母材和焊材表面必须清洁,防止污染物质熔入焊缝;高温熔池和高温焊道必须得到惰性气体的有效保护,防止焊缝金属的氧化,这两点是获得优质焊接接头的重要条件。因此,氩气保护是焊接钛镍材的最基本要求。氧化将会削弱焊接接头的力学性能和耐蚀性能。
焊接钛镍材要有保护意识并掌握保护技术。金属的活性越高对保护的要求越严格,钛材要求使用99.99%的纯氩,锆材要求使用99.999%的高纯氩,钽材应在密闭的充氩的气室中焊接。
根据焊接接头的实际形状制作适宜的保护工装(通常叫保护盒),是钨极氩弧焊工应具备的技能,也是焊接钛镍材的一项重要准备工作。因此,焊工有两重任务,一是焊好,二是保护好。焊接和保护二者相辅相成,焊好保护不好没用,保护好焊不好也没用。没有合适的保护措施禁止焊接。
保护有拖罩保护和充氩保护两种方式,能用拖罩保护不用充氩保护。充氩的空间往往较大,不仅保护效果不好而且费气。
2.2.1只要采用钨极氩弧焊,就必须对高温(钛材为400℃以上)熔池或焊道进行氩气保护,即使是普通碳钢。碳钢、不锈钢第一层焊接用氩弧打底时,背面也应用氩气保护。碳钢保护好也是银白色的。不保护的接头射线检测是没有问题的,但性能(尤其是背弯)就不一定合格了。
2.2.2用钨极氩弧焊组对工件点焊定位时,背面能用拖罩保护时用拖罩保护。对于小直径对接口可以充氩保护。
2.2.3换热器换热管与管板焊接时有两种形式,一种是管头熔倒(破头焊),一种是管头不熔倒(留头焊)。破头焊加铜堵(图3所示),防止和减少焊接时焊把喷嘴氩气流失。留头焊在管内加保护工装(图4所示),通氩气保护。
图3 破头焊铜堵保护
图4 留头焊工装保护管内壁
留头焊的管伸出长度应达到4mm或以上,以便焊接时管头不被咬豁。若需要焊后可将管头用机械的方法削至符合图样要求的长度。留头焊除了保证根部熔合外,应特别注意管内壁不氧化、不熔化。
2.2.4在氧化的焊道上焊一层保护完好的焊道是极其错误的,尤其对于先拼板后成形的钛封头或筒体纵缝。
2.2.5钛材焊后表面应呈银白或淡黄色,不应出现蓝色。靠用第二遍焊接或用焊把一燎去除蓝色的作法是错误的。正确的做法是刷掉或磨掉氧化的熔敷金属。
2.2.6钛钢复合板设备,检漏孔起三个作用:焊接钛盖板时由检漏孔通入氩气保护背面;焊后打气密检漏;运行中的泄漏信号孔。
图5 钛钢复合板筒体焊接示意图
钛钢复合板筒体焊接时应按图5所示设计检漏孔(焊检漏嘴)和气路阻断(银钎焊),即纵缝上2个检漏孔,环缝上2个检漏孔(如图6所示);气路阻断后纵焊缝和环焊缝不联通。第一层焊接时,在待焊的钛盖板正面两侧贴纸,边焊边揭(如图7所示)。一侧揭纸的长度不超过250mm,一次焊接的长度不超过200mm,两侧交替进行。第二层焊接时,由检漏孔继续通氩气保护。由检漏孔通氩气时,一部分氩气流向焊接区域,另一部分氩气从另一个检漏孔流出。
图6 钛钢复合板筒体纵环焊道上设置的检漏嘴
图7 钛钢复合板接管处钛盖板贴纸焊接
2.2.7由于钛制容器薄板居多,当在筒体或封头上焊接附件时,对应的另一侧不应氧化。
在实际手工焊接操作中,一名焊工焊接需要一名或二名保护工保护。保护工需注意力集中,要紧跟焊把的移动而移动保护拖罩,这叫跟盒保护(如图8、图9所示)。正面跟盒的保护工不能跟的太紧而碰撞焊把影响焊工操作,或跟的太慢保护效果变差。背面跟盒的保护工要根据焊接熔池亮点的移动而时时移动保护拖罩。因此,一条优质焊缝的获得是焊工和保护工相互配合的结果,保护工是有功劳的。
图8 纵焊缝上下推盒保护
图9 环焊缝外跟盒内充氩保护
由于焊件结构的多样复杂性做好保护工作是不容易的,应得到足够的重视。在焊接前做好保护工装,并得到验证。应着重解决好镍材膨胀节、钛材封头、弯头、三通、钛钢复合板的焊接保护。