CN117428296A - 一种钛钢复合板熔化焊接工艺 - Google Patents
一种钛钢复合板熔化焊接工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117428296A CN117428296A CN202311674070.0A CN202311674070A CN117428296A CN 117428296 A CN117428296 A CN 117428296A CN 202311674070 A CN202311674070 A CN 202311674070A CN 117428296 A CN117428296 A CN 117428296A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- titanium
- groove
- composite plate
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 279
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002844 melting Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 title abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 61
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 28
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 15
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 10
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 7
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 7
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical compound [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 239000002932 luster Substances 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/003—Cooling means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/235—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/32—Accessories
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明涉及一种钛钢复合板熔化焊接工艺，焊接坡口加工：根据钛钢复合板的不同用途，匹配不同的坡口加工形式；焊接坡口深加工：使用CMT焊接方法对待焊接钛钢复合板的坡口界面进行铜的堆焊处理；对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接；钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接。本发明通过设计中间焊接材料、特定坡口型式、坡口深加工工艺和匹配的焊接工艺相结合，形成无裂纹的焊接接头，解决了钛钢无法焊接的技术难题，保证焊接接头的完整性，令其可应用于复杂结构，使钛钢复合板的大面积应用变为可能。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料开发及配套焊接工艺应用技术领域，尤其涉及一种钛钢复合板熔化焊接工艺。
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，而如何形成良好的焊接接头、提供有效的连接性能则成为了限制钛-钢复合板广泛应用的基础条件。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是钢与钢焊接、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。
因此，开发出一种新的钛钢复合板焊接工艺以解决上述问题是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛钢复合板熔化焊接工艺，通过设计中间焊接材料、特定坡口型式、坡口深加工工艺和匹配的焊接工艺相结合，最终形成无裂纹的焊接接头，真正解决钛钢无法焊接的技术难题，保证了焊接接头的完整性，同时具有优越的疲劳性能和耐蚀性能，令其可应用于复杂结构，使钛钢复合板的大面积应用变为可能。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，包括以下步骤：
焊接坡口加工：根据钛钢复合板的不同用途，匹配不同的坡口加工形式；
焊接坡口深加工：使用CMT焊接方法对待焊接钛钢复合板的坡口界面进行铜的堆焊处理；
对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接；
钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接；钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接无固定顺序，根据不同的坡口形式选择焊接顺序；
进一步的，所述坡口采用机械加工方法去除适量厚度的碳钢，钛钢界面处的加工需在同一刀面进行切削，且在焊接之前，首先用角磨去除碳钢侧待焊区的氧化物，并使用工业酒精擦拭至界面露出金属光泽。
进一步的，所述CMT坡口界面堆铜处理：焊接电流为120-200A，焊接速度为200-400mm/min，摆动宽度为1-2mm，控制焊接接头的熔合比为0.2-0.5，坡口界面堆焊铜层层高在1mm以下。
进一步的，所述钛覆层焊接过程中使用大气体流量保护。
进一步的，所述纯铜中间层焊接过程中以氩气作为保护气体，使用CMT焊接方式进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为160-200A，焊接速度为200-350mm/min，摆动宽度与坡口宽度相匹配；焊接过程中，在背面设置水冷装置，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，焊接厚度1-2mm，保证在钛/钢界面0-1mm附近不会因短暂的高温形成钛铁化合物。
进一步的，所述钢基层焊接过程中，水冷装置持续通水，焊接材料、工艺选择以母材焊接为准即可；焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑缺陷。
进一步的，所述钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接过程中，在先焊接的一层焊接后需采用角磨的方式对其表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁。
进一步的，所述钛覆层、纯铜中间层以及钢基层焊接完成后，通过渗透探伤方式进行检验，保证焊接接头耐腐蚀性检验合格。
进一步的，所述钛覆层焊接过程中通过敲击、震动的方式进行消应力处理，钛覆层焊接高度为距离钛钢界面0.4-0.6mm。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、当小口径钛钢复合板弯管焊接时，选择单面V型坡口型式，配合完整的焊接步骤，可实现全尺寸熔焊接头，扩展了焊接应用领域；
2、整个焊接过程所需材料选用市面上常见材料，即钢基层以母材为准选用匹配的钢铁焊材，钛覆层使用匹配的钛焊材，对于中间层的焊接以及坡口深加工均采用纯铜焊材，经济性、实用性均较高；
3、及时的消应力处理、保护气体的使用，保证了钛侧焊接的质量；
4、后续焊接时，水冷装置的使用，避免了钛/钢界面0-1mm附近，因短暂的高温形成钛铁化合物等；
5、中间焊接材料、特定坡口型式、坡口深加工工艺和匹配的焊接工艺相结合，形成无裂纹的焊接接头。对比传统打补丁焊接方法，本发明的焊接工艺承载动载的能力远优于传统方法，可显著提高接头寿命，有效提高钛钢复合板焊接件服役的可靠性；焊接接头焊缝位置的电位均高于母材的电位，母材作为阳极解速率加快，焊缝作为阴极受到保护，从而保证了钛层的耐蚀性能。
附图说明
图1为本发明工艺的流程示意图；
图2为本发明实施例一中钛钢复合板焊接接头宏观金相结构示意图；
图3为本发明实施例一中钛覆层-钛焊缝的电化学面扫描示意图；
图4为本发明实施例一中钛覆层-钛焊缝的电化学线扫描示意图；
图5为本发明实施例一中碳钢-中间层-钛焊缝的电化学线扫描示意图；
图6为本发明实施例一中的焊接坡口示意图；
图7为本发明实施例二中的焊接坡口示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
本发明所提出的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，如图1所示，具体包括以下步骤：
焊接坡口加工：根据钛钢复合板的不同用途，匹配不同的坡口加工形式：单面坡口、X型双面坡口、角接坡口等；如管线焊接时，钛在内侧，碳钢侧去除量更大，坡口采用机械加工方法去除适量厚度的碳钢，使得结合面更清晰，避免元素扩散；钛钢界面处的加工需在同一刀面进行切削，且在焊接之前，首先用角磨去除碳钢侧待焊区的氧化物，并使用工业酒精擦拭至界面露出金属光泽。
焊接坡口深加工：采用CMT焊接方法对坡口界面进行铜的堆焊处理；通过专用卡具固定CMT焊枪，使其与坡口界面焊接角度与平焊位置保持一致；其中，焊接电流为120-200A，焊接速度200-400mm/min，摆动宽度1-2mm，控制焊接接头的熔合比为0.2-0.5，界面堆焊铜层的层高在1mm以下，隔绝钛与碳钢在高温下的元素扩散而造成脆性相的产生。
对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接。
钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接；
其中，钛覆层焊接过程中使用保护拖罩以及大气体流量保护；与此同时，通过敲击、震动的方式进行消应力处理，钛覆层焊接高度为距离钛钢界面0.4-0.6mm。
纯铜中间层焊接过程中以氩气作为保护气体，使用CMT焊接方式进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为160-200A，焊接速度为200-350mm/min，摆动宽度与坡口宽度相匹配；焊接过程中，在背面设置水冷装置，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，焊接厚度1-2mm，保证在钛/钢界面0-1mm附近不会因短暂的高温形成钛铁化合物等。
钢基层焊接过程中，水冷装置持续通水，焊接材料、工艺选择以母材焊接为准即可；焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷。
其中，钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接无固定顺序，根据不同的坡口形式选择焊接顺序即可；且在先焊接的一层焊接完成后需采用角磨的方式对其表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁。
焊接完成后通过渗透探伤方式进行检验，保证焊接接头耐腐蚀性检验合格。
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
本实施例是应用在2+8mmTA2/Q235钛钢复合板大管径卷筒结构的焊接，具体实施过程如下：
焊接坡口采取X型双面坡口的型式，具体尺寸如图6所示，即在钛覆层侧开90°、坡口深度为4mm、坡口底端半径为3mm的圆弧过渡，在钢基层侧同样开90°、坡口深度为4.5mm、两侧中间为1.5mm厚的钝边，采用机械加工的方式去除适量厚度的碳钢，使得结合面更清晰，避免元素扩散；钛钢界面处的加工需在同一刀面进行切削，且在焊接之前，首先用角磨去除碳钢侧待焊区的氧化物，并使用工业酒精擦拭至界面露出金属光泽。
焊接坡口深加工：采用CMT焊接方法对坡口界面进行铜的堆焊处理；通过专用卡具固定CMT焊枪，使其与坡口界面焊接角度与平焊位置保持一致；其中，焊接电流为160A，焊接速度200mm/min，摆动宽度1.5mm，控制焊接接头的熔合比为0.4，界面堆焊铜层层高在0.8mm，隔绝钛与碳钢在高温下的元素扩散造成的脆性相产生。
对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接。
首先进行纯铜中间层的焊接：以氩气作为保护气体，使用CMT的焊接方法进行焊接操作，气体流量为15L/min，焊接电流为200A，焊接速度350mm/min，摆动宽度与坡口宽度相匹配，在焊接过程中，在背面加入水冷装置，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，焊接厚度保证在2mm，保证在钛/钢界面0-1mm附近不会因短暂的高温形成钛铁化合物等。
采用角磨的方式对中间层表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁，进行钢侧焊接。钢侧焊接时，水冷装置持续通水，焊接材料为H08Mn2Si焊丝，使用CMT的焊接方法进行焊接操作，焊接电流为260A，焊接速度250mm/min。
最后进行钛覆层的焊接，在焊接过程中使用保护拖罩以及大气体流量保护，拖罩与焊枪气体流量均为16L/min，与此同时，进行震动方式进行消应力处理，使用TIG的焊接方法进行焊接操作，焊接电流为160A，焊接速度为118mm/min。
焊接接头的宏观金相结构如图2所示，焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，未出现裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷。
焊接完成后通过渗透探伤方式进行检验，确保焊接接头耐腐蚀性检验合格。
焊接完成后钛层表面呈淡蓝色，符合颜色要求，且着色渗透探伤检验合格。并进行力学性能和腐蚀性能检测，接头力学性能检验均满足国标要求，因本发明焊接工艺形成完整的焊接接头，因此承载动载荷的能力大幅增强，故增加了钛钢复合板焊接接头疲劳试验，选用四种不同的最大动载荷进行评估，试验结果如表1所示，在不同动载荷的情况下，本发明的钛钢复合板焊接接头的疲劳寿命均高于传统焊接方法焊接接头疲劳寿命65倍以上，其中在最大动载荷为28kN时，本发明焊接工艺获得的焊接接头的疲劳寿命超过传统焊接方法接头寿命的1000倍，最大动载荷为21kN时，本发明焊接工艺获得的焊接接头的疲劳寿命超过传统焊接方法接头寿命的100倍，且接头均未开裂。因此，本发明焊接工艺可显著提高接头寿命，有效提高钛钢复合板焊接件服役的可靠性。
表1钛钢复合板焊接接头疲劳试验结果统计表
采用本发明焊接工艺进行焊接，对焊接后接头耐腐蚀性能进行测试与分析，腐蚀电化学试验结果如图3-5所示，钛焊缝的电位均高于钛覆层的电位，钛覆层作为阳极解速率加快，钛焊缝作为阴极受到保护，因此保证了钛覆层腐蚀优越的腐蚀性能。
实施例二
本实施例是应用在2+10mmTA2/Q345钛钢复合板角接结构的焊接，具体实施过程如下：
焊接坡口采用角接坡口型式，具体尺寸如图7所示，即水平位置坡口角度为35°、底边圆弧过渡、半径为3mm、钢基层侧钝边为0.5mm，垂直位置坡口角度为35°、钢基层侧圆弧过渡、半径为3mm、钛覆层侧钝边为1mm；两块待复合板钢基层呈90°角对齐，采用机械加工方法去除适量厚度的碳钢，使得结合面更清晰，避免元素扩散；钛钢界面处的加工需在同一刀面进行切削，且在焊接之前，首先用角磨去除碳钢侧待焊区的氧化物，并使用工业酒精擦拭至界面露出金属光泽。
焊接坡口深加工：采用CMT焊接方法对坡口界面进行铜的堆焊处理；通过专用卡具固定CMT焊枪，使其与坡口界面焊接角度与平焊位置保持一致；其中，焊接电流为200A，焊接速度400mm/min，摆动宽度1mm，控制焊接接头的熔合比为0.2，界面堆焊铜层层高在0.9mm，隔绝钛与碳钢在高温下的元素扩散，造成的脆性相产生。
对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接。
首先进行钢侧焊接，焊接材料为H08Mn2Si焊丝，使用CMT的焊接方法进行焊接操作，焊接电流为300A，焊接速度300mm/min。
采用角磨的方式对钢基层表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁，然后进行纯铜中间层的焊接。以氩气作为保护气体，使用CMT的焊接方法进行焊接操作，气体流量为20L/min，焊接电流为180A，焊接速度280mm/min，摆动宽度与坡口宽度相匹配，在焊接过程中，在背面加入水冷装置，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，焊接厚度保证在1.5mm，保证在钛/钢界面0-1mm附近不会因短暂的高温形成钛铁化合物等。
最后进行钛覆层的焊接，在焊接过程中使用保护拖罩以及大气体流量保护，拖罩与焊枪气体流量均为16L/min，与此同时，进行震动方式进行消应力处理，使用TIG的焊接方法进行焊接操作，焊接电流为190A，焊接速度为120mm/min。
焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷。
焊接完成后通过渗透探伤方式进行检验，焊接接头耐腐蚀性检验合格。焊接完成后钛层表面呈淡蓝色，符合颜色要求，且着色渗透探伤检验合格。
接头力学性能检验均满足国标要求，承载动载荷的能力大幅增强，耐腐蚀性能与母材一致。
实施例三
本实施例是应用在4+16mmTA2/X65钛钢复合板管结构的焊接，具体实施过程如下：
焊接坡口加工：开普通V型坡口，坡口角度为60°，钛在内侧，用机械加工方法去除适量厚度的碳钢，使得结合面更清晰，避免元素扩散；钛钢界面处的加工需在同一刀面进行切削，且在焊接之前，首先用角磨去除碳钢侧待焊区的氧化物，并使用工业酒精擦拭至界面露出金属光泽。
焊接坡口深加工：采用CMT焊接方法对坡口界面进行铜的堆焊处理；通过专用卡具固定CMT焊枪，使其与坡口界面焊接角度与平焊位置保持一致；其中，焊接电流为120A，焊接速度300mm/min，摆动宽度2mm，界面堆焊铜层层高在0.6mm，隔绝钛与碳钢在高温下的元素扩散造成的脆性相产生。
对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接。
首先进行钛覆层的焊接，在焊接过程中使用保护拖罩以及大气体流量保护，拖罩与焊枪气体流量均为18L/min，与此同时，通过敲击的方式进行消应力处理，钛覆层焊接高度为距离钛钢界面0.5mm左右。
采用角磨的方式对钛层表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁，进行纯铜中间层的焊接。以氩气作为保护气体，使用CMT的焊接方法进行焊接操作，气体流量为10L/min，焊接电流为160A，焊接速度200mm/min，摆动宽度与坡口宽度相匹配，在焊接过程中，在背面加入水冷装置，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，焊接厚度保证在1mm，保证在钛/钢界面0-1mm附近不会因短暂的高温形成钛铁化合物等。
采用角磨的方式对纯铜中间层表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁，进行钢侧焊接。钢侧焊接时，水冷装置持续通水，焊接材料以母材X65进行选配，使用CMT焊接方式进行焊接，焊接电流为320A，焊接速度为300mm/min。
焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷。
焊接完成后通过渗透探伤方式进行检验，焊接接头耐腐蚀性检验合格。焊接完成后钛层表面呈淡蓝色，符合颜色要求，且着色渗透探伤检验合格。
接头力学性能检验均满足国标要求，承载动载荷的能力大幅增强，耐腐蚀性能与母材一致。
本发明未详尽事宜皆为公知技术。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
焊接坡口加工：根据钛钢复合板的不同用途，匹配不同的坡口加工形式；
焊接坡口深加工：使用CMT焊接方法对待焊接钛钢复合板的坡口界面进行铜的堆焊处理；
对两块经过堆焊处理的复合板进行点固定焊接；
钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接；钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接无固定顺序，根据不同的坡口形式选择焊接顺序。
2.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述坡口采用机械加工方法去除适量厚度的碳钢，钛钢界面处的加工需在同一刀面进行切削，且在焊接之前，首先用角磨去除碳钢侧待焊区的氧化物，并使用工业酒精擦拭至界面露出金属光泽。
3.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述CMT坡口界面堆铜处理：焊接电流为120-200A，焊接速度为200-400mm/min，摆动宽度为1-2mm，控制焊接接头的熔合比为0.2-0.5，坡口界面堆焊铜层层高在1mm以下。
4.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述钛覆层焊接过程中使用大气体流量保护。
5.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述纯铜中间层焊接过程中以氩气作为保护气体，使用CMT焊接方式进行焊接操作，气体流量为10-20L/min，焊接电流为160-200A，焊接速度为200-350mm/min，摆动宽度与坡口宽度相匹配；焊接过程中，在背面设置水冷装置，使铜层均匀覆盖于碳钢表面，焊接厚度1-2mm，保证在钛/钢界面0-1mm附近不会因短暂的高温形成钛铁化合物。
6.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述钢基层焊接过程中，水冷装置持续通水，焊接材料、工艺选择以母材焊接为准即可；焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑缺陷。
7.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述钛覆层、纯铜中间层以及钢基层的焊接过程中，在先焊接的一层焊接后需采用角磨的方式对其表面进行平整度打磨处理，并用工业酒精擦拭坡口内部和外壁。
8.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述钛覆层、纯铜中间层以及钢基层焊接完成后，通过渗透探伤方式进行检验，保证焊接接头耐腐蚀性检验合格。
9.根据权利要求1所述的一种钛钢复合板熔化焊接工艺，其特征在于：所述钛覆层焊接过程中通过敲击、震动的方式进行消应力处理，钛覆层焊接高度为距离钛钢界面0.4-0.6mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311674070.0A CN117428296A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 一种钛钢复合板熔化焊接工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311674070.0A CN117428296A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 一种钛钢复合板熔化焊接工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117428296A true CN117428296A (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=89556811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311674070.0A Pending CN117428296A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 一种钛钢复合板熔化焊接工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117428296A (zh) |
-
2023
- 2023-12-07 CN CN202311674070.0A patent/CN117428296A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101774063B (zh) | 不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺 | |
| CN110640271B (zh) | 低合金高强度钢t型全焊透接头横角焊位置的高效焊接工艺 | |
| CN110773891B (zh) | 一种不锈钢复合板的焊接方法 | |
| CN113145978A (zh) | 一种钛钢复合板中间过渡焊接方法 | |
| CN111843132B (zh) | 一种304l不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺 | |
| CN112122783B (zh) | 一种碳钢-含镍合金复合板激光对接焊方法 | |
| CN111390350A (zh) | 一种c-276复合板埋弧焊接方法 | |
| CN110253112B (zh) | 一种917钢板+1Cr18Ni9Ti异种钢焊接方法 | |
| CN202639757U (zh) | 大面积有色金属爆炸复合钢板 | |
| JP5949539B2 (ja) | エレクトロガスアーク溶接方法 | |
| CN113305503A (zh) | 一种白铜BFe10-1-1-钢复合板未复合区的修补方法 | |
| CN117428296A (zh) | 一种钛钢复合板熔化焊接工艺 | |
| CN113145994A (zh) | 一种钛钢复合板双层中间过渡焊接方法 | |
| CN110026646B (zh) | 复合板的角接焊方法及角接件 | |
| CN113145981A (zh) | 一种钛钢复合板破损修复焊接方法 | |
| CN111590223A (zh) | 一种钛钢复合板的焊接方法 | |
| CN109848643B (zh) | 一种提高7075铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法 | |
| CN112122884A (zh) | 一种双相不锈钢非标罐体的施工方法 | |
| CN112207466A (zh) | 一种双面包覆不锈钢复合板的焊接方法 | |
| CN112743292A (zh) | 一种铸铁部件氩弧钎焊修复方法 | |
| CN111215781B (zh) | 一种钛钢复合板及其焊接接头腐蚀挂片制作方法 | |
| CN108115256B (zh) | 一种船舶用不锈钢管接管对接自动tig焊工艺 | |
| CN114559161A (zh) | 一种用于焊接纯钛与钛合金的激光与tig复合焊接方法 | |
| Yuce et al. | Effects of Heat Input in Laser Welding of Dissimilar Galvanized Steel to Aluminium Alloy | |
| CN111761180A (zh) | 一种圆柱形桩腿690级别高强钢组合焊焊接工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |