钛/钢复合板焊接——高效成型技术推广

吕军

（山东电力建设第三工程公司）

摘要：在现场施工条件及焊工水平等一定的条件下，如何降低钛/钢复合板焊接表面氧化、减少缺陷产生的几率，既能保证焊接工程质量，又能降低综合成本、提高效率，促进焊接施工进度。基于此，本文以8+1.2(Q235C厚度+钛层厚度）/70+2（钛贴条宽度+厚度）为例，对焊接方法、焊接工艺、注意事项、材料使用进行了详细地阐述。

关键词：钛/钢复合板；托罩保护；焊缝；钛贴条；钛焊丝；CO2气体保护焊；手工钨极氩弧焊

1引言

由于电厂烟囱用钛/钢复合板焊接现场的施工条件所限，钛焊缝和热影响区表面氧化而呈淡黄或淡蓝色，甚至表面呈灰色或有白色粉状物而不合格。焊缝成形后易形成裂纹、气孔、未熔合以及超过规定的咬边、弧坑等缺陷。在现场施工条件及焊工水平等一定的条件下，如何降低钛焊缝和热影响区表面氧化、减少缺陷产生的几率，既能保证焊接工程质量，又能降低综合成本、提高效率，促进施工进度。总结现场研究理论与实践，为今后各个项目提供可参考的技术文件。

2钛/钢复合板焊接

2.1焊接工艺参数

以8+1.2(Q235C厚度+钛层厚度）/70+2（钛贴条宽度+厚度）为例。

2.2焊接工艺流程：

基层钢板点焊—→基层钢板焊接—→塞条点焊—→贴条点焊—→焊接—→短焊缝焊接—→着色（修补）

2.2.1基层钢板点焊

采用手工电弧焊，E7018(GBJ507）焊条点焊，焊缝错量不超过1mm。点焊前焊缝坡口应清洁，焊条应经过350℃2h烘干，使用前保持干燥，否则将有可能导致在焊接过程中产生裂纹和气孔等缺陷。

2.2.2基层钢板焊接：

采用CO2气体保护焊（CO2/MAG送丝装置，型号SB-10-500，送丝直径1.0/1.2/1.6mm；逆变直流气体保护焊机，型号NBC-500），ER70S-6焊丝（φ1.2mm），焊接过程中，背部用陶瓷贴块保护（工地可用耐高温布替代，效率高成本低，在焊缝内层钛板区域，防止背部火花飞溅损伤钛板），如图一。纵缝的开始端应用小引弧引出焊体外，焊毕用切割机切割引弧板，要求焊缝成型均匀，无气孔、裂纹等缺陷。

2.2.3塞条点焊：

点焊前应先清除钢焊焊缝焊瘤、焊渣，再手工钨极氩弧焊点焊（焊点间距400～600mm。

钛焊丝在出库前须用酒精或丙酮擦拭干净，并用干净的棉布擦干，盛放在干净的焊丝盒内。钛条现场放置用干净的塑料膜包裹，禁止四处摆放。焊前将焊缝两侧15～20mm以内用酒精或丙酮对钛条和钛板进行擦拭，确保焊前钛材洁净、干燥。(若有锈迹，在这之前应用应该进行表面酸洗除锈（硝酸40%，氢氟酸20%，水58%），在室温下浸泡15～20分钟，然后用水冲洗干净并烘干）。对于酒精或丙酮的使用要特别注意，采用其进行钛贴条、钛板面、钛焊丝的清洁是比较有效的办法。但酒精、丙酮易燃，属于危险物品，必须保证安全的前提下在钢内筒焊接的狭小空间内使用（现场可以用不锈钢钢丝刷、钢丝轮进行轻度打磨除污除锈替代，或用橡胶砂轮或不含铁的千叶轮打磨。安全性高、成本低）。焊前检查焊缝边缘20mm内母材有无裂纹、重皮、破损及毛刺等缺陷。焊缝错边不大于1mm；清理后不得有油、污、漆、锈等，直至发出金属光泽。焊接环境应保持清洁，无灰尘和烟雾，相对湿度小于等于80%，环境温度不低于5℃。

2.2.4贴条点焊：

钛复层与贴条之间的定位焊点间距约50mm，焊点长度应小于10mm，贴条左右两条缝的定位焊点相互错开，定位焊尽量不加焊丝。贴条应与复合板贴实，不得有间隙。贴条接头应采用搭接接头，接头处应点焊密集，以贴实为原则。

点焊完后应用带不锈钢钢丝刷或丙酮对焊缝进行清理（点焊电流120～150A,焊点不得氧化）。氩弧焊极性采用直流正接。采用大喷嘴氩弧焊枪，增大保护面积，合理调节氩气流量。氩气保证纯度，并有合格证明。氩气管应保持干燥、完整无损。焊接时采用拖罩保护措施。焊丝不干净使用前要清理至露出金属光泽。点焊电流110～120A,焊点不得氧化;铈钨极直径采用φ2.4。氩气流量10～15L/min。严禁在钛板表面引燃电弧、试电流或随意焊接临时支撑物。组装过程中不得用锤猛力敲打。一根焊丝，遇到中间停焊时，端部被氧化部分应剪掉。点焊完后应用不锈钢丝刷对焊缝进行清理。

2.2.5贴条焊接：

采用直流钨极氩弧焊机，焊丝φ2.0mmERTi-2，电流120～150A，焊接电压12-18V，氩弧焊极性采用直流正接，氩气流量10～15L/min，大喷嘴氩弧焊枪，焊接速度40-60mm/min。钛焊缝和热影响区表面的颜色应为银白色，如因氧化而呈淡黄或淡蓝色是允许的。焊缝成形后应均匀、致密、平滑地向母材过渡。不得有裂纹、未熔合、咬边、气孔、夹渣等缺陷。钛焊缝表面不充许存在深度大于或等于0.5mm的划伤，如有大于0.5mm的划伤应清除后，清除后的焊缝表面不得底于母材表面。

2.2.6短焊缝焊接：

短焊缝主要为搭接接头，焊接时应采用拖罩保护，焊接电流50～80A，焊缝表面应为银白色、淡黄色或淡蓝色。可用肉眼或5倍放大镜对焊缝外形尺寸及表面质量进行检查，外观检查率为100%。焊缝成型应均匀、致密、光滑的向母材过度，不得有裂纹、气孔、未熔合以及超过规定的咬边、弧坑等缺陷，钛焊缝表面不允许存在深度大于或等于0.5mm大划伤，凹坑等，否则，应予补焊处理，焊后应打磨与母材平齐；不允许存在明显的划伤等缺陷。钛材焊缝表面不得存在裂纹、气孔、咬边等缺陷。钛焊缝和热影响区表面的颜色以银白色、金黄色为合格，允许出现不超过单条焊缝总长度20%的蓝或紫色，但必须及时清除（用不锈钢钢丝刷打磨），否则应返修。但对于表面呈灰色或有白色粉状物的焊缝，则判定为不合格，必须进行返修。经清除缺陷后的焊缝表面不得低于母材表面，否则要进行补焊处理。焊缝余高允许偏差1.5+1.0mm，焊缝凹面值不大于0.5mm，焊缝错边不超过1mm。

2.2.7渗透检测和修补

经检查合格后，由检测中心进行100%的着色渗透检测。在外观检查合格的条件下，钛板焊缝应按JB/T4730.5-2005《承压设备无损检测第五部分-渗透检测》进行100%的着色渗透检测，I级为合格。检验不合格的焊缝及时安排返修。挖补时可用角向磨光机沿标注线向根部打磨，逐渐阔宽，直至打磨出缺陷。气孔、未熔合等缺陷可直接通过熔焊方法排除。缺陷磨出后进行补焊，裂纹应先去除再通过加丝熔焊方法修补或采用加贴板的方法焊接，修补后需进行着色检验，直至焊缝合格为止。补焊时焊接工艺与正式施焊时的焊接工艺相同。

结束语

钛/钢复合板焊接，表面成型良好，焊缝的质量和抗氧化性能得到了很好的保证，操作得当，渗透检测一次合格率得到提高，解决了钛/钢复合板焊接的易氧化、吸氢、焊缝质量差等难题，另外，采用二氧化碳保护焊，热输入量低，有效地提高了焊接施工进度，降低了因基板温度过高而对钛板产生的氧化。经过使用耐高温石棉布进行背部挡飞溅，有利于现场操作，切实地降低了综合成本。

参考文献

[1]GB/T13149-2009钛及钛合金复合钢板焊接技术要求.

[2]卢洪伟，武桂斌，樊新利。电厂钛钢复合板烟囱内筒焊接质量控制.

[3]黄慧贤，庄海清，冯红梅。240米烟囱钢内筒钛钢复合板焊接工艺特点.