T-CWAN 0086-2023 鈦合金板翅式換熱器殼體非熔化極氣體保護焊推.薦焊接工藝規(guī)程

ICS25.160.10CCSJ33團體標準Recommendedweldingprocedurefortungsten-inertgasweldingoftitaniumalloyplate-finheat2023-08-15發(fā)布T/CWAN0086—2023 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14一般要求 25工藝要求 46質量要求 7焊接檢驗 附錄A（資料性）焊接工藝規(guī)程 9T/CWAN0086—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中國焊接協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：中國機械總院集團哈爾濱焊接研究所有限公司、鄭州機械研究所有限公司、北京博清科技有限公司、江蘇科技大學、新鄉(xiāng)航空工業(yè)(集團)有限公司、中機智能裝備創(chuàng)新研究院（寧波）有限公司、哈爾濱工業(yè)大學、哈焊所華通（常州）焊業(yè)股份有限公司、中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司、武昌船舶重工集團有限公司、安徽博清科技有限公司、重慶科技學院、南昌航空大學、北京金威焊材有限公司、中船黃埔文沖船舶有限公司、寧夏大學、北部灣大學、合肥工業(yè)大學、華北水利水電大學、天津市特種設備監(jiān)督檢驗研究院。本文件主要起草人：方乃文、秦建、鐘素娟、龍偉民、徐鍇、馮消冰、黃瑞生、沈元勛、彭赫力、武鵬博、袁超峰、張玉克、鄒吉鵬、蘆笙、孫華為、曹浩、李宇佳、張麗霞、李振華、費大奎、滕彬、宋文清、孫徠博、孫文、李海龍、朱闖、尹立孟、陳玉華、李偉、邵丹丹、吳斌濤、羅玖田、李武凱、劉大雙、王星星、黨麗華。T/CWAN0086—20231鈦合金板翅式換熱器殼體非熔化極氣體保護本文件規(guī)定了鈦合金板翅式換熱器殼體非熔化極氣體保護電弧焊的一般要求、工藝要求、質量要求和焊接檢驗等內容。本文件適用于板厚≤10mm的鈦合金板翅式換熱器殼體的非熔化極氣體保護焊。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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/T2650金屬材料焊縫破壞性試驗沖擊試驗GB/T2651焊接接頭拉伸試驗方法GB/T2653焊接接頭彎曲試驗方法GB/T2654焊接接頭硬度試驗方法GB/T3323.1焊縫無損檢測射線檢測第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術GB/T5168鈦及鈦合金高低倍組織檢驗方法GB/T6611鈦及鈦合金術語和金相圖譜GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證GB/T26955金屬材料焊縫破壞性試驗焊縫宏觀和微觀檢驗GB/T30562鈦及鈦合金焊絲GB/T31910潛水器用鈦合金板材GB/T32259焊縫無損檢測熔焊接頭目視檢測GB/T32532焊接與切割用鎢極GB/T39255焊接與切割用保護氣體GJB2505A航空用鈦及鈦合金板材和帶材規(guī)范T/CWAN0009焊接術語熔化焊3術語與定義GB/T6611和T/CWAN0009界定的及下列術語與定義適用于本文件。板翅式換熱器plate-finheatexchangerT/CWAN0086—20232板翅式換熱器是以平板和翅片作為傳熱元件的換熱器，主要由板束、封頭、接管、支撐等組成，被廣泛的應用于各種油、水、氣體冷卻器中。其中在相鄰兩隔板間放置翅片、導流片以及封條組成夾層稱為通道，將這樣的通道疊置起來，焊接成一整體便組成板束，板翅式換熱器結構如圖1所示。圖1板翅式換熱器4一般要求4.1.1焊接操作人員應經過系統(tǒng)的理論學習和培訓，具備足夠的焊接專業(yè)知識和技能，通過考核并取得考試機構頒發(fā)的資格證書，且證書應在有效期內。4.1.2焊接檢驗人員應經過相關檢驗知識理論學習和培訓，并取得相應的資格證書，且證書應在有效期內。其中，無損檢測人員應取得GB/T9445中規(guī)定的2級以上資格證書。4.2設備及儀器儀表4.2.1送絲機構、焊槍行走機構、氣體壓力表、氣體流量表和溫度測量表等相關儀器儀表應經過檢定合格方可使用，并按照相關要求定期進行檢修及檢定。T/CWAN0086—202334.2.2相關設備在安裝、搬遷、大修或停止使用1年以上時，應進行檢定并進行工藝參數(shù)確認，合格后方可使用。4.2.3相關設備連入的電源網(wǎng)路電壓波動范圍不應超過額定值的±10%，否則應配備穩(wěn)壓器。4.2.4焊接設備應安裝惰性氣體保護裝置。宜根據(jù)坡口形式及尺寸采用相應的保護罩形式進行氣體保護，以保證焊縫高溫區(qū)域得到防護，如需要宜增加焊縫背面防護措施。4.2.5氬弧焊機建議選用具備陡降外特性、高頻引弧功能的直流氬弧焊電源。4.3材料4.3.1板翅式換熱器用鈦合金材料應考慮使用條件（如設計溫度、設計壓力、介質特性及操作特點等）、板翅式換熱器的制造工藝與檢驗要求以及經濟性等因素，并應具有良好的耐腐蝕性能、力學性能、可焊性等。4.3.2鈦合金板材及焊絲應具有生產廠家提供的質量保證書，如有必要應按照相關標準進行復驗。4.3.3鈦合金板材應符合GB/T31910和GJB2505A等標準相關規(guī)定。4.3.4鈦合金焊絲應符合GB/T30562相關規(guī)定。4.3.4.1鈦合金焊絲應存放在干燥、通風良好的庫房中，不允許露天存放或放在有有害氣體和腐蝕性介質的室內，室內溫度應控制在5℃~25℃,相對濕度≤60%。堆放時不宜直接放在地面上，宜放在離地面和墻壁≥300mm的架子或墊板上，以保持空氣流通，防止受潮。4.3.4.2鈦合金焊絲宜在開包后48h內用完。開包后的焊絲要防止其表面被冷凝結露，或被銹、油脂及其他碳氫化合物所污染，保持焊絲表面整潔、干燥。4.3.4.3對于已開包72h以上不進行使用的鈦合金焊絲，宜從送絲裝置中取出進行抽真空密封儲存。4.3.5保護氣體應符合GB/T39255相關規(guī)定。4.3.5.1焊接長度較大的鈦合金構件時，建議使用較大流量惰性保護氣體或更換氣體流量表為壓力表進行焊縫及附近區(qū)域保護。4.3.5.2焊接服役環(huán)境較為惡劣的鈦合金構件時，建議使用純度為99.999%氬氣或氦氣進行保護，也可以使用2種氣體的混合氣，2種混合氣體比例由供需雙方協(xié)商確定。4.3.6鎢極應符合GB/T32532相關規(guī)定。4.3.6.1鎢極宜選用無放射性綠色環(huán)保的鈰鎢極。4.3.6.2根據(jù)焊接鈦合金封頭、管嘴壁厚及板厚選擇鎢極直徑，宜為Φ1.0mm~Φ3.2mm，鎢極端部宜磨成30°~45°錐形。4.4環(huán)境4.4.1焊接環(huán)境應保持通風良好。4.4.2操作區(qū)照度不小于300lx，噪聲不大于80dB，焊接煙塵的最高允許濃度不大于4mg/m3。4.5坡口制備T/CWAN0086—20234鈦合金板對接推薦采用的坡口形式見表1，其他形式接頭由供需雙方協(xié)商確定。表1推薦采用坡口形式序號坡口形式坡口種類母材厚度坡口間隙及鈍邊手工焊1無坡口對接δ≤1.5mmb≤0.4mmb≤0.4mm1.5mm<δ≤2mmb≤0.5mm2單面V型坡口對接2.5mm≤δ≤6mm0mm≤b≤0.5mm0.5mm≤p≤1.0mmb=0mm1≤p≤2mm3X型坡口6mm≤δ≤40mm0mm≤b≤0.5mm0.5mm≤p≤1.0mm0mm≤b≤0.5mm1mm≤p≤2mm4卷邊接δ≤1.2mmδ≤a≤2.5δ—5T型焊0.5mm<δ0mm≤b≤1δ 6無坡口角接δ≤1.5mmb≤0.4mm 1.5mm<δ≤2mmb≤0.5mm7V型坡口角接2mm≤δ≤3mm0mm≤b≤0.5mm0.5mm≤p≤1.0mm 8搭接0.5mm≤δ≤1.5mm0mm≤b≤0.3mm 1.5mm<δ≤3mm0mm≤b≤0.5mm5工藝要求5.1試板加工T/CWAN0086—202355.1.1鈦合金試板待焊坡口內應平整、光潔、無毛刺、裂紋、氧化皮、油污及銹斑等，表面粗糙度Ra≤3.25.1.2鈦合金試板應根據(jù)厚度設計反變形，保證焊后焊接試板平整和根部不致開裂。5.1.3為了減少氣孔和裂紋等缺陷的產生，在焊接前12h以內應采用機械打磨、酸洗清理鈦合金板待焊坡口兩側≥50mm區(qū)域內的表面氧化膜和油污。5.1.4推薦使用體積配比為5%HF+30%HNO3+H2O溶液進行酸洗，酸洗10min~30min后用清水或酒精沖洗并吹干。5.2工裝夾具5.2.1鈦合金焊接工裝在焊接過程中不允許與焊槍、鎢極、保護氣罩、送絲裝置等可移動部件發(fā)生干涉。5.2.2焊接工裝應使對接試件的裝配間隙及錯邊量在規(guī)定范圍內，對接試件焊接裝配間隙推和錯邊量薦范圍見表2。表2對接試件焊接裝配間隙和錯邊量推薦范圍母材厚度t2自熔焊局部最大間隙填絲焊局部最大間隙允許的最大錯邊量0.5mm≤t2≤3mm≤0.1mm或10%，取較小值0.2mm3mm＜t2≤5mm≤0.2mm或10%，取較小值0.3mm0.3mm5mm＜t2≤10mm≤0.4mm或10%，取較小值0.5mm0.5mm5.3焊接5.3.1定位焊長度宜控制在2mm~5mm之間，間距宜控制在50mm~150mm之間。5.3.2雙面坡口推薦采用雙面打底焊，熔深需超過鈍邊厚度。單面坡口推薦采用單面打底焊，保證單道焊透雙面成形。打底焊接時焊縫背面需要通入惰性氣體進行保護。5.3.3打底焊接后應觀察焊縫表面及熔深情況，如發(fā)現(xiàn)焊縫表面成形不良或熔深不足應進行焊縫修正或返修焊接修補。5.3.4在每道次焊接之前應清理干凈焊縫內待焊區(qū)域內及周圍氧化物和飛濺。5.3.5鈦合金焊接過程應根據(jù)坡口寬度變化，適時調整焊接工藝參數(shù)以實現(xiàn)多道多層填充而完成整條焊縫的焊接。5.3.6為抑制鈦合金焊接過程中產生氣孔缺陷，保證良好的側壁熔合及層間熔合情況，并優(yōu)化焊縫表面成形，非熔化極氣體保護焊槍宜增加擺動工藝。5.3.7焊接過程可采用拖罩、拖罩與噴嘴結合的方式對焊接熔池和高溫區(qū)域進行保護，特殊情況下可在惰性氣體保護艙或真空艙內焊接。5.3.8焊接過程中應至少提前15s送氣，焊后直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到300℃以下時方可移開焊槍T/CWAN0086—20236停氣，若在惰性氣體保護艙內焊接時，保護艙內氧氣含量應不大于213mg/m3。若在真空艙內焊接時，真空艙內環(huán)境壓力應低于5Pa。5.3.9儲存惰性氣體的氣瓶壓力小于1.0MPa時應停止使用。5.3.10為防止焊接過程中產生凝固裂紋，送絲速度不宜過快，推薦值為不大于3m/min。5.3.11多層多道焊接時應嚴格控制焊接層間溫度不高于250℃。5.3.12當環(huán)境空氣相對濕度RH≥50%時，應預熱鈦合金板材至30℃~70℃。5.3.13鈦合金非熔化極氣體保護焊推薦焊接工藝參數(shù)如表3所示。表3鈦合金非熔化極氣體保護焊推薦焊接工藝參數(shù)母材厚度（mm）鎢極直徑（mm）焊接電流（A）電弧電壓（V）送絲速度（m/min）焊接速度（m/min）焊槍噴嘴氣體流量（L/min）保護罩氣體流量（L/min）背面保護氣體流量（L/min）5.4焊后處理5.4.1焊縫正面、背面余高過高或向母材急劇過渡時，可采用角磨機對余高進行修整至圓滑過渡。修整余高時應避免過熱，防止發(fā)生氧化。5.4.2焊縫表面的氣孔、夾雜物、焊瘤、飛濺、裂紋可采用角磨機進行修整。6焊接質量要求6.1焊縫表面成形應均勻、致密、平滑向母材過渡，不應有裂紋、未熔合、咬邊及氣孔等缺陷。焊縫寬度和余高應符合表4要求。表4焊縫外觀要求單位為mm母材厚度t20.5≤t2≤33＜t2≤55＜t2≤10焊縫寬度W1W1≤10焊縫余高W2W2≤0.5W2≤1.56.2焊縫允許存在的焊縫內部缺陷范圍如表5和表6所示。焊縫表面的氣孔、夾雜物、焊瘤、飛濺、裂紋可采用角磨機進行修整，并重新修飾焊接。表5允許存在的焊縫內部氣孔和夾渣缺陷范圍T/CWAN0086—20237每100mm長度焊縫允許存在的缺陷最大尺寸/mm相鄰缺陷的最小間距/mm個數(shù)總面積/mm21/2t2或1.5取較小值較大缺陷尺寸的3倍26注1：相鄰缺陷的間距小于規(guī)定要求時，按其分布區(qū)域計算面積；注2：缺陷尺寸均按其最大尺寸計算；注3：不允許存在有尖角的缺陷；注4：缺陷之間的距離不超過其最大尺寸時，并且與缺陷數(shù)量和分布無關的缺陷集群可看做1個缺陷；注5：焊件厚度不小于1mm時，缺陷尺寸≤0.3mm，判別時可不考慮；直徑和總面積不大于表6規(guī)定的最大尺寸50%的表面氣孔、允許不修補；注6：夾鎢缺陷必須去除。表6允許存在的未焊透、咬邊、凹陷缺陷每100mm長度焊縫允許存在的缺陷未焊透咬邊最大深度/mm占焊縫長度比值/%最大深度/mm占焊縫長度最大深度/mm占焊縫長度00≤5%t2或0.2取較小值≤10≤5%t2或0.3取較小值≤206.3焊縫表面及熱影響區(qū)表面的顏色滿足表7的規(guī)定。表7焊縫及熱影響區(qū)表面顏色規(guī)定表焊縫與熱影響區(qū)表面顏色保護狀況處理方式銀白色或淡黃色不用處理金紫色較好不用處理深藍色較差返修去除灰色或灰白色很差作廢6.4焊接接頭整體變形度應符合表8的規(guī)定。表8焊接接頭整體變形度母材厚度/mm0.5≤t2≤33＜t2≤55＜t2≤10整體變形度/°≤0.1≤0.3≤0.56.5焊接接頭拉伸強度不應低于母材強度極限下限值的90%。6.6焊接接頭沖擊性能試驗溫度及合格指標由供需雙方協(xié)商確定。6.7焊接接頭彎曲性能合格指標由供需雙方協(xié)商確定。T/CWAN0086—202386.8焊接接頭硬度合格指標由供需雙方協(xié)商確定。6.9焊接接頭宏觀金相與微觀金相試樣均不得有裂紋、未熔合、夾渣和氣孔等焊接缺陷。7焊接檢驗焊接接頭的檢驗項目與數(shù)量或范圍見表9，試樣截取位置示意見圖2。若有特殊的使用條件所需的試驗由供需雙方協(xié)商確定補充檢驗項目和數(shù)量。表9焊接接頭的檢驗項目與數(shù)量或范圍試件狀態(tài)檢驗項目檢驗數(shù)量或范圍焊后檢驗外觀檢驗射線檢驗拉伸試驗沖擊試樣彎曲試樣硬度檢驗焊接變形宏觀金相檢驗微觀金相檢驗252111圖2試樣截取位置示意圖7.1外觀檢驗可通過肉眼或放大鏡對焊縫宏觀形貌尺寸及表面質量進行檢查，檢測方法應按照GB/T32259的規(guī)定進行。7.2焊接接頭變形檢驗T/CWAN0086—20239焊接試板變形度檢驗可通過對接試件焊后表面夾角進行測定，為保證測量精度，測定儀器推薦采用faro三坐標形位公差測量儀。7.3無損檢驗焊接接頭推薦采用射線探傷檢驗技術，應按照GB/T3323.1進行。7.4拉伸性能檢驗7.4.1焊接接頭拉伸試樣尺寸及拉伸試驗應按照GB/T2651規(guī)定進行。7.4.2