6月18日,武漢博金新材料科技有限公司利用國產(chǎn)的0.5mm厚鈦帶卷,在具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高頻感應(yīng)焊接實驗線上一次性試車成功焊接完成了直徑10mm的鈦焊管,焊接速度超過80m/min,是氬弧焊的10倍以上,焊縫平整光滑、精度高、無氣孔、質(zhì)量穩(wěn)定、成品率96%以上,產(chǎn)品下線后經(jīng)過擴管試驗,焊縫強度基本同等于母材。
在此之前,武漢博金新材料科技有限公司已經(jīng)完成了薄壁和超薄壁銅合金、不銹鋼焊管的試生產(chǎn),最小壁厚0.13mm,最快焊速超過150m/min。權(quán)威檢測報告顯示,該產(chǎn)品寬度、高度、厚度、剪切精度、平整度、垂直度等各項精度指標均符合歐盟標準,焊管任一樣本的爆破壓力實測值相對標準偏差不大于10%。
鈦管具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于制造濱海電站、核電站、海水淡化、石油化工等需海水作冷卻介質(zhì)的冷凝器和熱交換器。而鈦焊管由于其壁厚更薄、厚薄均勻、管內(nèi)不易結(jié)垢、傳熱系數(shù)高、生產(chǎn)效率高等綜合優(yōu)勢,正在逐步取代鈦無縫管。
我國現(xiàn)有的鈦焊管生產(chǎn)線均采用氬弧焊工藝,而且多為進口管線,技術(shù)消化尚不完全。氬弧焊存在加熱速度慢、熱影響區(qū)寬、焊后施加擠壓力不到位、焊縫組織致密性不高、焊接速度較慢等局限。用于焊接鈦焊管時,要么焊接區(qū)不易形成熔池,要么容易形成多種低熔點共晶物和氫氣孔;要么難以完成焊接,要么焊接質(zhì)量難以保證,容易產(chǎn)生熱裂紋、變形和耐蝕性下降等現(xiàn)象。這主要是因為:鈦的密度小,導(dǎo)熱系數(shù)低,焊縫區(qū)容易產(chǎn)生粗大晶粒,形成過熱組織而使塑性下降,焊接冷卻較快又容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的脆性鈦馬氏體,同樣使得焊接接頭的塑性下降。鈦的彈性模量小,焊接變形大,冷變形的回彈能力大,成形困難。鈦在達到熔融狀態(tài)的過程中,會與周圍氣態(tài)元素氫、氧、氮、碳發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),生成化合物,嚴重影響焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。
高頻感應(yīng)焊接是利用電磁現(xiàn)象的基本原理,使被焊接母材產(chǎn)生感應(yīng)電流,再利用高頻電流的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),使感應(yīng)電流高度集中于待焊母材的待焊邊沿,利用材料的電阻熱加熱母材,在極短的時間內(nèi)將其加熱到焊接溫度,然后在擠壓輥的擠壓力作用下進行壓力焊接。
高頻感應(yīng)焊接屬于一種固相焊接方法,是以感應(yīng)圈套在被焊管材外,不接觸板材,僅產(chǎn)生極小的熔池,使待焊邊沿達到熱熔化狀態(tài),迅速施加頂鍛力,在強大的擠壓力作用下使金屬間實現(xiàn)固相連接。只要管坯邊緣的電流密度合適、加熱過快,使焊縫熱影響區(qū)過小,就可以形成晶粒緊密的金屬鍵聯(lián)結(jié),使焊縫的性能增強。其次,金屬氧化物與雜質(zhì)的熔點一般都高于金屬本身,液態(tài)金屬氧化物或雜質(zhì)的粘度一般也高于液態(tài)金屬,在焊縫擠壓成形過程中,這些金屬氧化物和雜質(zhì)就會被擠出而形成良好焊縫組織。
鈦及鈦合金與銅及銅合金一樣,都屬于非磁性材料,高頻感應(yīng)焊接速度要比磁性材料的焊接速度高得多,否則就會出現(xiàn)焊接困難、焊縫成形差的問題。由于焊接時受到強擠壓,焊縫晶粒被細化而均勻,成為細密的鍛造組織,而且焊接速度越快,焊縫晶粒度越小,焊后擴口率也越大。高頻感應(yīng)焊接技術(shù)在薄壁和超薄壁有色金屬管制造領(lǐng)域具有顯著優(yōu)于其它焊接工藝的優(yōu)勢,尤其適合焊接形成熔池后易產(chǎn)生共晶物與氣孔的鈦及鈦合金、銅及銅合金,以及易發(fā)生相變的超級不銹鋼等特殊材料。
武漢博金新材料科技有限公司第一條工業(yè)級高頻感應(yīng)焊接制管線目前已經(jīng)完成各個非標部件的自主設(shè)計,陸續(xù)開始委托定制,預(yù)計今年9月開始集成調(diào)試,10月正式投入生產(chǎn)。目前意向客戶已超過10家,需求產(chǎn)品包括薄壁和超薄壁鈦焊管、銅合金焊管、不銹鋼焊管、內(nèi)螺紋焊管等。