鈦鋼復合板焊接技術與其質量管控分析

王光智(浙江明一化工機械有限公司,浙江 衢州 324000)

鈦鋼復合板由于具備普通復合板所不具備的高強度、耐腐蝕性以及經濟性等特點而被廣泛應用于各個行業，但以鈦鋼復合板為材料制成的機械設備往往具有非常復雜的結構和工藝，其重要部位往往都要焊接成型，因此對鈦鋼復合板焊接技術進行研究具有重要意義。本文對有關鈦鋼復合板焊接技術及其質量管控措施進行研究和探討。

1 鈦鋼復合板焊接技術

1.1 工程概述

本公司某項目為MVR蒸發系統中的重要設備－分離器的制作，分離器的筒體板采用的是鈦鋼復合板，其中基層為Q235-B鋼板，厚度是16mm，覆層是厚度為1.2mm的純鈦板（牌號為TA2），其中涉及到鈦鋼復合板的焊接技術，因為鈦和鐵的線膨脹系數、熱導率相差較大且在焊縫中易形成低熔點共晶體與TiC，因此在焊接中如何獲得優質的焊接接頭，這是質量控制的重點。

1.2 鈦鋼復合板焊接注意事項

1.2.1 鈦的熔點是1668℃，密度小、強度大、耐腐蝕，高溫時熔池容易被污染，因此在焊接過程中更需要注意對熔池進行必要的保護；

1.2.2 如果鈦焊縫中含氮量和含氧量比較高，則有可能出現裂紋，因此為了避免出現裂紋，要盡可能減少焊接接頭處的擴散氫含量；

1.2.3 對鈦鋼復合板進行焊接之前，要做好一些重要位置的清理及防護工作，包括坡口、鈦貼條、鈦焊絲等。

1.3 焊前準備

鈦鋼復合板進行焊接之前必須要做好清理工作，以確保焊接質量。具體而言包括以下三個方面：

1.3.1 焊接之前對坡口進行清理，包括（基層與覆層）表面污染物的清理、表面氧化膜的去除；

1.3.2 鈦貼條要利用酸洗液或者丙酮清洗，然后用清水洗干凈再烘干；

1.3.3 鈦復合板對接接頭優先選擇搭接接頭，具體形式如圖一所示。

圖一鈦鋼復合板對接接頭坡口形式

1.4 焊接方法

鈦鋼復合板的焊接順序是：先焊基層，再焊覆層。基層Q235-B的焊接工藝已很成熟，可以采用焊條電弧焊、CO2氣體保護焊、埋弧自動焊等焊接方法，但是覆層的焊接方法就目前國內而言，仍是以采用氬弧焊為主。需要特別注意的地方是：（1）在焊接基層的時候，覆層單邊必須向內清理出15－20mm的空余邊出來，以保證在焊接的時候獲得較好的基層焊接接頭。（2）要選擇合理的工藝參數，防止飛濺過多，以影響覆層的清潔與質量，可以采取的措施有在鈦層上涂一些白石灰粉或者粘貼一些耐高溫的橡膠等。（3）基層內外焊接完畢后，需要將基層內部的焊縫打磨平整以確保鈦貼條能夠緊密的貼緊鈦覆層。（4）在焊接鈦覆層的角焊縫時尤其要控制好焊接熱輸入，且使氬氣能夠充分的保護好焊接區域。

2 質量管理和控制對策

鈦鋼復合板焊接質量管理和控制具體包括五個方面，可以簡稱為人、機、料、法以及環，其中人是指焊接人員的技能水平；機是指相關裝備的性能；料是指選擇的材料的質量；法是指合理的選擇焊接工藝方法；環是指具體施焊時的具體環境。

2.1 焊前準備

2.1.1 焊接材料進場之前要先檢查焊材實物以及是否具有合格證書，可以通過試焊、抽檢的方式對材料質量進行檢查；

2.1.2 焊接設備是否完好，檢查有沒有相應的鑒定合格證書；

2.1.3 焊接人員是否具有相對應的焊工證書，且在上崗之前應進行必要的學習和培訓；

2.1.4 檢查焊接工藝規程及焊接作業指導書是否已經在現場；

2.2 過程控制

2.2.1 對焊接環境進行控制，風速大于2m/s、相對濕度大于90%、雨雪環境、焊件溫度低于-20℃時，需要采取一定的防護對策才可進行焊接；

2.2.2 進行設備控制，要確保相關設備的性能穩定可靠，儀表顯示正常；

2.2.3 焊材進行控制，其中焊條、焊劑等根據相關標準進行烘干和保溫，如果是低氫型焊條，還需要進行擴散氫檢驗。焊條在使用過程中要裝入焊條保溫桶，在施焊過程中再取出來，施焊超過三個小時則剩余的焊條應重新拿回焊材庫烘焙；

2.2.4 人員管控方面，必須持有相對應的焊接合格項目才能進行焊接作業；

2.2.5 工藝控制方面，焊接操作人員必須按照焊接工藝規程中規定的焊接工藝參數進行施焊，不得自行更改焊接工藝參數及焊接方法；

2.2.6 質量控制方面，要先對焊接坡口進行檢查，坡口表面不得有雜物。引弧需在坡口處進行，不可隨意在母材表面進行引弧。電弧擦傷的位置要進行補焊，對線能量進行管控，焊接時對層間溫度進行控制。

2.3 焊后質量檢查

2.3.1 外觀方面進行檢查，確保無夾層、裂紋等質量缺陷；鈦覆層一側表面應呈現銀白色、且無污染變質的現象；

2.3.2 焊接接頭基層一側須按照JB/T4730.2-2005《承壓設備無損檢測》標準進行100%RT探傷檢測，焊縫合格級別II級。鈦覆層一側的焊縫表面須按照JB/T4730.5-2005的要求進行100%PT探傷檢測，焊縫合格級別I級。

3 結語

本文結合工程實例，對鈦鋼復合板焊接技術進行研究，對質量管控對策進行探討，以期對于鈦鋼復合板的應用起到一定的理論指導意義。期望在不久的將來，隨著科技的進一步發展，焊接技術能夠出現一種新的可以適應于大工業生產的焊接技術，比如超激光等離子焊等焊接方法，使鈦材能夠直接與碳鋼焊接在一起而不需要采取搭接的方式，就可以獲得優質的焊縫。