鈦合金管焊接技術工藝規(guī)程范本1范圍本規(guī)程規(guī)定了鈦及鈦合金管（以下簡稱“鈦合金管”）焊接的術語定義、材料要求、焊接準備、工藝參數(shù)、操作要點、質量檢驗、安全環(huán)保及記錄追溯要求。本規(guī)程適用于TA1/TA2/TA3純鈦管及TC4（Ti-6Al-4V）、TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）等α+β型鈦合金管的對接焊縫焊接，管徑范圍10mm～200mm，壁厚范圍1mm～10mm。不適用于鈦合金與其他金屬的異種焊接。2引用標準下列標準對本規(guī)程的應用必不可少，未注日期的引用其最新版本：GB/T3620.1鈦及鈦合金牌號和化學成分GB/T3623鈦及鈦合金焊絲GB/T150壓力容器GB/T3323金屬熔化焊焊接接頭射線照相檢驗方法GB/T____焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定NB/T____承壓設備焊接工藝評定JB/T4730承壓設備無損檢測GB/T____焊接工藝規(guī)程及評定的一般規(guī)定3術語與定義GB/T3375、GB/T____界定的術語適用于本規(guī)程，補充以下定義：3.1背面保護焊接時對焊縫背面熔池及熱影響區(qū)采用惰性氣體（氬氣）保護，防止與空氣中氧、氮、氫反應的措施。3.2鈍邊（RootFace）坡口底部的平直部分，用于防止焊接燒穿，尺寸為1mm～2mm（壁厚≤10mm時）。3.3鎢極氬弧焊（GTAW）以鎢極為電極、氬氣為保護氣體的電弧焊方法（又稱TIG焊），是鈦合金管焊接的首選工藝。4材料要求4.1母材牌號與化學成分符合GB/T3620.1，需提供質量證明書（含爐號、力學性能、熱處理狀態(tài)）。表面無裂紋、折疊、夾雜等缺陷，氧化膜厚度≤0.01mm（渦流探傷或酸洗檢驗）。尺寸偏差符合GB/T3625（換熱器用管）或GB/T____（流體輸送用管）。4.2焊接材料焊絲與母材化學成分匹配（見表4-1），符合GB/T3623。焊絲表面無油污、氧化膜，使用前用120#～180#不銹鋼絲刷打磨，再用丙酮/無水乙醇清洗，晾干后24小時內使用。表4-1母材與焊絲匹配表母材牌號推薦焊絲牌號TA1TA1TA2TA2TC4TC4TC11TC114.3保護氣體氬氣純度≥99.99%（體積分數(shù)），其中氧≤0.005%、氮≤0.005%、氫≤0.0005%（氣體純度分析儀檢驗）。存儲于陰涼干燥處，使用前排放瓶底積水。5焊接準備5.1母材預處理清除坡口及兩側20mm范圍內的氧化膜、油污：機械清理：用180#～240#砂紙沿縱向打磨至金屬光澤；化學清理：氧化膜較厚時，用HF5%～10%+HNO?20%～30%+H?O溶液室溫浸泡5～10分鐘，清水沖洗晾干。清理后4小時內完成焊接，超時需重新處理。5.2坡口制備常用V型坡口（壁厚≤8mm），角度60°～70°，鈍邊1mm～2mm，間隙0mm～1mm（見圖5-1）；壁厚＞8mm時采用U型坡口。坡口加工：機械加工（車床/坡口機）或等離子切割（切割后打磨去除熔渣），表面粗糙度Ra≤12.5μm。5.3裝配定位焊：用與正式焊絲相同的材料，管徑≤50mm時2～3點，＞50mm時3～4點，長度5～10mm，厚度≤母材壁厚2/3。錯邊量≤壁厚10%（且≤1mm），對口間隙均勻（偏差≤0.5mm）。小管（≤50mm）用內徑定位器（不銹鋼棒/塑料棒），大管（＞50mm）用外部夾具固定。5.4設備準備焊機：直流正接（DCEN）鎢極氬弧焊機，具備高頻引弧、穩(wěn)弧、電流衰減功能，電流范圍50～300A。鎢極：鈰鎢極（WCe20），直徑根據(jù)電流選擇（見表5-1），尖端磨成30°～60°圓錐狀（尖端直徑≤0.5mm）。噴嘴：陶瓷噴嘴，直徑根據(jù)管徑選擇（見表5-2）。背面保護：小管用可溶紙/橡膠塞封堵管口（一端充氬、另一端留φ2～3mm排氣孔）；大管用氬氣背托裝置或內部充氬管。表5-1鎢極直徑與電流匹配表鎢極直徑（mm）適用電流（A）2.450～1503.2120～2504.0200～300表5-2噴嘴直徑與管徑匹配表管徑（mm）噴嘴直徑（mm）10～5010～1450～10014～18100～20018～226焊接工藝6.1工藝選擇優(yōu)先采用鎢極氬弧焊（GTAW），壁厚＞8mm時采用GTAW打底+埋弧焊（SAW）填充蓋面（需鈦合金專用焊劑）。6.2關鍵參數(shù)根據(jù)母材、管徑、壁厚確定（見表6-1），核心原則：小電流、短電弧、快速度，減少熱輸入。表6-1鈦合金管GTAW焊接參數(shù)母材牌號管徑（mm）壁厚（mm）電流（A）電壓（V）速度（mm/min）正面氬氣（L/min）背面氬氣（L/min）TA220280～10010～1280～10015～2010～15TA2504120～15012～1460～8020～2515～20TC41006180～22014～1650～7025～3020～25TC420010250～30016～1840～6030～3525～306.3操作要點引?。焊哳l引?。ń箘澆粒∏?分鐘開啟正/背面氬氣（排出空氣）。焊接位置：優(yōu)先水平固定（5G）或垂直固定（2G），避免仰焊。焊接方向：右向焊（從左到右），便于觀察熔池。鎢極伸出：2mm～4mm（過長易燒損，過短影響視線）。熔池控制：保持橢圓形熔池（大小為鎢極直徑2～3倍），避免燒穿或未熔合。收?。翰捎秒娏魉p（2～3秒），填滿弧坑，收弧后繼續(xù)通氬5～10秒（直至焊縫冷卻至150℃以下）。6.4背面保護保護范圍：焊縫背面熔池及兩側10mm區(qū)域。氬氣純度：管內氬氣純度≥99.9%（氧含量檢測儀檢驗）。保護時間：焊接前5分鐘充氬，焊接中持續(xù)，焊接后繼續(xù)充氬10～15分鐘（冷卻至150℃以下）。6.5多層焊要求壁厚＞4mm時采用多層焊（打底+填充+蓋面）。打底焊：小電流（比填充焊低10～20A）、快速度，確保背面成形（余高0～1mm）。填充焊：每層焊接前清除前一層的飛濺、氧化皮（不銹鋼絲刷打磨），檢查缺陷（如有，打磨補焊）。蓋面焊：稍大電流、慢速度，保證表面成形（余高0～2mm，寬度比坡口寬2～4mm）。層間溫度：≤150℃（紅外測溫儀監(jiān)測），避免熱影響區(qū)晶粒粗大。7質量檢驗7.1檢驗依據(jù)符合本規(guī)程、GB/T150、JB/T4730、NB/T____等標準。7.2檢驗項目及要求7.2.1外觀檢驗（焊接后24小時內）表面無裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等缺陷；余高：0～2mm（≤壁厚10%）；寬度：比坡口寬2～4mm（均勻）；錯邊量：≤壁厚10%（且≤1mm）；氧化色：銀白色或淡黃色（允許輕微氧化），深藍色/黑色需打磨補焊。7.2.2無損檢測（外觀合格后）射線檢測（RT）：承壓管100%檢測，符合GB/T3323Ⅱ級；超聲檢測（UT）：壁厚＞8mm時采用，符合GB/T____Ⅱ級；滲透檢測（PT）：可疑缺陷時采用，符合JB/T4730Ⅰ級。7.2.3力學性能試驗（無損合格后）拉伸試驗：焊縫強度≥母材90%（GB/T228.1）；彎曲試驗：彎曲角度≥180°（彎心直徑=3×壁厚），無裂紋（GB/T232）；沖擊試驗（可選）：低溫/沖擊載荷件，吸收能量≥母材80%（GB/T229）。7.2.4金相檢驗（可選）焊縫組織：細小等軸晶或柱狀晶（無魏氏組織）；熱影響區(qū)：晶粒無明顯粗大（≤母材2倍）；無裂紋、氣孔等缺陷。8安全與環(huán)保8.1安全要求操作人員需持特種設備作業(yè)人員證（焊接），熟悉鈦合金焊接安全規(guī)程；現(xiàn)場配備局部排風罩（排出氧化鈦煙塵），通風量≥10次/小時（防止氬氣缺氧）；佩戴防紫外線面罩、耐酸手套、防護服（避免直接接觸）；鈦粉易燃，現(xiàn)場配備干粉滅火器（禁止水/泡沫）。8.2環(huán)保要求廢焊絲、廢鎢極、酸洗廢液分類收集，交由有資質單位處理；氬氣氣瓶回收利用，空瓶標注“空瓶”；保持現(xiàn)場清潔，避免鈦粉、油污污染環(huán)境。9注意事項焊接過程禁止中斷（若中斷，繼續(xù)通氬至焊縫冷卻至150℃以下）；禁止在風（≥5級）、潮濕環(huán)境焊接（需搭建防風/防潮棚）；鎢極保持清潔（污染后及時打磨）；焊接后及時打磨焊縫表面（去除氧化色和飛濺）；鈦合金管焊接后不進行熱處理（如需，采用真空退火≤500℃）。10記錄與追溯10.1焊接記錄需記錄以下內容（見表10-1）：母材：牌號、爐號、管徑、壁厚；焊絲：牌號、批號；設備：型號、編號；參數(shù)：電流、電壓、速度、氬氣流量；人員：焊工姓名、證號；檢驗：外觀、無損、力學性能結果。10.2檢驗記錄需記錄：檢驗項目（外觀、無損、力學）；標準、方法；結果、檢驗人員、日期。10.3保存期限焊接記錄與檢驗記錄保存至少5年（承壓設備保存至報廢），便于質量追溯。附錄A（可選）：鈦合金管焊接工藝評定報告（PQR）模板附錄B（可選）：鈦合金