專利名稱：一種石化用鈦焊管的焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種材料加工領域技術，特別是一種石化用鈦焊管的焊接方法。
背景技術：
鈦具有比重小，比強度高和耐腐蝕等優良性能，在石化行業鈦及鈦加工材得到廣泛應用，其中鈦管材占據很大的比例。在石化PTA行業(精對苯二甲酸)，其裝備需要防蝕的部件是反應器和熱交換器，在反應器和熱交換器中主要原材料是鈦管材。
目前，在石化PTA行業之前所使用的鈦管一般是無縫鈦管，厚度一般為I. (T2. Omm,管徑一般為①16 O 32mm。無縫管制作工序多，制造周期長，且存在壁厚、管徑不均勻的問題，導致穿管困難，致力于希望用焊接管來代替無縫管。但這種厚度和管徑的鈦焊管，由于其管徑小、壁厚較大，鈦本身反彈現象嚴重，存在焊接難焊住和焊住又焊不透的問題，這些問題成為現在制作這種小管徑、超壁厚鈦焊管的技術難點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種石化用鈦焊管的焊接方法，實現對外徑016、32mm，壁厚I. (T2. Omm直縫小管徑超壁厚鈦焊管的生產制備，滿足石化行業鈦焊管替代無縫鈦管的應用需求，焊接的管徑超壁厚鈦焊管尺寸規格、焊縫質量、表面質量等滿足石化行業用鈦焊管的要求。為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案
本發明的一種石化用鈦焊管的焊接方法，技術方案是鈦帶經過在線連續冷彎成型成閉合孔徑然后進入焊接箱體，采用有傾角的單槍鎢極氬弧焊槍進行焊接以保證焊接熔融所需的能量；使用電弧磁控裝置，對電弧的形狀和電弧相對焊縫的位置進行精確控制，使電弧的截面形狀為梨形，達到焊接工藝的要求；焊接時采用邊焊接、邊快速冷卻；同時使用焊接擠壓輥對結晶狀態的焊縫進行擠壓，當焊縫金屬處于結晶狀態時，在焊縫的兩側加以一定的擠壓力，對焊縫進行擠壓，把即將凝固結晶焊縫金屬中的雜質、氣孔等排擠出來；焊接擠壓輥的開口度I. 5 3. 0mm，焊槍與工件的傾斜角度35 55°，焊槍距離焊縫的位置
I.5^3. 5mm,電弧形狀為梨形，焊接過程中用氬氣對焊管進行內外保護、焊槍保護以及焊接托罩保護，將成型好的鈦帶焊接成直逢鈦焊管；焊接后對管材進行定徑矯直和在線感應退火熱處理，制備得到石化用鈦焊管。通過使用焊接擠壓輥，可以使得焊縫的結晶收縮得到補償，避免焊縫被拉開形成熱裂紋，達到凈化焊縫、改善成型、提高焊縫質量的目的。通過控制焊接擠壓輥的位置即開口度，和焊槍與工件的傾斜角度以及通過電弧磁控控制電弧的形狀，實現單槍焊接小管徑、
厚壁鈦管。本專利所述的焊接擠壓輥，在工作狀態時，焊縫的效果和焊槍與擠壓輥的位置，SP處于熔融狀態的焊接熔池與擠壓輥的位置有關；如果焊槍與焊接擠壓輥中心線的距離L，即焊接熔池與擠壓輥中心線的距離L過大，焊接熔池離擠壓輥太遠，焊縫已冷擠壓輥起不到擠壓作用；如果L過小，熔池離擠壓輥太近，影響焊縫成型及焊接質量。只有當焊接熔池到達擠壓輥軸的中心線，處于即將結晶狀態時為最佳，焊縫經過擠壓輥后，經過氬氣的冷卻，便形成可靠的焊縫，否則難以形成合格的焊縫。具體的，本專利所述的電弧磁控裝置，其具體結構為磁控裝置包括磁頭、磁控制器，磁控裝置的磁頭裝在焊槍上，通過磁控制器的調節控制電弧形狀。這樣可以獲得需要的梨形的電弧形狀，并將電弧集中在焊縫位置上。本專利所述的石化用鈦焊管，是指外徑O 16 O 32mm，壁厚I. (T2. Omm直縫小管徑
超壁厚欽焊管。具體的，本專利所述的在線感應退火熱處理工藝，具體過程為焊接好的鈦焊管在線穿過穿過感應加熱線圈，感應線圈中通過交變電流時，產生交變磁場，使處于磁場內的焊 管產生同一頻率的感應電勢，從而在工件中產生渦流，以渦流為主的熱效應將工件加熱到工藝設定溫度，進行在線感應熱處理。本發明中的感應熱處理工藝設定溫度為55(T620°C。進一步具體的，本發明的石化用鈦焊管的焊接方法，具體工藝參數為鎢極直徑為3. 2mm，鎢極尖端為20飛0 °錐形；其他參數為在焊接電流為(T90A時，電弧電壓為0 8. 5V，焊接速度為(TO. 5m/min ;在焊接電流為75 135A時，電弧電壓為8 10V，焊接速度為
0.5 lm/min ;在焊接電流為10(T265A時，電弧電壓為9. 4 10. 5V，焊接速度為I 2m/min。這些技術方案也可以互相組合或者結合，從而達到更好的技術效果。本專利所述的長、寬、厚、內外徑的單位，沒有特別說明的，均為毫米。本發明采用通過將鈦帶經過在線連續冷彎成型成閉合孔徑然后進入焊接箱體，采用單槍鎢極氬弧焊接，通過采用合適的焊接傾斜角度和焊接電流、電壓等焊接工藝參數，進行鎢極氬弧焊接，將成型好的鈦帶焊接成直逢鈦焊管，焊接過程中用氬氣對焊管進行內外保護、焊槍保護以及焊接托罩保護的技術方案，具有以下的有益效果
經該焊接方法生產的管徑016 032_，壁厚I. (T2. Omm的直縫鈦焊管焊縫質量和表面質量等滿足石化如PTA工程用鈦焊管的要求，突破這種單槍焊接厚壁小管徑非常規鈦焊管焊接工藝，從而實現突破石化行業用無縫鈦管被鈦焊管的替代。通過該焊接方法，能解決小管徑超壁厚鈦焊管的焊接難點，實現這種小管徑超壁厚的鈦焊管替代無縫管。該焊接方法與無縫鈦焊管制備方法相比，工序少，操作簡單，更易實現大批量生產。
圖I是鎢極氬弧焊槍的結構以及焊接位置示意圖。圖2是焊接擠壓輥裝置的工作狀態示意圖。圖中，I-焊管，2-焊接擠壓輥，3-TIG焊槍，4-磁控裝置，5_焊接熔池，L是焊槍與焊接擠壓輥中心線的距離。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利進一步解釋說明。
實施例I
原材料TA2鈦帶，帶寬60. (T60. 5，壁厚I. 25mm,使用O 19規格軋輥模具進行連續冷彎成型，進行制備O 19X I. 25mm規格直縫鈦焊管。窄鈦帶經過連續冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數焊接速度0. 5 lm/min，焊接電流ll(Tl25A，焊接電壓8. 8 98V，氬氣流量l(T251/min，焊接擠壓輥的開口度I. 7mm，焊槍與工件的傾角30°，使得焊縫填充充分，過渡圓滑。采用焊接后渦流無損探傷裝置，對焊縫質量進行監測，有缺陷報警，報警部分切除。焊接后對管材進行定徑矯直和在線感應退火熱處理。在線感應退火以去除殘留在管材中的應力，溫度56(T580°C，氬氣氛圍保護，倉壓l(T25mbar。精定徑后管材直徑C>19±0. 10mm。對定徑矯直后的管材進行潤流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測。結果合格。取樣測試力學性能和工藝性能。性能屈服強度RpO. 2 : 38(T400MPa，抗拉強度Rm 440 470MPa，延伸率30 40%，壓扁、20%擴口、焊縫處反向展平均合格。 實施例2
原材料TA2鈦帶，帶寬79. 3^79. 6，壁厚I. 25mm,使用O 25規格軋輥模具進行連續冷彎成型，進行制備O 25 X I. 25mm規格直縫鈦焊管。窄鈦帶經過連續冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數焊接速度0. 5 lm/min，焊接電流12(Tl35A，焊接電壓8. 8^9. 4V，氬氣流量1(T25 1/min，焊接擠壓輥的開口度2. 0mm，焊槍與工件的傾角35°，使得焊縫填充充分，過渡圓滑。采用焊接后渦流無損探傷裝置，對焊縫質量進行監測，有缺陷報警，報警部分切除。焊接后對管材進行定徑矯直和在線感應退火熱處理。在線感應退火以去除殘留在管材中的應力，溫度57(T590°C，氬氣氛圍保護，倉壓l(T25mbar。精定徑后管材直徑C>25±0. 10mm。對定徑矯直后的管材進行潤流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測。結果合格。取樣測試力學性能和工藝性能。性能屈服強度RpO. 2 : 37(T420MPa，抗拉強度Rm 430 480MPa，延伸率25 45%，壓扁、20%擴口、焊縫處反向展平均合格。對比例I
原材料TA2鈦帶，帶寬79. 3^79. 6，壁厚I. 25mm,使用O 25規格軋輥模具進行連續冷彎成型，進行制備O 25 X I. 25mm規格直縫鈦焊管。窄鈦帶經過連續冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數焊接速度0. 5 lm/min，焊接電流12(Tl35A，焊接電壓8. 8^9. 4V，氬氣流量1(T25 1/min，焊接擠壓輥的開口度2. 0mm，焊槍與工件的傾角90°，使得焊縫填充充分，過渡圓滑。采用焊接后渦流無損探傷裝置，對焊縫質量進行監測，有缺陷報警，報警部分切除。焊接后對管材進行定徑矯直和在線感應退火熱處理。在線感應退火以去除殘留在管材中的應力，溫度57(T590°C，氬氣氛圍保護，倉壓l(T25mbar。精定徑后管材直徑C>25±0. 10mm。對定徑矯直后的管材進行潤流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測。結果內焊縫未焊透，超聲報警。對比例2
原材料TA2鈦帶，帶寬79. 3^79. 6，壁厚I. 25mm,使用O 25規格軋輥模具進行連續冷彎成型，進行制備O 25 X I. 25mm規格直縫鈦焊管。窄鈦帶經過連續冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數焊接速度0. 5 lm/min，焊接電流12(Tl35A，焊接電壓8. 8^9. 4V，氬氣流量1(T25 1/min，未使用焊接擠壓輥，焊槍與工件的傾角35°。采用焊接后渦流無損探傷裝置，對焊縫質量進行監測，有缺陷報警，報警部分切除。焊接后對管材進行定徑矯直和在線感應退火熱處理。在線感應退火以去除殘留在管材中的應力，溫度57(T590°C，氬氣氛圍保護，倉壓10 25mbar。精定徑后管材直徑C>25±0. 10mm。對定徑矯直后的管材進行潤 流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測。結果焊縫開裂，渦流、超聲報警。
權利要求
1.一種石化用鈦焊管的焊接方法，其特征是鈦帶經過在線連續冷彎成型成閉合孔徑然后進入焊接箱體，采用有傾角的單槍鎢極氬弧焊槍進行焊接以保證焊接熔融所需的能量；使用電弧磁控裝置，對電弧的形狀和電弧相對焊縫的位置進行精確控制，使電弧的截面形狀為梨形，達到焊接工藝的要求；焊接時采用邊焊接、邊快速冷卻；同時使用焊接擠壓輥對結晶狀態的焊縫進行擠壓，當焊縫金屬處于結晶狀態時，在焊縫的兩側加以一定的擠壓力，對焊縫進行擠壓，把即將凝固結晶焊縫金屬中的雜質、氣孔排擠出來；焊接擠壓輥的開口度I. 5^3. Omm，焊槍與工件的傾斜角度35 55°，焊槍距離焊縫的位置I. 5^3. 5mm,電弧形狀為梨形，焊接過程中用氬氣對焊管進行內外保護、焊槍保護以及焊接托罩保護，將成型好的鈦帶焊接成直逢鈦焊管；焊接后對管材進行定徑矯直和在線感應退火熱處理，制備得到石化用鈦焊管。
2.根據權利要求I所述石化用鈦焊管的焊接方法，其特征是所述的磁控裝置包括磁頭、磁控制器，磁控裝置的磁頭裝在焊槍上，通過磁控制器的調節控制電弧形狀。
3.根據權利要求I所述石化用鈦焊管的焊接方法，其特征是所述的石化用鈦焊管，是指外徑O 16 O 32mm，壁厚I. (T2. Omm直縫小管徑超壁厚鈦焊管。
4.根據權利要求I所述石化用鈦焊管的焊接方法，其特征是所述的在線感應退火熱處理工藝，具體過程為焊接好的鈦焊管在線穿過穿過感應加熱線圈，感應線圈中通過交變電流時，產生交變磁場，使處于磁場內的焊管產生同一頻率的感應電勢，從而在工件中產生渦流，以渦流為主的熱效應將工件加熱到工藝設定溫度，進行在線感應熱處理。
全文摘要
本發明介紹了一種石化用鈦焊管的焊接方法，通過將鈦帶經過在線連續冷彎成型成閉合孔徑然后進入焊接箱體，采用單槍鎢極氬弧焊接，通過采用合適的焊接傾斜角度和焊接電流、電壓等焊接工藝參數，進行鎢極氬弧焊接，將成型好的鈦帶焊接成直逢鈦焊管，焊接過程中用氬氣對焊管進行內外保護、焊槍保護以及焊接托罩保護，制備得到石化用鈦焊管。本發明生產的直縫鈦焊管焊縫質量和表面質量等滿足石化如PTA工程用鈦焊管的要求，實現石化行業用無縫鈦管被鈦焊管的替代，可以解決小管徑超壁厚鈦焊管的焊接難點，與無縫鈦焊管制備方法相比，工序少，操作簡單，更易實現大批量生產。
文檔編號B23K9/167GK102962560SQ201210409569
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者賈祥亞, 馬虹劍, 張東東 申請人:洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司