天津化工厂离子膜工程凭据工艺要求选取了大量的TA2工业纯钛管，直径领域φ18mm～φ500mm，壁厚1.5mm~6mm
。TA2资料属初次焊接钢种
。TA2工业纯钛比沉幼、比强度高、塑性及韧性优良、耐侵蚀机能好、高温强度较高，但由于其导热系数低、热容量幼、线膨胀系数大，在高温下拥有很高的活跃性，极易被氮、氢、氧等传染，引起金属脆化，造成气孔、裂纹等缺点，可焊接性较差
。在施工工期紧、焊接工作量大的前提下，为攻克钛管焊接难题，做了如下试验，并得到成功
。

1、TA2钛管焊接工艺性试验

1.1 钛管工艺规划的造订

TA2 钛管焊接中易形成冷裂纹、焊接接头区易脆化、对气孔较敏感，在造订焊接试验规划中，针对其焊接个性进行了当真分析并做了必要的前期筹备
。

1.1.1 由于钛材在焊接时熔池温度较高，且熔池在高温停顿功夫较长，晶粒长大粗化严沉，同时在焊缝中氧、氢、氮含量较多时，焊缝和扰装响区的机能变脆，焊后易出现冷裂纹和延长裂纹
。为削减焊缝及扰装响区产生冷裂纹的偏差，选用对焊件热输入量相对较幼的钨极氩弧焊
。

1.1.2 为加强焊缝和扰装响区的抗脆化偏差，预防因填充焊丝带入过量碳、氢、氧等元素，降低钛材塑性和韧性指标，在焊接过程中除加强；ご胧┍，应选取与母材等成分的焊丝
。

1.1.3 为削减焊缝在焊接中产生气孔，该当在焊前对焊丝、焊件表表的氧化膜和其它杂质进行当真算帐、洗濯，选取合理的焊接工艺参数
。

1.1.4 凭据离子膜工程钛管的规格尺寸及有关资料介绍的参考工艺值，选择了适当的管径及壁厚(φ89×3)造订出供钛管焊接工艺规范参数，详见表1
。

1.2 焊接工艺规划的执行

凭据造订的焊接工艺规划，进行了两次焊接工艺试验，第一次焊接试验焊了2对钛管(试件编号TA2一1、TA2一2)，第二次焊接试验焊了3对钛管(试件编号TA2—3、TA2—4、TA2—5)，试件大局及尺寸见图1
。

1.2.1 第一次焊接试验因经验不及焊后的焊缝质量较差，试件填充焊丝材质均为与试管同质的TA2焊丝
。焊接试验时采取的重要措施是施焊前对焊丝表表及管件坡口内表和邻近区域别离用不锈钢丝刷、酸洗+丙酮的方式进行洗濯，酸洗配方为3％HF+3％HNo3+余量H2O，在酸洗液中浸泡15min，而后执行试件的组对及焊接
。其中TA2一1、TA2一2试件实测的焊接参数见表2、表3
。在焊接过程中每对试管均焊两层，每层焊缝都选取填充焊丝法并在试件背面通氩气；，选取单面焊双面成型工艺
。

焊后对2对钛管试件别离进行了表观检验、x射线探伤检验、力学机能检验，其检验了局如下
。

1.2.2表观检验

焊接TA2一1钛管试件后发现焊缝氧化较严沉，随后在焊接TA2一2试件时加强了正面和背面的氩气流量；，但2对试件焊后焊缝表表色彩仍呈灰白色，氧化色彩较强，注明焊接过程中；て魍Χ绕跣纬刹懔，使焊缝氧化景象较严沉：TA2一1试件打底层有7个表表气孔，经建磨焊补后盖面层有l0个表表气孔，无裂纹；TA2一2试件打底层有4个表表气孔，经建磨焊补后盖面层有8个表表气孔，无裂纹；焊缝背面均己焊透且成型优良
。

1.2.3 焊缝X射线探伤检验

在TA2一1、TA2—2试件的x射线探伤底片显示焊缝内存在大批气孔，探伤级别均为Ⅳ级
。

1.2.4 力学机能检验

TA2一1试件压扁试验，压板间距(H)34mm合格，实测压扁值为62mm时焊缝部位起头出现裂纹
。TA2一2试件压扁试验，实测压扁值为69mm时焊缝部位起头出现裂纹
。TA2一1、TA2一2试件的抗拉强度值都低于TA钛材尺度值440~620MPa(GB/T3624)
。力学机能检验了局见表4
。

1.2.5 原因分析

针对试件焊缝内存在多气孔、压扁试验不合格、焊缝氧化等问题进行了分析，初步结论为：氩气；ち髁科；；ね姓旨氨；ご胧┎幻缆；试管洗濯后焊接前的功夫距离过长，导致试管、焊丝在存放期形成新的氧化膜；试管表表洗濯成效欠安影响焊缝质量
。

1.2.6 改进措施

增长焊缝正面和背面氩气；ち髁，将焊缝正面氩气；ち髁坑8～10L/min增长到12～16L／min，将焊缝背面氩气；ち髁坑4~6L/min增长到7～10L/min：增长；ね险殖叽，做到拖罩表边缘与试件表侧缜密贴合且弧度一致，以增长焊接区的；っ婊偷⒏楹附忧谋；すΨ；改进；ふ纸峁，将；ね险值牟闹视稍吹亩菩扛职甯奈嵝越虾玫淖贤，通；て霉苡傻ヒ还嵘系呐趴赘奈谠信趴谆∩贤痹诓嗝90
。方向上各增长一排孔并用铜丝网包覆，预防因；て髟龃蠛蟪鱿治闪
。同时改进焊缝背面；ご胧，除增长；て髁恳员，凭据氩气密度大于空气的特点，试件背面通；て阊≡裨诘偷，而排气点选择在试件高点，为削减背面；て宓乃鹗Ш吞岣弑趁姹；こ尚，对试件暂不焊接的坡口部位用胶带纸封
；细化试件焊前洗濯法式，适当增长机械打磨深度，耽搁酸洗浸泡功夫至20min，试件坡口酸洗后增长流动水冲刷和烘干法式，洗濯后试件搁置功夫最长不超过2h
。

1.3 改进工艺后的验证性焊接试验

为增长焊接试验的可比性，第二次试验共焊接了3对试件，其规格、接头大局与第一次一样
。

试件编号为TA2—3、TA2—4、TA2一5
。试件坡口内及两侧机械打磨深度不幼于0.01mm，酸洗液中浸泡功夫20min，水冲刷后用强力电扇吹干
。

1.3.1焊接试验

TA2—3、TA2—4、TA2—5试件的实测焊接参数见表5、表6、表7
。

焊后对3组试件别离进行了表观检验、x射线探伤检验、力学机能检验，各项检验了局如下
。

1.3.2表观检验

TA2一3、TA2一5试件的打底层及盖面层均未发显禅孔及裂纹，TA2一4试件的打底层表表气孔4个，盖面层表表气孔5个，打底层及盖面层均未发

现裂纹；TA2一3、TA2一5试件焊缝背面色彩均为金黄色，盖面层焊缝均呈银白色，TA2一5试件的盖面层焊缝色彩更白亮，TA2一4试件的焊缝背面为深蓝色，盖面层焊缝色彩呈浅蓝色，注明；て髁坎灰斯，过大易使；て餍纬晌闪，；こ尚Х炊洳；3组试件焊缝背面均已焊透
。

1.3.3焊缝x射线探伤检验

TA2一3试件x射线探伤底片显示焊缝内有4个0.5～lmm气孔(／I级片)；TA2一4试件x射线探伤底片显示焊缝内有9个气孔，并在焊缝的起弧与收弧搭接处有1处密集气孔(IV级片)
。

TA2一5试件x射线探伤底片显示焊缝内有1个0.7mm气孔(I级片)
。

1.3.4 力学机能检验

TA2—3、TA2—5试件压扁试验合格，TA2—4试件压扁试验不合格；TA2—3、TA2—4、TA2—5试件抗拉强度值均高于尺度值440~620MPa(GB／T3624)，仅TA2—4试件抗拉强度值略高于其下限值
。力学机能检验了局见表8
。

2、焊接试验了局分析

从两次焊接试验对比不难看出，钛管焊接中存在的重要问题是焊接接头的氧化和气孔，正常焊接前提下焊接裂纹产生的概率较幼
。若何削减焊接接头的氧化和气孔，预防产生焊接裂纹，是保障钛管焊接质量的关键地点
。如焊丝、焊件焊前算帐成效，；て辶髁抗谆蚬，；ご胧┎坏钡，城市将；こ尚П洳，使熔池金属产生氧化并在冷却凝固过程中吸收的气体来不及逸出残留在焊缝金属中，导致焊接接头出现氧化和气孔
。

3、焊接工艺试验结论

3.1 焊丝、焊件焊前必须进行机械及化学洗濯，保障足够的化学洗濯功夫，洗濯后焊接前的问隔功夫不宜超过2h
。

3.2 焊前按有关尺度、规范要求组对焊件
。

3.3 在焊缝的正面、背面选择正确的；ご胧┖褪实钡碾财；ち髁
。

3.4 选择相宜的焊接工艺参数
。

4、工程利用

钛管焊接试验初步成功后，工作沉点转向离子膜工程钛管现场焊接，以验证焊接试验工艺参数的合用性
。

4.1 首批TA2钛管焊接

4.1.1 首批57X3mm钛管对接共38路焊口，施焊中凭据第二次焊接试验了局造订的焊接工艺参数见表9
。

4.1.2 对第一天焊接的8路焊口进行了x射线探伤检验，其中有3路焊口探伤底片上有大批超标气孔缺点且焊缝表表呈浅蓝色氧化色彩，现场分析以为产生气孔的原因有：管件化学洗濯后与现实施焊功夫距离过长(超过4h)，因焊工忙于其它工作，造成酸洗后管件表表形成新的氧化薄膜
。焊接工作台面不清洁，导致酸洗后焊件被再次传染；焊接操作时距厂房门口较近，管的一端未加封堵，在对流风作用下，电弧轴线中心产生偏移，空气混入熔池，使熔池及背面；こ尚П洳，导致焊缝金属中产生大批气孔
。

4.2 改进措施

选择封关前提较好，透风设施比力齐全的施工厂房，启发专用钛管焊接场地，并用橡胶铺设地面，操作人员脚穿鞋套，带干净手套，用于组焊的焊接工作台面工作前必须进行仔细擦拭，以削减传染；必须做到化学洗濯后管件、焊丝搁置功夫不得超过2h,不然焊前必须沉新洗濯；焊接前首先在管内通35min氪气后再进行焊接
。对于管径乏159mm的管件，为预防氪气的浪费并增长焊接区；こ尚，采取部门隔离充氪气；ご胧，结构简图见图2
。为加强焊缝背面；こ尚，对点固后尚未焊接的焊口表表粘贴胶带纸
。

4.3 执行

4.3.1 对渣滓30路焊口按改进后工艺进行焊接，并别离进行了X射线探伤检验，探伤了局显示除有1路焊口气孔缺点超标CN级片）表，其余29路焊口的气孔数量大大削减，均达到探伤合格尺度，其中I级片7路，II级片18路，田级片5路
。

4.3.2 现场实际批注，改进后的焊接工艺措施更切近现实，更趋于合理，达到了较好成效，整个离子膜工程TA2钛材管路长2700m共1154路焊缝，仅有7路焊口不合格
。良好的焊接质益为离子膜工程定期落成，创造了必要的前提
。

参考文件

[1]李亚江，王娟，刘强有色金属焊接及利用[M]北京：化学工业出版社，2006,112-116

[2]压力容器有关尺度汇编（第四版，上卷）[S].北京：中国尺度出版社，2006,414.