Аргонодуговая сварка изделий из титана марок ВТ1-1 и ВТ1-0

 Назначение

Настоящая инструкция распространяется на ручную аргонодуговую сварку неплавящимся электродом узлов и изделий из титана марок ВТ1-1, ВТ1-0.

Инструкцией надлежит руководствоваться при разработке технологических процессов. Сварке, ремонте, контроле и приемке сварных конструкций из титана, указанных марок.

Отступление (ужесточение или снижение требований) от настоящей инструкции могут быть вписаны в маршрутные карты или другие технологические документы по согласованию с главным технологом и представителем заказчика.

Вспомогательные материалы, приспособления, оборудования и инструмент необходимые для сварки даны в Приложении.

Выполнение аргонодуговой сварки титана должно производиться при соблюдении правил техники безопасности, изложенных в инструкции по ТБ.

 Общие положения

Нанесение защитных или декоративных химических, гальванических, лакокрасочных и других покрытий должно производиться после сварки. При невозможности нанесения покрытий после сварки на чертежах должно быть указано отсутствие покрытия на свариваемых кромках и прилегающих к ним поверхностях. Размер участка без покрытия указывается в чертежах.

Требования к свойствам сварных соединений, способам и объему контроля оговариваются в технических требованиях чертежа.

 Подготовка деталей к сварке

Производить подготовку деталей из титана к сварке следует в зависимости от исходного состояния материала согласно таблице 1.

Примечания:

1. до 30 суток после химической обработки;
2. до 2-х часов после обезжиривания;
3. до 5 часов после зачистки стальной щеткой.

Производить химическое травление деталей из титана согласно соответствующей технологической инструкции.

Производить механическую зачистку и обезжиривание деталей из титана следует в следующем порядке:

• Удалить с кромок деталей заусенцы с помощью напильника.
• Зачистить кромки деталей на вращающей металлической щетке на ширину 15-20 мм с обеих сторон деталей до получения ровной серебристой поверхности.
  

  Примечания:

  1. Допускается зачистка кромок мелкой шлифовальной шкуркой.
  2. Кромки свариваемых деталей после зачистки не должны иметь заусенцев, трещин, забоин и др. дефектов.
  3. Кромки деталей, поступающих на сварку должны иметь чистоту не менее 5.
• Обезжирить зачищенную поверхность чистой хлопчатобумажной тканью, смоченной в спирте. Производить протирку до отсутствия следов пятен на ткани.

Обезжирить присадочную проволоку чистой хлопчатобумажной тканью, смоченной в спирте не позднее, чем за 3 часа до начала сварки.

 Сборка и прихватка деталей

Произвести сборку деталей под сварку.

Примечание — При сборке (сварке) деталей в приспособлении, элементы приспособления, соприкасающиеся со свариваемыми поверхностями деталей, должны быть предварительно обезжирены спиртом.

Выполнить прихватку собранных деталей, соблюдая требования защиты металла от окисления, изложенные в разделе «Сварка».

Произвести прихватку деталей, собранных с плотной подгонкой кромок, без применения присадочного материала.

Произвести прихватку (сварку) с присадочным материалом, если зазоры между деталями превышают 0,1 мм.

Примечания:

1. Длина прихваток не должна превышать 10 мм, высота при толщине материала до 3 мм – 1,5 мм.
2. Расстояние между прихватками для прямолинейных продольных швов рекомендуется не менее 40 мм.
3. При сварке кольцевых швов диаметром до 100 мм допускается 3-4 равномерно расположенные прихватки.
4. При сварке нахлесточных соединений прихватку рекомендуется производить с помощью контактной сварки.

Произвести прихватку в тех же режимах, что и сварку.

 Сварка

Зачистить стальной щеткой поверхности прихваток перед сваркой и обезжирить их хлопчатобумажной тканью, смоченной в спирте.

Производить сварку титана на постоянном токе прямой полярности (минус на электроде).

Необходимо соблюдать следующие указания при ручной аргонодуговой сварке титана:

При сварке деталей толщиной до 3-х мм необходима коническая заточка электрода.

Вылет вольфрамового электрода из сопла горелки не должен превышать 5 мм. При сварке в труднодоступных местах допускается увеличение вылета электрода, при условии сохранения хорошей защиты шва.

Установить рабочее давление инертного газа, подаваемого в сварочную горелку, а также в защитные приспособления в пределах 0,1-0,3 атм.

Примечание — Подвод аргона в сопло горелки и для защиты обратной стороны шва необходимо осуществлять от отдельных ротаметров.

Расположить насадку для защиты остывающих участков шва строго над сварным швом.

Наклонить вольфрамовый электрод от вертикальной оси в сторону противоположную направлению сварки на 10-20°, при этом угол между электродом и присадочным прутком должен составлять примерно 90°.

Рекомендуется применять при сварке прямолинейных швов технологические пластины, на которых начинается и заканчивается сварка или детали с припуском для возбуждения дуги и для окончания сварки.

Производить сварку кольцевых и круговых швов следует с перекрытием начала шва на 15-20 мм.

Вести процесс сварки рекомендуется без перерывов. При возобновлении сварки после случайного или вынужденного обрыва дуги, окончание шва следует перекрывать на 15-20 мм, предварительно зачистив перекрываемый участок металлической щеткой.

Примечание — Зачистку допускается не производить, если поверхность перекрываемого участка шва имеет серебристый цвет.

При перерывах в процессе сварки или прихватки окисленный конец присадочного материала рекомендуется удалить.

Заменить баллон с защитным газом новым при снижении давления в нем до величины 5 атм.

При сварке деталей в приспособлении, служащим для уменьшения короблений, узел следует освобождать из приспособления только после его остывания.

Следить в процессе сварки за эффективностью защиты сварного соединения. При хорошей защите лицевая и обратная стороны шва должны иметь серебристый цвет.

Примечание — Для ручной аргонодуговой сварки считаются удовлетворительными швы соломенного и желтого цветов.

Запрещается повторное прохождение по шву горелкой с целью «замазывания» всех других цветов побежалости.

Режим аргоно-дуговой сварки титана марок ВТ1-1 и ВТ1-0 приведены в таблице 2.

Примечание — Расход аргона для защиты шва и на поддув брать по фактическому расходу.

Направить сварные узлы после сварки на контроль ОТК согласно разделу «Контроль подготовки, сварки и отжига сварных узлов».

Подвергнуть подварке узлы, на которых обнаружились дефекты допустимые к исправлению и направить их на повторный контроль.

Примечание — Подварка одного того же участка шва разрешается не более 2-х раз.

После каждой подварки или после сварки (если сварные узлы, после первого же контроля признаны годными) подвергнуть их отжигу для снятия внутренних напряжений согласно разделу «Отжиг деталей и узлов из титана» данной ТИ. Отжиг производить не позднее, чем через 30 суток после начала сварки.

Примечания:

1. Допускается не производить отжиг сварных узлов, имеющих один или несколько точечных швов (шов считается точечным, если его длина не превышает ширины шва).
2. Допускается не производить повторный отжиг после подварки, если протяженность участков подваркой не превышает 10-15 % длины шва при условии, что в местах подварки не было никаких цветов побежалости кроме соломенного.

Допускать к выполнению работ по ручной аргонодуговой сварке титана, только дипломированных электросварщиков, имеющих свидетельство о допуске к сварке узлов из титана.

 Отжиг деталей и узлов из титана

Удалить с поверхностей деталей, поступающих на отжиг, окисление пленки в виде цветов побежалости на вращающейся металлической щетке, пескоструйной или дробеструйной обработкой.

Примечание — Допускается не удалять цвета побежалости соломенного и желтого оттенков.

Обезжирить поверхности деталей хлопчатобумажной тканью, смоченной в спирте.

Примечание — Подготовленные к отжигу детали разрешается трогать руками только в чистых трикотажных перчатках.

Произвести отжиг в вакуумном контейнере (вакуум 10^-3 мм.рт.ст.) или в контейнере с аргоном. Температура отжига 550⁺³⁰ °С для контейнера заданных температурах в обоих случаях 30-40 мин. Давление аргона подаваемого в контейнер не должно превышать 0,06-0,1 кгс/см². Расход аргона устанавливается опытном путем.

Прекращать подачу аргона в контейнер и выгружать детали из контейнера разрешается при температуре не выше 150 °С.

Произвести контроль деталей после отжига согласно разделу «Контроль подготовки, сварки и отжига сварных узлов».

 Контроль подготовки, сварки и отжига сварных узлов

Выполнить сплошной визуальный контроль деталей перед сваркой согласно требованиям, изложенным в таблице 3.

Таблица 3

Наименование дефекта	Результат разбраковки
Отсутствуют паспорта ОТК на детали и присадочную проволоку	Не допускается. Отправить на аттестацию
Наличие на деталях (или присадочной проволоке) ржавчины, следов масла, влаги или других загрязнений	Не допускается. Обработать согласно разделу «Подготовка деталей к сварке» данной инструкции
Чистота обработки свариваемых кромок детали ниже 5√	Не допускается. Обработать согласно разделу «Подготовка деталей к сварке» данной инструкции
Наличие на свариваемых кромках деталей заусениц, трещин, забоин	Не допускается. Обработать согласно разделу «Подготовка деталей к сварке» данной инструкции
Истек срок хранения деталей и проволоки после обработки до сварки (см. раздел «Подготовка деталей к сварке»).	Не допускается. Повторно обработать согласно разделу «Подготовка деталей к сварке»
Наличие окисной пленки на деталях в зоне сварки или присадочной проволоки	Не допускается. Обработать согласно разделу «Подготовка деталей к сварке»
Свариваемые кромки травленых деталей и прилегающая к ним зона основного металла на ширину до 15 мм механически не обработаны	Не допускается. Обработать согласно разделу «Подготовка деталей к сварке»

Выполнить сплошной визуальный контроль прихватки деталей согласно требований, изложенным в таблице 4.

Выполнить сплошной визуальный контроль сварных швов согласно таблице 5.

Выполнить сплошной рентгеновский контроль сварных швов. Не подвергать рентгеноконтролю:

• прерывистые швы;
• сварные швы с разнотолщинностью более 1:3;
• сварные узлы не прошедшие визуальный контроль согласно таблице 5.

Подобрать режим съемки деталей (экспозиция, напряжение и ток) в зависимости от толщины металла, марки аппарата и чувствительности пленки.

Рентгенологу производить обработку пленки, расшифровку снимков и составлять заключение о качестве шва на основании следующих требований.

Допускаются без исправления следующие нормы внутренних дефектов сварных швов на 100 мм шва:

1. поры и вольфрамовые включения диаметром до 20 % от наименьшей толщины свариваемых деталей, в количестве не более 20 штук;
2. поры и вольфрамовые включения диаметром 20 % до 40 % от наименьшей толщины свариваемых деталей в количестве не более 4 штук;
3. поры и вольфрамовые включения диаметром до 20 % от наименьшей толщины свариваемых деталей, расположенные цепочкой, в количестве не более одной цепочки при ее протяженности до 15,0 мм;
   

   Примечания:

   1. Одновременно допускается наличие дефектов, указанных в п.п. «1», «3» или в п.п. «2», «3».
   2. Одновременно наличие дефектов, указанных в п.п. «1» и «2» допускается только при условии, если суммарная площадь занятая ими не превышает 0,65δ, где δ – наименьшая толщина детали в соединении.
4. скопление мелких пор и вольфрамовых включений диаметром менее 20 % от наименьшей толщины свариваемых деталей с общей площадью, не превышающей 5 мм².

Допускается к исправлению дефекты, нормы которых не превышают указанных в следующих пунктах:

• непровары, если их единична или суммарная протяженность не превышает 20% длины шва;
• трещины – не более одной продольной при ее длине не более 10 % общей длины шва или не более двух поперечных на 100 мм шва;
• единичные поры и вольфрамовые включения диаметром свыше 40 % от наименьшей толщины свариваемых деталей – не более 4 дефектов на 100 мм шва; ∅ до 20 % - не более 30 шт и ∅ от 20 до 40 % не более 10 шт на 100 мм шва;
• скопление пор и вольфрамовых включений площадью до 15 мм² каждое скопление – не более двух скоплений на 100 мм шва.

Примечания:

1. При оценке качества сварного шва сложной, прямоугольной конфигурации нормирование дефектов производится для каждого отдельного участка, выполненного в виде прямой линии, до ближайшего угла поворота, сварного шва.
2. Нормы дефектов, допустимых без исправления и допустимых к исправлению, во всех вышеперечисленных пунктах, указаны на 100 мм шва, то есть при длине шва от 100 и более миллиметров на любом произвольно выбранном участке шва длиной 100 мм концентрация дефектов должна быть в пределах этих норм.
3. При длине швов менее 100 мм нормы дефектов (допустимых без исправления и допустимых к исправлению) уменьшаются во столько раз, во сколько раз данный шов короче 100 мм. Если при вычислении получается не целое число, то оно округляется в большую сторону.

Выполнить визуальный сплошной контроль изделий после отжига согласно таблице 6.

Таблица 6

Наименование цвета побежалости на поверхности узла	Результат разбраковки
Желтого или соломенного оттенков	Допускается
Коричневого, зеленого, синего цвета или оттенков	Не допускается. Устранить механической зачисткой
Налет белого или черного цвета (легкоотславающийся)	Брак

Исправление дефектов производить ручной аргонодуговой сваркой, в тех же условиях, что и при сварке деталей.

Устранение дефектов должно поручаться только дипломированным сварщиком, имеющим свидетельство о допуске к сварке узлов из титана.

Подварку одного и того же участка разрешается производить не более двух раз.

Места расположения дефектов перед подваркой тщательно зачистить. Концы трещин засверливать.

Если единичная или суммарная протяженность участков подварки не превышала 10% длины шва, допускается не производить повторный отжиг узла при условии, что в местах подварки, не осталось цветов побежалости, кроме соломенного.

После исправления дефектов сварные швы подвергаются повторному контролю.

В узлах, которые забракованы окончательно согласно разделу «Контроль подготовки, сварки и отжига сварных узлов» или после двух подварок отдельных подузлов, допускается полное удаление дефектного подузла и замена его новым.

Замена бракованного подузла решается по согласованию с отделом главного технолога (главного сварщика).

После удаления дефектного подузла, подготовку к сварке, сварку, отжиг и контроль производить согласно действующей документации.

Изделия, к которым предъявляются требования герметичности, должны быть проверены на прочность и герметичность по соответствующим ТИ до рентгеноконтроля.

 Вспомогательные материалы

1. Вольфрам лантанированный в виде прутков ТУ-48-19-27-77.
2. Аргон газообразный высший сорт или первый сорт ГОСТ 10157-79.
3. Проволока сварочная дегазированная марки ВТ-1 ТУ961-1205-66. Допускается проволока той же марки по ОСТ 1.90015-71.
4. Спирт этиловый технический ГОСТ 17299-78.
5. Спирт этиловый ректификованный технический ГОСТ 18300-72.
6. Шкурка шлифовальная водостойкая на тканевой основе ГОСТ 13344-79.
7. Ткань хлопчатобумажная бязевой основы ГОСТ 11680-76.
8. Перчатки трикотажные ГОСТ 1108-74.

 Рекомендуемое оборудование, приспособления и инструмент

1. Источник питания для сварки в среде защитные газов типа ПС-300, ПСО-500, ВКСМ-1000 или УДГ-101.
2. Реостат балластный типа РБ-200 или РБ-300.
3. Горелка сварочная типа АР-3Б, АР-9 или АР-7Б или других типов, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к сварке титана.
   

   Примечания:

   1. горелка должна иметь кнопку дистанционного включения и включения сварочного тока;
   2. в горелках следует применять газовые сопла с диаметром выходного отверстия 14-15 мм для материала толщиной до 1,5 мм и диаметром 20 мм для материала толщиной более 1,5 мм.
4. Шлем-маска защитная сварочная с набором защитных сварочных стекол ЭС-100, ЭС-300, ЭС-500.
5. Редуктор кислородный типа РК-30, РК-50 или КР-14 ГОСТ 6268-78.
6. Ротаметр типа РМ-II и РМ-IV ГОСТ 13045-67.
7. Манометр низкого давления (0,2 МПа) ГОСТ 2405-80.
8. Набор трубок резиновых технических тип 4 для подачи защитных газов и воды в горелку ГОСТ 5496-78.
9. Очки герметичные защитные.
10. Насадки для сварки прямолинейных и криволинейных швов для защиты остывающих участков швов.
11. Сборочно-сварочные приспособления, обеспечивающие надежную защиту обратной стороны сварных швов в процессе сварки.
12. Рентгеновская установка типа РУП-120, РУП-200.
13. Печь электрическая с автоматической регулировкой и регистрацией температуры.
14. Термопара типа «ТХА», «ТХК» ГОСТ 6616-74.
15. Контейнер для вакуумного отжига или отжига в среде аргона.
16. Приспособление для загрузки контейнера в печь.
17. Щетки стальные из нержавеющей проволоки Ø 0,2-0,3 мм для зачистки металла шва и деталей.
18. Лупа 5-х ГОСТ 8309-75 или ГОСТ 7594-75.
19. Штангенциркуль типа I-Ш ГОСТ 166-80.
20. Линейка металлическая измерительная ГОСТ 427-75.
21. Щуп.
22. Негатоскоп.