專利名稱：一種石化用鈦焊管的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料加工領(lǐng)域技術(shù)，特別是一種石化用鈦焊管的焊接方法。
背景技術(shù)：
鈦具有比重小，比強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)良性能，在石化行業(yè)鈦及鈦加工材得到廣泛應(yīng)用，其中鈦管材占據(jù)很大的比例。在石化PTA行業(yè)(精對(duì)苯二甲酸)，其裝備需要防蝕的部件是反應(yīng)器和熱交換器，在反應(yīng)器和熱交換器中主要原材料是鈦管材。
目前，在石化PTA行業(yè)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(dǎo)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(xiàn)象嚴(yán)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(xiàn)在制作這種小管徑、超壁厚鈦焊管的技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種石化用鈦焊管的焊接方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)外徑016、32mm，壁厚I. (T2. Omm直縫小管徑超壁厚鈦焊管的生產(chǎn)制備，滿足石化行業(yè)鈦焊管替代無縫鈦管的應(yīng)用需求，焊接的管徑超壁厚鈦焊管尺寸規(guī)格、焊縫質(zhì)量、表面質(zhì)量等滿足石化行業(yè)用鈦焊管的要求。為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種石化用鈦焊管的焊接方法，技術(shù)方案是鈦帶經(jīng)過在線連續(xù)冷彎成型成閉合孔徑然后進(jìn)入焊接箱體，采用有傾角的單槍鎢極氬弧焊槍進(jìn)行焊接以保證焊接熔融所需的能量；使用電弧磁控裝置，對(duì)電弧的形狀和電弧相對(duì)焊縫的位置進(jìn)行精確控制，使電弧的截面形狀為梨形，達(dá)到焊接工藝的要求；焊接時(shí)采用邊焊接、邊快速冷卻；同時(shí)使用焊接擠壓輥對(duì)結(jié)晶狀態(tài)的焊縫進(jìn)行擠壓，當(dāng)焊縫金屬處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，在焊縫的兩側(cè)加以一定的擠壓力，對(duì)焊縫進(jìn)行擠壓，把即將凝固結(jié)晶焊縫金屬中的雜質(zhì)、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(duì)焊管進(jìn)行內(nèi)外保護(hù)、焊槍保護(hù)以及焊接托罩保護(hù)，將成型好的鈦帶焊接成直逢鈦焊管；焊接后對(duì)管材進(jìn)行定徑矯直和在線感應(yīng)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(jié)晶收縮得到補(bǔ)償，避免焊縫被拉開形成熱裂紋，達(dá)到凈化焊縫、改善成型、提高焊縫質(zhì)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(shí)現(xiàn)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(tài)時(shí)，焊縫的效果和焊槍與擠壓輥的位置，SP處于熔融狀態(tài)的焊接熔池與擠壓輥的位置有關(guān)；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(yuǎn)，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(zhì)量。只有當(dāng)焊接熔池到達(dá)擠壓輥軸的中心線，處于即將結(jié)晶狀態(tài)時(shí)為最佳，焊縫經(jīng)過擠壓輥后，經(jīng)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(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(yīng)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(yīng)加熱線圈，感應(yīng)線圈中通過交變電流時(shí)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使處于磁場(chǎng)內(nèi)的焊 管產(chǎn)生同一頻率的感應(yīng)電勢(shì)，從而在工件中產(chǎn)生渦流，以渦流為主的熱效應(yīng)將工件加熱到工藝設(shè)定溫度，進(jìn)行在線感應(yīng)熱處理。本發(fā)明中的感應(yīng)熱處理工藝設(shè)定溫度為55(T620°C。進(jìn)一步具體的，本發(fā)明的石化用鈦焊管的焊接方法，具體工藝參數(shù)為鎢極直徑為3. 2mm，鎢極尖端為20飛0 °錐形；其他參數(shù)為在焊接電流為(T90A時(shí)，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(shí)，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(shí)，電弧電壓為9. 4 10. 5V，焊接速度為I 2m/min。這些技術(shù)方案也可以互相組合或者結(jié)合，從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。本專利所述的長、寬、厚、內(nèi)外徑的單位，沒有特別說明的，均為毫米。本發(fā)明采用通過將鈦帶經(jīng)過在線連續(xù)冷彎成型成閉合孔徑然后進(jìn)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(shù)，進(jìn)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(duì)焊管進(jìn)行內(nèi)外保護(hù)、焊槍保護(hù)以及焊接托罩保護(hù)的技術(shù)方案，具有以下的有益效果
經(jīng)該焊接方法生產(chǎn)的管徑016 032_，壁厚I. (T2. Omm的直縫鈦焊管焊縫質(zhì)量和表面質(zhì)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(guī)鈦焊管焊接工藝，從而實(shí)現(xiàn)突破石化行業(yè)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(diǎn)，實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。


圖I是鎢極氬弧焊槍的結(jié)構(gòu)以及焊接位置示意圖。圖2是焊接擠壓輥裝置的工作狀態(tài)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利進(jìn)一步解釋說明。
實(shí)施例I
原材料TA2鈦帶，帶寬60. (T60. 5，壁厚I. 25mm,使用O 19規(guī)格軋輥模具進(jìn)行連續(xù)冷彎成型，進(jìn)行制備O 19X I. 25mm規(guī)格直縫鈦焊管。窄鈦帶經(jīng)過連續(xù)冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數(shù)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(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有缺陷報(bào)警，報(bào)警部分切除。焊接后對(duì)管材進(jìn)行定徑矯直和在線感應(yīng)退火熱處理。在線感應(yīng)退火以去除殘留在管材中的應(yīng)力，溫度56(T580°C，氬氣氛圍保護(hù)，倉壓l(T25mbar。精定徑后管材直徑C>19±0. 10mm。對(duì)定徑矯直后的管材進(jìn)行潤流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測(cè)。結(jié)果合格。取樣測(cè)試力學(xué)性能和工藝性能。性能屈服強(qiáng)度RpO. 2 : 38(T400MPa，抗拉強(qiáng)度Rm 440 470MPa，延伸率30 40%，壓扁、20%擴(kuò)口、焊縫處反向展平均合格。 實(shí)施例2
原材料TA2鈦帶，帶寬79. 3^79. 6，壁厚I. 25mm,使用O 25規(guī)格軋輥模具進(jìn)行連續(xù)冷彎成型，進(jìn)行制備O 25 X I. 25mm規(guī)格直縫鈦焊管。窄鈦帶經(jīng)過連續(xù)冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數(shù)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(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有缺陷報(bào)警，報(bào)警部分切除。焊接后對(duì)管材進(jìn)行定徑矯直和在線感應(yīng)退火熱處理。在線感應(yīng)退火以去除殘留在管材中的應(yīng)力，溫度57(T590°C，氬氣氛圍保護(hù)，倉壓l(T25mbar。精定徑后管材直徑C>25±0. 10mm。對(duì)定徑矯直后的管材進(jìn)行潤流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測(cè)。結(jié)果合格。取樣測(cè)試力學(xué)性能和工藝性能。性能屈服強(qiáng)度RpO. 2 : 37(T420MPa，抗拉強(qiáng)度Rm 430 480MPa，延伸率25 45%，壓扁、20%擴(kuò)口、焊縫處反向展平均合格。對(duì)比例I
原材料TA2鈦帶，帶寬79. 3^79. 6，壁厚I. 25mm,使用O 25規(guī)格軋輥模具進(jìn)行連續(xù)冷彎成型，進(jìn)行制備O 25 X I. 25mm規(guī)格直縫鈦焊管。窄鈦帶經(jīng)過連續(xù)冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數(shù)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(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有缺陷報(bào)警，報(bào)警部分切除。焊接后對(duì)管材進(jìn)行定徑矯直和在線感應(yīng)退火熱處理。在線感應(yīng)退火以去除殘留在管材中的應(yīng)力，溫度57(T590°C，氬氣氛圍保護(hù)，倉壓l(T25mbar。精定徑后管材直徑C>25±0. 10mm。對(duì)定徑矯直后的管材進(jìn)行潤流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測(cè)。結(jié)果內(nèi)焊縫未焊透，超聲報(bào)警。對(duì)比例2
原材料TA2鈦帶，帶寬79. 3^79. 6，壁厚I. 25mm,使用O 25規(guī)格軋輥模具進(jìn)行連續(xù)冷彎成型，進(jìn)行制備O 25 X I. 25mm規(guī)格直縫鈦焊管。窄鈦帶經(jīng)過連續(xù)冷彎成型，鎢極氬弧焊接，采用焊接工藝參數(shù)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(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有缺陷報(bào)警，報(bào)警部分切除。焊接后對(duì)管材進(jìn)行定徑矯直和在線感應(yīng)退火熱處理。在線感應(yīng)退火以去除殘留在管材中的應(yīng)力，溫度57(T590°C，氬氣氛圍保護(hù)，倉壓10 25mbar。精定徑后管材直徑C>25±0. 10mm。對(duì)定徑矯直后的管材進(jìn)行潤 流探傷和超聲波無損探傷、氣密性檢測(cè)。結(jié)果焊縫開裂，渦流、超聲報(bào)警。
權(quán)利要求
1.一種石化用鈦焊管的焊接方法，其特征是鈦帶經(jīng)過在線連續(xù)冷彎成型成閉合孔徑然后進(jìn)入焊接箱體，采用有傾角的單槍鎢極氬弧焊槍進(jìn)行焊接以保證焊接熔融所需的能量；使用電弧磁控裝置，對(duì)電弧的形狀和電弧相對(duì)焊縫的位置進(jìn)行精確控制，使電弧的截面形狀為梨形，達(dá)到焊接工藝的要求；焊接時(shí)采用邊焊接、邊快速冷卻；同時(shí)使用焊接擠壓輥對(duì)結(jié)晶狀態(tài)的焊縫進(jìn)行擠壓，當(dāng)焊縫金屬處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，在焊縫的兩側(cè)加以一定的擠壓力，對(duì)焊縫進(jìn)行擠壓，把即將凝固結(jié)晶焊縫金屬中的雜質(zhì)、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(duì)焊管進(jìn)行內(nèi)外保護(hù)、焊槍保護(hù)以及焊接托罩保護(hù)，將成型好的鈦帶焊接成直逢鈦焊管；焊接后對(duì)管材進(jìn)行定徑矯直和在線感應(yīng)退火熱處理，制備得到石化用鈦焊管。
2.根據(jù)權(quán)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(diào)節(jié)控制電弧形狀。
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(yīng)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(yīng)加熱線圈，感應(yīng)線圈中通過交變電流時(shí)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使處于磁場(chǎng)內(nèi)的焊管產(chǎn)生同一頻率的感應(yīng)電勢(shì)，從而在工件中產(chǎn)生渦流，以渦流為主的熱效應(yīng)將工件加熱到工藝設(shè)定溫度，進(jìn)行在線感應(yīng)熱處理。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種石化用鈦焊管的焊接方法，通過將鈦帶經(jīng)過在線連續(xù)冷彎成型成閉合孔徑然后進(jìn)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(shù)，進(jìn)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(duì)焊管進(jìn)行內(nèi)外保護(hù)、焊槍保護(hù)以及焊接托罩保護(hù)，制備得到石化用鈦焊管。本發(fā)明生產(chǎn)的直縫鈦焊管焊縫質(zhì)量和表面質(zhì)量等滿足石化如PTA工程用鈦焊管的要求，實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)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(diǎn)，與無縫鈦焊管制備方法相比，工序少，操作簡單，更易實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/167GK102962560SQ201210409569
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者賈祥亞, 馬虹劍, 張東東 申請(qǐng)人:洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司