ICS25.160.10CCSJ33團體標準Procedurespecificationofultrasonicimpacttreatmentfortitaniumandtitaniumalloysweldedseam2025-03-31發(fā)布中國焊接協(xié)會發(fā)布T/CWAN0114—2025 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14基本要求 25超聲沖擊原理 26超聲沖擊設(shè)備 27超聲沖擊處理工藝過程 28超聲沖擊處理效果的評價 49記錄要求 4附錄A（資料性）超聲沖擊處理推薦工藝卡 5T/CWAN0114—2025本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國焊接協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：洛陽船舶材料研究所（中國船舶集團有限公司第七二五研究所）、中國機械總院集團鄭州機械研究所有限公司、中國機械總院集團哈爾濱焊接研究所有限公司、龍門實驗室、哈工大鄭州研究院、河南省科學院材料研究所、洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司、中國艦船研究設(shè)計中心、江南造船（集團）有限責任公司、中國船舶集團有限公司第七〇一研究所、重慶科技大學、北京博清科技有限公司、南昌航空大學、哈爾濱工程大學、重慶三峽學院、北部灣大學、哈工大蘇州研究院。本文件主要起草人：廖志謙、馬照偉、雷小偉、呂逸帆、余巍、胡偉民、劉希林、高福洋、路全彬、常云峰、武鵬博、于華、林三寶、吳浩然、李渤渤、郝健、袁飛、孫崇峰、吳吉祥、尹立孟、陳玉華、姜麗紅、果春煥、王善林、孫徠博、馮偉、馮志強、張龍、沈黎、秦建、馮消冰、曹浩、鄭敏、夏國峰、李海龍、方乃文、李云月、孫欽榮、陳昊睿。1T/CWAN0114—2025本文件規(guī)定了采用超聲沖擊處理法消減鈦合金焊縫殘余應(yīng)力的術(shù)語和定義、基本要求、原理、工藝過程及效果的評價。本文件適用于厚度不小于4mm的TA2、TA5、TA10、TA22、TA24、TA31、TC4、TC4ELI等船用鈦及鈦合金焊縫的超聲沖擊處理。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中注日期的引用文件、僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件、其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3375焊接術(shù)語GB/T3620.1鈦及鈦合金牌號和化學成分GB/T7704無損檢測射線應(yīng)力測定方法GB/T24179金屬材料殘余應(yīng)力測定壓痕應(yīng)變法GB/T31310金屬材料殘余應(yīng)力測定鉆孔應(yīng)變法CB1216艦船用鈦及鈦合金焊接工藝要求3術(shù)語和定義GB/T3375界定的及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1超聲沖擊處理ultrasonicimpacttreatment使用超聲沖擊設(shè)備對金屬材料按一定參數(shù)消減殘余應(yīng)力的處理工藝。3.2超聲發(fā)生器ultrasonicgenerator轉(zhuǎn)換電能及產(chǎn)生超聲的裝置。3.3超聲沖擊槍ultrasonicimpactgun執(zhí)行超聲沖擊處理的裝置。3.4沖擊針impactneedle將振動傳遞給金屬表面的鋼針。24基本要求4.1人員4.1.1掌握超聲沖擊處理的相關(guān)知識，并經(jīng)過專業(yè)培訓。4.1.2掌握環(huán)境保護和職業(yè)健康安全的相關(guān)知識，能解決工藝過程中出現(xiàn)的問題。4.1.3掌握超聲沖擊設(shè)備的操作方法。4.1.4能夠按照工藝要求進行操作，并填寫工藝記錄。4.2環(huán)境4.2.1工作場所整潔有序、照明良好。4.2.2作業(yè)區(qū)域干凈、物料擺放整齊。4.2.3廠房設(shè)有通風及除塵裝置。4.3安全4.3.1設(shè)備電源應(yīng)可靠接地，并定期進行安全檢查。4.3.2操作人員應(yīng)嚴格按照說明書及安全操作規(guī)程使用相關(guān)設(shè)備。4.3.3無水乙醇、丙酮等易燃易爆品的使用和存放應(yīng)遵守工廠安全管理的有關(guān)規(guī)定。5超聲沖擊原理通過換能器將超聲頻的電流轉(zhuǎn)換成同頻率的機械振動，這種機械振動通過沖擊針傳遞到待處理金屬表面，使一定深度的表層金屬產(chǎn)生壓縮塑性變形，從而消減拉伸殘余應(yīng)力，降低應(yīng)力集中系數(shù)。6超聲沖擊設(shè)備超聲沖擊處理設(shè)備一般由超聲發(fā)生器、超聲沖擊槍、超聲沖擊針等組成。6.1超聲發(fā)生器超聲發(fā)生器應(yīng)具備頻率跟蹤和恒定振幅輸出功能，其輸出振幅宜維持在10μm～60μm之間。6.2超聲沖擊槍超聲沖擊槍一般有直角度沖擊槍和斜角度沖擊槍，推薦采用直角度沖擊槍。在處理狹小空間內(nèi)的焊縫時，可使用斜角度沖擊槍。6.3超聲沖擊針沖擊針排列方式一般有單根沖擊針、單排多根沖擊針和陣列式?jīng)_擊針，推薦選用采用單根沖擊針或單排多根沖擊針。7超聲沖擊處理工藝過程超聲沖擊處理前，應(yīng)選擇具有代表性的鈦合金接頭進行多次工藝試驗，并結(jié)合具體的牌號、焊縫形貌和結(jié)構(gòu)形式等制定最佳的處理工藝。7.1超聲沖擊處理前的檢查和準備37.1.1在實施超聲沖擊處理之前，應(yīng)檢查焊縫表面及附近區(qū)域，如存在氧化物、飛濺、焊瘤、油污、臟物等，應(yīng)采用吹除、擦拭、刷理或打磨的方式加以清理。7.1.2待處理表面應(yīng)平整、光順，如果待處理表面凹凸不平，建議對表面進行輕微打磨以改善其形狀，以形成能使超聲沖擊槍平穩(wěn)移動的通道。7.1.3檢查超聲發(fā)生器及超聲沖擊槍工作是否正常，檢查超聲沖擊針是否出現(xiàn)裂紋或磨損嚴重的情況。7.2超聲沖擊處理過程工藝7.2.1根據(jù)超聲沖擊處理的范圍不同，一般分為三種情況：對每層焊縫進行超聲沖擊處理；對指定某(些）層焊縫或指定的熔覆金屬厚度進行超聲沖擊處理；對整體焊接完成后的焊縫表面進行超聲沖擊處理。根據(jù)超聲沖擊處理的區(qū)域不同，又分為焊趾超聲沖擊處理和全焊縫超聲沖擊處理。超聲沖擊處理的范圍和區(qū)域應(yīng)根據(jù)工藝試驗結(jié)果或相關(guān)技術(shù)協(xié)議要求執(zhí)行。7.2.2將超聲沖擊槍對準焊縫表面或焊趾部位，沖擊針的軸線與焊縫縱向基本垂直，推薦角度如圖1所示。a）角焊縫沖擊b）對接焊縫沖擊c）沖擊針與焊縫的相對角度圖1鈦合金焊縫超聲沖擊處理的推薦角度7.2.3可在沖擊槍上施加一定的壓力，以保證沖擊過程平穩(wěn)。7.2.4鈦合金焊縫超聲沖擊處理的推薦工藝參數(shù)如表1所示。4表1鈦合金焊縫超聲沖擊處理的推薦工藝參數(shù)振幅μm沖擊針直徑mm沖擊功率W處理速度mm/min推薦范圍30-503-4800-1200100-2007.2.5超聲沖擊處理時，應(yīng)謹慎操作，避免對母材產(chǎn)生非必要的沖擊。7.2.6應(yīng)避免反復多次處理對表面造成損傷。7.3超聲沖擊處理后的要求每次超聲沖擊處理完成后，采用機械方式將焊道的錘擊面打磨光順（特別是因超聲沖擊擠出的焊肉要打磨清除）。對于層間的超聲沖擊處理，除機械清理外，還需采用無水乙醇或丙酮將焊道擦拭干凈，避免對下一層的焊接產(chǎn)生影響，焊前處理應(yīng)按照CB1216執(zhí)行。8超聲沖擊處理效果的評價8.1對于焊趾超聲沖擊處理，應(yīng)該在焊趾上處理出一條連續(xù)、均勻、光亮的凹槽，可使用5倍～10倍的放大鏡查看凹槽，確保凹槽內(nèi)的焊縫及母材都被處理到。如果有未處理到的區(qū)域，應(yīng)對這些區(qū)域重新處理。8.2對于全焊縫超聲沖擊處理，應(yīng)保證整個焊縫表面的沖擊覆蓋率不小于100%，肉眼或5倍～10倍的放大鏡觀測被處理面，應(yīng)當沒有未處理到的區(qū)域，否則應(yīng)對未處理到的區(qū)域重新處理。8.3必要時，對處理完成的區(qū)域進行殘余應(yīng)力測定，推薦采用無損或半無損的殘余應(yīng)力測量方法，如射線法、壓痕應(yīng)變法或鉆孔應(yīng)變法，按照GB/T7704、GB/T24179或GB/T31310執(zhí)行。9記錄要求超聲沖擊處理記錄應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：a）操作者姓名及操作日期；b）構(gòu)件名稱或描述；c）焊縫名稱或編號；d）超聲沖擊處理設(shè)備；e）超聲沖擊處理參數(shù)；f）超聲沖擊檢查結(jié)果；g）技術(shù)協(xié)議要求記錄的其他內(nèi)容。5附錄A（資料性）超聲沖擊處理推薦工藝卡A.1制定工藝規(guī)程前，應(yīng)選用具有代表性的鈦合金接頭進行工藝試驗，以確定最佳的處理工藝。A.2超聲沖擊處理推薦工藝卡格式如表A.1所示。表A.1超聲沖擊處理推薦工藝卡超聲沖擊處理工藝卡編號：頁碼：共頁單位名稱：產(chǎn)品名稱：依據(jù)文件：產(chǎn)品編號：1.簡圖（結(jié)構(gòu)形式、焊縫形狀、待沖擊區(qū)域等）2.超聲沖擊處理前的檢查和準備（人員要求、設(shè)備要求、表面狀態(tài)檢查要求、焊縫預處理等）3.超聲沖擊處理過程工藝（1）沖擊槍類型：（2）沖擊針類