T-CWAN 0123-2024 鈦合金激光-電弧復(fù)合焊接推.薦工藝規(guī)范

ICS25.160.10CCSJ33團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)Recommendationprocedurespecificationforlaser-archybridweldingoftitaniumalloyT/CWAN0123—2024 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 24一般要求 25工藝要求 6焊接質(zhì)量要求 77焊接檢驗(yàn) 附錄A（資料性）焊接工藝規(guī)程 T/CWAN0123—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)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：北京博清科技有限公司、中國機(jī)械總院集團(tuán)哈爾濱焊接研究所有限公司、安徽博清機(jī)器人科技有限公司、國家焊劑產(chǎn)品質(zhì)量（湖南）檢驗(yàn)檢測中心、黑龍江工程學(xué)院、重慶科技大學(xué)、中國船舶集團(tuán)有限公司第七二五研究所、中國機(jī)械總院集團(tuán)寧波智能機(jī)床研究院有限公司、中國機(jī)械總院集團(tuán)鄭州機(jī)械研究所有限公司、廣東省鑫全利激光智能裝備有限公司、天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院、寧夏大學(xué)、上海工程技術(shù)大學(xué)、北部灣大學(xué)、重慶豐利鈦新材料科技有限公司、廣東省科學(xué)院中烏焊接研究所、重慶金世利航空材料有限公司。本文件主要起草人：馮消冰、武鵬博、李海龍、曾令平、王佳杰、盧文文、尹立孟、張淳、廖志謙、劉愛平、張雷、汪正偉、秦建、邊成鋼、何永海、繆俊、樊志彬、劉芳、繆露露、路全彬、陳玉華、李海波、馬青軍、吳斌濤、張?zhí)炖?、馮志強(qiáng)、曹浩、陳昊睿、方乃文、馮偉、張體明、劉和平、孫欽榮、張宇鵬、柴森森、趙坤濤、田宇、李愛民、牛董山鈺。1T/CWAN0123—2024本文件規(guī)定了鈦合金激光-電弧復(fù)合焊接的一般要求、工藝要求、焊接質(zhì)量要求和焊接檢驗(yàn)等內(nèi)容。本文件適用于壁厚≥3mm的鈦合金板的激光-電弧復(fù)合焊接，鈦合金管的激光-電弧復(fù)合焊接可參照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。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/T985.1氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高能束焊的推薦坡口GB/T2650GB/T2651GB/T2653GB/T2654金屬材料焊縫破壞性試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法焊接接頭彎曲試驗(yàn)方法焊接接頭硬度試驗(yàn)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(shù)GB/T3375焊接術(shù)語GB/T3621鈦及鈦合金板材GB/T5168鈦及鈦合金高低倍組織檢驗(yàn)方法GB/T6611鈦及鈦合金術(shù)語和金相圖譜GB7247.1激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分類、要求GB7247.4激光產(chǎn)品的安全第4部分：激光防護(hù)屏GB7247.14激光產(chǎn)品的安全第14部分：用戶指南GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證GB9448焊接與切割安全GB/T11345焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定GB/T19866焊接工藝規(guī)程及評定的一般原則GB/T19867.6激光-電弧復(fù)合焊接工藝規(guī)程GB/T26955金屬材料焊縫破壞性試驗(yàn)焊縫宏觀和微觀檢驗(yàn)GB/T30562鈦及鈦合金焊絲GB30863個體防護(hù)裝備眼面部防護(hù)激光防護(hù)鏡2T/CWAN0123—2024GB/T32259焊縫無損檢測熔焊接頭目視檢測GB/T39255焊接與切割用保護(hù)氣體T/CWAN0009焊接術(shù)語熔化焊3術(shù)語與定義GB/T3375、GB/T6611、GB/T19866、GB/T19867.6和T/CWAN0009界定的及下列術(shù)語與定義適用于本文件。復(fù)合焊接hybridwelding采用兩種（或兩種以上）熱源形成同一個熔池進(jìn)行焊接的工藝方法，參見圖1。說明：1—激光束2—焊槍圖1激光-電弧復(fù)合焊接示意圖3.2離焦量defocusamount離焦量是激光焦點(diǎn)離作用物質(zhì)間的距離3.3光絲間距l(xiāng)aser-wiredistance激光光斑中心到焊絲端頭與工件表面接觸點(diǎn)的距離4一般要求4.1.1焊接操作人員應(yīng)經(jīng)過系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，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(jī)構(gòu)頒發(fā)的資格證書，且證書應(yīng)在有效期內(nèi)。3T/CWAN0123—20244.1.2焊接檢驗(yàn)人員應(yīng)經(jīng)過相關(guān)檢驗(yàn)知識理論學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，并取得相應(yīng)的資格證書，且證書應(yīng)在有效期內(nèi)。其中，無損檢測人員應(yīng)取得GB/T9445中規(guī)定的2級以上資格證書。4.2安全防護(hù)4.2.1焊接操作的環(huán)境條件應(yīng)符合GB7247.1、GB7247.4等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。4.2.2焊接操作要求及防護(hù)措施應(yīng)符合GB7247.14、GB9448、GB30863等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。4.3設(shè)備及儀器儀表4.3.1激光發(fā)生器、光束傳輸系統(tǒng)、弧焊電源、激光-電弧復(fù)合焊槍、行走機(jī)構(gòu)、除塵裝置、側(cè)吹裝置、氣體壓力表、氣體流量表和溫度測量表等相關(guān)設(shè)備及儀器儀表應(yīng)經(jīng)過檢定合格方可使用，并按照相關(guān)要求定期進(jìn)行檢修及檢定。4.3.2相關(guān)設(shè)備在安裝、搬遷、大修或停止使用1年以上時，應(yīng)進(jìn)行檢定校準(zhǔn)并進(jìn)行工藝參數(shù)確認(rèn)，合格后方可使用。4.3.3相關(guān)設(shè)備連入的電源網(wǎng)路電壓波動范圍不應(yīng)超過額定值的±10%，否則應(yīng)配備穩(wěn)壓器。4.3.4焊接設(shè)備應(yīng)安裝惰性氣體保護(hù)裝置。應(yīng)根據(jù)坡口形式及尺寸采用相應(yīng)的保護(hù)罩形式進(jìn)行氣體保護(hù)，以保證焊縫高溫區(qū)域得到防護(hù)，如需要應(yīng)增加焊縫背面防護(hù)措施。4.4材料4.4.1鈦合金板及焊絲應(yīng)具有生產(chǎn)廠家提供的質(zhì)量證明書，如有必要應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。4.4.2鈦合金板應(yīng)符合GB/T3621標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定或符合設(shè)計(jì)技術(shù)條件中所提出的要求。4.4.3焊前應(yīng)仔細(xì)清理母材及焊絲，清理可選以下方法進(jìn)行：a）用5%~10%氫氧化鈉溶液或工業(yè)丙酮去除母材、焊絲表面殘存的油脂等污物；b）需要時，宜采用2%~5%氫氟酸（HF）+30%~40%硝酸（HNO3）+水（H2O）的溶液，在室溫條件下酸洗，時間2min~20min。酸洗后應(yīng)立即用清水沖洗干凈。4.4.4鈦合金焊絲應(yīng)符合GB/T30562相關(guān)規(guī)定或符合設(shè)計(jì)技術(shù)條件中所提出的要求。4.4.4.1鈦合金焊絲應(yīng)存放在干燥、通風(fēng)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(zhì)的室內(nèi)，室內(nèi)溫度應(yīng)控制在10℃~15℃,相對濕度≤60%。室內(nèi)應(yīng)保持整潔。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。4.4.4.2鈦合金焊絲應(yīng)在開包后48h內(nèi)用完，對于已開包未用完的鈦合金焊絲要從送絲裝置中取出進(jìn)行密封儲存。開包后的焊絲要防止其表面被冷凝結(jié)露，或被銹、油脂及其他碳?xì)浠衔锼廴?，保持焊絲表面干凈、干燥。4.4.5焊接過程所使用的保護(hù)氣體應(yīng)符合GB/T39255等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。推薦氣體配比及流量見表1。表1保護(hù)氣體配比及流量推薦表4T/CWAN0123—2024保護(hù)氣位置保護(hù)氣體（體積分?jǐn)?shù)）焊槍保護(hù)氣30%Ar+70%He拖罩保護(hù)氣99.99%純Ar背面保護(hù)氣99.99%純Ar4.5環(huán)境4.5.1焊接環(huán)境應(yīng)保持通風(fēng)良好，焊接環(huán)境清潔，無灰塵、煙霧等。4.5.2焊接作業(yè)環(huán)境風(fēng)速應(yīng)≤1.5m/s。4.5.3焊接作業(yè)環(huán)境濕度應(yīng)＜80%。4.5.4禁止在下雨、下雪等室外環(huán)境作業(yè)。4.5.5環(huán)境溫度應(yīng)≥5℃4.5.6鈦合金的焊接操作區(qū)域應(yīng)與其他材料的焊接作業(yè)區(qū)分開。4.6坡口形式采用對接接頭進(jìn)行焊接試驗(yàn)，可采用單面焊接或雙面焊接，鈦合金激光-電弧復(fù)合焊坡口可按GB/T985.1規(guī)定選擇、設(shè)計(jì)。推薦采用的坡口形式見表2，其他形式接頭由供需雙方協(xié)商確定。表2推薦采用坡口形式單位為mm母材厚度t坡口形式坡口種類規(guī)格尺寸坡口角度λ坡口間鈍邊t13≤t≤5Y形坡口30≤λ≤450≤b≤12≤t1≤35＜t≤1530≤λ≤450≤b≤12≤t1≤6t＞1545≤λ≤600≤b≤12≤t1≤63≤t≤5I形坡口—0≤b≤1—8＜t≤25雙Y形30≤λ≤450≤b≤14≤t1≤65T/CWAN0123—2024t＞25坡口45≤λ≤600≤b≤14≤t1≤8t＞15U形坡口60≤λ≤1200≤b≤12≤t1≤68＜t≤25雙U形坡口60≤λ≤1200≤b≤14≤t1≤8t＞2580≤λ≤1600≤b≤14≤t1≤85＜t≤12J形坡口30≤λ≤600≤b≤12≤t1≤6t＞1240≤λ≤800≤b≤12≤t1≤68＜t≤25雙J形坡口30≤λ≤600≤b≤12≤t1≤6t＞2540≤λ≤800≤b≤12≤t1≤68＜t≤25雙K形坡口30≤λ≤600≤b≤12≤t1≤6t＞2540≤λ≤800≤b≤12≤t1≤65工藝要求5.1坡口加工5.1.1鈦合金試板待焊坡口內(nèi)應(yīng)平整、光潔、無毛刺、裂紋、氧化皮、油污及銹斑等，表面粗糙度Ra≤3.2μm，鈍邊的加工精度應(yīng)控制在±0.5mm。5.1.2坡口宜采用機(jī)械或硬質(zhì)合金磨輪磨削的方法加工，加工面金屬不應(yīng)產(chǎn)生加工氧化色。5.2工裝夾具6T/CWAN0123—20245.2.1鈦合金焊接工裝在焊接過程中不允許與激光-電弧復(fù)合焊槍、保護(hù)拖罩、夾具等可移動部件發(fā)生干5.2.2將待焊接工件放置在焊接夾具上，完成工件裝夾。檢查工件的裝夾狀態(tài)，測量工件裝夾后的間隙、錯邊量，保證組對及裝夾條件滿足焊接要求。5.3設(shè)備狀態(tài)檢查5.3.1檢查激光設(shè)備、激光保護(hù)鏡片、激光光路、激光控制軟件狀態(tài)（是否存在報警、錯誤等提示）、弧焊設(shè)備、保護(hù)氣體、側(cè)吹氣體、焊接整套程序等是否滿足焊接工藝要求，確認(rèn)無誤后方可準(zhǔn)備焊接。5.3.2為了確保氣路的通暢、潔凈，可在焊接之前先送氣排出氣路內(nèi)的空氣、水分等。5.4焊接5.4.1為了減少氣孔和裂紋等缺陷的產(chǎn)生，在焊接前8h以內(nèi)應(yīng)對待焊坡口兩側(cè)≥20mm區(qū)域內(nèi)的表面氧化膜和油污，清理后應(yīng)對坡口區(qū)域進(jìn)行隔離保護(hù)。5.4.2必要時可采用定位焊固定工件，定位焊長度宜控制在2mm~5mm之間，間距宜控制在50mm~150mm之間。當(dāng)采用定位焊方法固定工件時，若定位焊縫不構(gòu)成焊接接頭的一部分，則在焊前或焊接過程中應(yīng)將其完全清除；若定位焊縫熔入焊接接頭，則其表面上應(yīng)無縮孔、弧傷、裂紋、氣孔、咬邊和可能影響焊接實(shí)施的其他缺陷；施焊定位焊應(yīng)采用與主焊縫相同的焊接工藝進(jìn)行焊接；若定位焊縫質(zhì)量不合格，應(yīng)將它全部清除，且不得在同一部位重新實(shí)施定位焊。5.4.3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(jìn)行保護(hù)。5.4.4打底焊接后應(yīng)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(yīng)進(jìn)行焊縫修正或返修處理。5.4.5在每道次焊接之前應(yīng)清理干凈焊縫內(nèi)待焊區(qū)域內(nèi)及周圍氧化物和飛濺。5.4.6焊接過程中應(yīng)根據(jù)坡口寬度變化，適時調(diào)整焊接工藝參數(shù)以實(shí)現(xiàn)多道多層填充而完成整條焊縫的焊接。5.4.7為抑制鈦合金焊接過程中產(chǎn)生氣孔缺陷，保證良好的側(cè)壁熔合及層間熔合情況，并優(yōu)化焊縫表面成形，激光焊槍宜增加擺動工藝。5.4.8焊接過程可采用拖罩、拖罩與噴嘴結(jié)合的方式對焊接熔池和高溫區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，特殊情況下可在惰性氣體保護(hù)艙或真空艙內(nèi)焊接。5.4.9焊接過程中應(yīng)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停氣，若在惰性氣體保護(hù)艙內(nèi)焊接時，保護(hù)艙內(nèi)氧氣含量應(yīng)不大于213mg/m3。若在真空艙內(nèi)焊接時，真空艙內(nèi)環(huán)境壓力應(yīng)低于5Pa。5.4.10儲存惰性氣體的氣瓶壓力小于0.5MPa時應(yīng)停止使用。5.4.11多層多道焊接時應(yīng)嚴(yán)格控制焊接層間溫度不高于150℃。7T/CWAN0123—20245.4.12當(dāng)環(huán)境空氣相對濕度RH≥50%時，應(yīng)預(yù)熱鈦合金板材至30℃~70℃。5.4.13鈦合金激光-電弧復(fù)合焊接推薦工藝參數(shù)如表3所示。表3鈦合金激光-電弧復(fù)合焊推薦工藝參數(shù)母材厚度t/mm激光功率PR/KW焊接電流I/A焊接電焊接速度1焊絲直徑φ/mm離焦量f/mm間距D/mm焊槍噴嘴氣體流量Q/L·min-1托罩氣體流量Q1/L·min-1背面保護(hù)氣體流量Q2/L·min-13~420~23600~8000~42~45<5~623~26600~800-2~02~47<6~726~29600~800-4~02~410<7~829~31600~800-6~02~45.5焊后處理5.5.1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(jī)對余高進(jìn)行修整至圓滑過渡。修整余高時應(yīng)避免過熱，防止發(fā)生氧化變色。6焊接質(zhì)量要求6.1焊縫表面成形應(yīng)均勻、致密、平滑向母材過渡，不應(yīng)有裂紋、未熔合、咬邊及氣孔等缺陷。6.2焊縫表面及熱影響區(qū)表面的顏色滿足表4的規(guī)定。表4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(hù)狀況銀白色淡黃色較好深藍(lán)色較差灰色或灰白色很差6.3焊縫無損檢測按GB/T3323.1，GB/T11345相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行。6.4焊接接頭拉伸強(qiáng)度不應(yīng)低于母材強(qiáng)度極限下限值的90%。6.5焊接接頭沖擊性能試驗(yàn)溫度及合格指標(biāo)由供需雙方協(xié)商確定。6.6焊接接頭彎曲性能合格指標(biāo)由供需雙方協(xié)商確定。6.7焊接接頭硬度合格指標(biāo)由供需雙方協(xié)商確定。8T/CWAN0123—20246.8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(yàn)焊接接頭的檢驗(yàn)項(xiàng)目與數(shù)量或范圍見表5，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(yàn)由供需雙方協(xié)商確定補(bǔ)充檢驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)量。表5焊接接頭的檢驗(yàn)項(xiàng)目與數(shù)量或范圍試件狀態(tài)檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)數(shù)量或范圍焊后檢驗(yàn)外觀檢驗(yàn)射線檢驗(yàn)拉伸試驗(yàn)沖擊試樣彎曲試樣硬度檢驗(yàn)焊接變形宏觀金相檢驗(yàn)微觀金相檢驗(yàn)252111圖2試樣截取位置示意圖7.1拉伸性能檢驗(yàn)7.1.1焊接接頭拉伸試樣尺寸及拉伸試驗(yàn)應(yīng)按照GB/T2651規(guī)定進(jìn)行。7.1.2焊接接頭拉伸試樣的焊縫余高應(yīng)以機(jī)械方法去除，使之與母材齊平并應(yīng)覆蓋焊縫全厚度。7.2沖擊性能檢驗(yàn)7.2.1焊接接頭沖擊試樣尺寸及沖擊試驗(yàn)應(yīng)按照GB/T2650規(guī)定進(jìn)行。7.2.2焊接接頭沖擊試樣應(yīng)覆蓋焊縫全厚度。7.2.3當(dāng)焊接接頭厚度≤5mm時可以取消沖擊性能檢驗(yàn)。9T/CWAN0123—20247.3彎曲性能檢驗(yàn)7.3.1焊接接頭彎曲試樣尺寸及彎曲試驗(yàn)應(yīng)按照GB/T2653規(guī)定進(jìn)行。7.3.2焊接接