板界面、钛层表面损伤部位，或者在钛钢复合板界面或钛层连接吊耳、零件安装、螺栓连接、角焊缝的破损位置。
3.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板破损修复焊接方法，其特征在于，1)中使用纯铜作为中间层进行焊接，以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为50-150A，焊接速度50-200mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板破损修复焊接方法，其特征在于，1)中在铜中间层的表面进行纯钒或纯镍的焊接，以高纯氩气作为保护气体，使用钨极氩弧焊的方法进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为50-150A，焊接速度50-200mm/min。
5.根据权利要求3所述的一种钛钢复合板双层中间过渡焊接方法，其特征在于，所述的纯铜是直径为0.8-3.2mm纯铜丝。
6.根据权利要求4所述的一种钛钢复合板双层中间过渡焊接方法，其特征在于，所述的纯镍是直径为0.8-3.2mm的镍丝。
7.根据权利要求4所述的一种钛钢复合板双层中间过渡焊接方法，其特征在于，所述的纯钒是直径为0.8-3.2mm的钒丝。
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