CN114799452A - 一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，步骤包括：一、对焊接完成的大厚度电子束焊接接头采用UT和RT检测，标识缺陷的大小和位置；二、针对缺陷的具体分布情况，采用解剖方法将电子束焊缝的焊缝区域全部剖切出来，并垂直于新的厚度方向实施精细射线检测；三、对解剖完成的试件再次进行RT检验，呈现解剖区域内部缺陷的分布情况，并和解剖前的UT、RT结果进行对比分析；四、根据解剖前后的检测情况综合对比，开展单个或组合的电子束焊接工艺参数试验，形成焊接工艺参数对焊接质量的作用规律，形成优化的电子束焊接工艺；五、采用优化后的焊接工艺参数进行重复试验，直至UT、RT均合格，即焊接参数优化完成。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体的说是一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法。
背景技术
随着海洋装备技术向深海和远海发展，新型的高强钛合金的应用需求日益增加，使用厚度也随着使用深度的增加而大幅增加，大厚度高强钛合金电子束焊接的起收弧区域由于焊接工艺参数的大幅波动，焊接熔深急剧变化，很容易形成钉尖缺陷，所以针对大厚度高强钛合金焊缝的焊接需要针对起收弧区域开展大量的试验研究才能有效地降低起收弧区域缺陷发生。
现有的射线检测技术虽然也能最大实现200mm钛合金焊接接头的射线检测，但是不能实现缺陷在厚度方向的定位，而且超过40mm厚度的钛合金焊接接头射线检测的灵敏度大幅度降低，不能精准地反映起收弧区缺陷的微小变化。现有的超声波、相控阵超声波等等检测技术虽然作为40mm以上厚度钛合金焊接接头的缺陷检测的主要方法，但是超声波检测因其固有的定量不定性的特点，也不能准确反映缺陷形态。因此现有的检测手段在进行大厚度钛合金接头检测的时候，仅能判断焊接缺陷是否满足标准要求，但是不能准确地反馈出缺陷的形态和尺寸，对大厚度钛合金焊接接的缺陷控制不能提供更加详细的可以参考的结果，无法又有效地指导电子束焊接工艺的优化。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，即采用剖切的方法对电子束焊接试件进行精细射线检测分析，对剖切完成的薄片进行射线检验，以便准确掌握电子束焊接实验接头的具体缺陷形貌和尺寸，也可将检验结果与剖切前的原始试件的射线和超声波检测结果进行对比，并依托检测结果完成了典型厚度钛合金的电子束焊接工艺优化。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，主要包括以下步骤：
步骤一、对焊接完成的大厚度电子束焊接接头采用UT和RT检测，标识缺陷的大小和位置；
步骤二、针对缺陷的具体分布情况，采用解剖方法将电子束焊缝的焊缝区域全部剖切出来，并垂直于新的厚度方向实施精细射线检测；解剖的厚度为5-15mm；
步骤三、对解剖完成的试件再次进行RT检验，呈现解剖区域内部缺陷的分布情况，并和解剖前的UT、RT结果进行对比分析，实现实际缺陷形貌与全厚度检测的形貌形成有效地对比；
步骤四、根据解剖前后的检测情况综合对比，并开展单个或组合的电子束焊接工艺参数试验，形成焊接工艺参数对焊接质量的作用规律，在此基础上探索可产生更小缺陷的参数，形成优化的电子束焊接工艺；
步骤五、采用优化后的焊接工艺参数进行重复试验，直至UT、RT均合格，即焊接参数优化完成。
进一步的，步骤二中解剖方法可采用纵向剖切、横向剖切或垂直剖切。
进一步的，所述纵向剖切将电子束焊接接头沿纵向剖切为前后若干段；所述横向剖切将电子束焊接接头沿横向剖切为上下若干段；所述垂直剖切将电子束焊接接头沿竖向剖切为左右若干段。
进一步的，所述纵向剖切适合进行起收弧区域参数变化较大、缺陷发生概率偏高的区域，属较为全面的分析。
进一步的，所述横向剖切和垂直剖切适合进行UT、RT检测过程中发现的疑似缺陷区域的局部分析。
进一步的，焊接接头的厚度为40-200mm。
本发明的有益效果在于：
本发明对焊接完成的焊接接头，在采用常规的无损检测方法（UT超声检测、RT射线检测）基础上，对焊接接头采用破坏性剖切后，对剖切后的薄片再次进行RT线检测，综合两次检测的结果，对大厚度电子束焊接接头内部缺陷分布情况实现精准掌握，从而掌握焊接接头内部缺陷的消长规律，指导并完成电子束焊接工艺参数的优化，形成优化的电子束焊接工艺规范；本发明可精准分析焊接接头的缺陷分布及尺寸情况，为工艺的优化提供了重要的参考，在本发明的指导下，大厚度钛合金焊接工艺开发的效率明显提升。
附图说明
图1是本发明电子束焊接接头三种解剖方式示意图；
图2是本发明优化前的精细射线检测结果；
图3是本发明优化后的精细射线检测结果；
附图标记：1、解剖方式Ⅰ；2、解剖方式Ⅱ；3、解剖方式Ⅲ；4、焊缝。
具体实施方式
一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，主要包括以下步骤：
步骤一、对焊接完成的大厚度电子束焊接接头采用UT和RT检测，标识缺陷的大小和位置；
步骤二、针对缺陷的具体分布情况，采用解剖方法将电子束焊缝的焊缝4区域全部剖切出来，并垂直于新的厚度方向实施精细射线检测；解剖的厚度为5-15mm；
步骤三、对解剖完成的试件再次进行RT检验，呈现解剖区域内部缺陷的分布情况，并和解剖前的UT、RT结果进行对比分析，实现实际缺陷形貌与全厚度检测的形貌形成有效地对比；
步骤四、根据解剖前后的检测情况综合对比，在此分析指导下开展单个或组合的电子束焊接工艺参数试验，形成焊接工艺参数对焊接质量的作用规律，在此基础上探索可形成更小缺陷的参数，最大限度地减小焊接缺陷，形成优化的电子束焊接工艺；
步骤五、采用优化后的焊接工艺参数进行重复试验，直至UT、RT均合格，即焊接参数优化完成。
进一步的，步骤二中解剖方法可采用解剖方式Ⅰ1纵向剖切、解剖方式Ⅱ2：横向剖切或解剖方式Ⅲ3：垂直剖切。
进一步的，所述纵向剖切将电子束焊接接头沿纵向剖切为前后若干段；所述横向剖切将电子束焊接接头沿横向剖切为上下若干段；所述垂直剖切将电子束焊接接头沿竖向剖切为左右若干段。
进一步的，所述纵向剖切适合进行起收弧区域参数变化较大、缺陷发生概率偏高的区域，属较为全面的分析。
进一步的，所述横向剖切和垂直剖切适合进行UT、RT检测过程中发现的疑似缺陷区域的局部分析。
进一步的，焊接接头的厚度为40-200mm。
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
采用本发明的开展了26个轮次的90mm厚×400mm宽×500mm长的高强钛合金焊接接头的精细射线检测，具体操作步骤如下：采用解剖方式Ⅰ1，选择剖切厚度为10mm，将电子束焊缝的焊缝区域全部剖切出来，并垂直于新的厚度方向实施精细射线检验，依据射线底片呈现的缺陷大小和数量指导电子束焊接工艺的优化，重复进行如上试验，最终完成了起收弧工艺参数的优化，获得了最小最少钉尖缺陷的焊接接头，并采用此工艺完成了90mm大厚度高强钛合金环缝的高质量焊接，无损检测质量也由优化前的UT NB/T 47013 IV级、RTNB/T 47013 II级，优化为UT、RT均达到NB/T 47013 I级焊缝要求，优化前后的精细射线检测结果如图2、图3所示。
优化前后的工艺参数如下表所示：
实施例2：
采用本发明的开展了12个轮次的120mm厚×400mm宽×400mm长的高强度钛合金焊接接头的精细射线检测，具体操作步骤如下：采用解剖方式Ⅱ2，选择剖切厚度为10mm，将电子束焊缝的焊缝区域全部剖切出来，并垂直于新的厚度方向实施精细射线检验，依据射线底片呈现的缺陷大小和数量指导电子束焊接工艺的优化，重复进行如上试验，最终完成了起收弧工艺参数的优化，获得了最小最少钉尖缺陷的焊接接头，并采用此工艺完成了120mm大厚度高强钛合金环缝的高质量焊接，无损检测质量也由优化前的UT NB/T 47013 III级、RT NB/T 47013 II级，优化为UT、RT均达到NB/T 47013 I级焊缝要求，优化前后的焊接工艺参数如下表所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
步骤一、对焊接完成的大厚度电子束焊接接头采用UT和RT检测，标识缺陷的大小和位置；
步骤二、针对缺陷的具体分布情况，采用解剖方法将电子束焊缝的焊缝区域全部剖切出来，并垂直于新的厚度方向实施精细射线检测；解剖的厚度为5-15mm；
步骤三、对解剖完成的试件再次进行RT检验，呈现解剖区域内部缺陷的分布情况，并和解剖前的UT、RT结果进行对比分析，实现实际缺陷形貌与全厚度检测的形貌形成有效地对比；
步骤四、根据解剖前后的检测情况综合对比，并开展单个或组合的电子束焊接工艺参数试验，形成焊接工艺参数对焊接质量的作用规律，在此基础上探索可产生更小缺陷的参数，形成优化的电子束焊接工艺；
步骤五、采用优化后的焊接工艺参数进行重复试验，直至UT、RT均合格，即焊接参数优化完成。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，其特征在于：步骤二中解剖方法可采用纵向剖切、横向剖切或垂直剖切。
3.根据权利要求2所述的一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，其特征在于：所述纵向剖切将电子束焊接接头沿纵向剖切为前后若干段；所述横向剖切将电子束焊接接头沿横向剖切为上下若干段；所述垂直剖切将电子束焊接接头沿竖向剖切为左右若干段。
4.根据权利要求2或3所述的一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，其特征在于：所述纵向剖切适合进行起收弧区域参数变化较大、缺陷发生概率偏高的区域，属较为全面的分析。
5.根据权利要求2或3所述的一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，其特征在于：所述横向剖切和垂直剖切适合进行UT、RT检测过程中发现的疑似缺陷区域的局部分析。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金大厚板电子束焊接工艺优化方法，其特征在于：焊接接头的厚度为40-200mm。
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