高温钛合金激光焊接技术要求

高温钛合金激光焊接技术要求

国家标准 GB/T37901一2019 高温钛合金激光焊接技术要求 Teechmiealrequirementsfor" laserweldingofhightemperaturetitaniumaloy 2019-08-30发布 2020-03-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/37901一2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国焊接标准化技术委员会(SAC/TC55)提出并归口 本标准起草单位;湖北三江航天红阳机电有限公司、哈尔滨焊接研究院有限公司、广州特种承压设 备检测研究院 本标准主要起草人:王维新、付兴柏、李茂东、唐众民、严虹、苏金花、王华侨、乔凤林、李宝华、 廖书龙、孙立君、刘巨峰、燕翔、熊舒雅
GB/37901一2019 高温钛合金激光焊接技术要求 范围 本标准规定了高温钛合金激光焊接的一般要求、工艺要求、焊接接头质量要求,返修焊及焊缝质量 检验和安全等内容 本标准适用于厚度为0.5mm~8.0mm,近a型,a十日型高温钛合金激光焊接质量评判和验收,其 他牌号的钛合金也可参照执行 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注目期的引用文件,仅详目期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T324焊缝符号表示法 GB/T2650焊接接头冲击试验方法 2651接接头拉伸试验方法 GB 2653媒接接头弯曲试验方法 GB 2654接接头硬度试验方法 GB 3323金属熔化焊焊接接头射线照相 GB 6417.1金属熔化焊接头缺欠分类及说明 GB 9445无损检测人员资格鉴定与认证 GB 18851.1无损检测渗透检测第1部分;总则 19867.4激光焊接工艺规程 GB/T29710电子束及激光焊接工艺评定试验方法 GB/T32259焊缝无损检测熔焊接头目视检测 Guidelinesforametallicmaterials sO/TR15608焊接金属材料分类指南(welding groupIng System 符号 下列符号适用于本文件 公L -两缺欠(气孔)之间的距离 B 焊缝宽度 -缺欠(气孔)的最大尺寸 气孔或缩孔的投影面积比率 偏离T形接头中心线的距离 -缺欠尺寸(高度、宽度 1,h 焊缝熔透偏差 缺欠长度(从任何方向测量 焊缝受检长度
GB/T37901一2019 受组合气孔影响的焊缝长度 ！ 焊缝熔深 -母材厚度 -般要求 4.1人员 4.1.1焊接操作人员应经过系统的理论学习和培训,具备足够的专业知识和技能,通过考核,取得相应 考试机构颁发的资格证书,证书应在有效期内 4.1.2焊接检验人员应经过焊接检验基础知识培训并考核合格 4.1.3无损检测人员应达到GB/T9445中2级及以上资格,或其他相关标准进行相应工业门类及级别 的培训考核,并持有相应考试机构颁发的资格证书 4.2设备及仪器仪表 4.2.1激光焊接设备、仪器仪表应经过检定合格,确保设备完好,在有效期内 42.2设备在安装,搬还,大修或停止使用一年以上时,设备应进行检定并进行工艺参数确认合格后 方可投人使用 激光焊接设备连人的电源网路电压波动不应超过额定值的土10%,否则应配备稳压器 4.2.3 4.2.4激光器在更换激光发生物质后,应检查激光功率的输出情况,并进行工艺参数确认 4.2.5激光焊接设备的激光器功率应满足待焊接头厚度要求,配有气体保护装置 4.3材料 4.3.1母材应为近a型,a十8型钛合金(Iso/TR15608规定的52型),具体牌号和成分参见附录A 4.3.2焊接材料的选择应与母材相匹配,材料的型号及规格应在工艺文件中注明 4.4环境 激光焊接环境应保持洁净和通风良好,温度不低于10C,相对湿度不超过60%.操作区照度不小 于300lx,噪声不大于80dB 4.5其他 4.5.1焊缝符号按GB/T324的规定执行 4.5.2焊接工艺应按照GB/T29710进行评定,并编制符合GB/T19867.4要求的焊接工艺规程 4.5.3产品设计有特殊要求,应在相应文件中规定 5 工艺要求 5.1工件加工 5.1.1待焊接头对接面应平整、光洁、无毛刺、无裂纹,并保持棱角;表面粗糙度Ra最大允许值一般为 3.24m. 5.1.2焊接厚度不大于2mm时,带锁底的环焊缝其贴合间隙不大于0.3mm;焊接厚度大于2mm时 带锁底的环焊缝其贴合间隙不大于0.5mm,同时锁底处圆角R不大于0.3mm.
GB/37901一2019 5.2工件焊前清理 5.2.1待焊工件可采用机械方法或化学方法清理 待焊接头应保持干净,不准许留有氧化色、清洗残 液.油污等,待焊部位不准许赤手触摸 5.2.2清理后的待焊工件一般应在48h内焊接完毕,超出要求,先将待焊区氧化膜清理干净,再用无水 乙醇或丙清理,晾干后方可继续焊接 5.2.3工装夹具与待焊件接触的表面不应有油污、锈斑、易熔金属等影响焊接质量和焊接过程稳定性 的污染物 5.3工件装配 装配时,搭接接头的待焊处应贴合良好 5.3.1 5.3.2对接接头一般允许的局部最大装配间隙不超过表1的规定 5.3.3焊前装配若存在错边,应保证焊后符合表2的要求 表1对接接头允许的局部最大间隙 单位为毫米 母材金属厚度！ 自熔烨局部最大间隙 填丝焊局部最大间隙 0,1或10%/,取较小值 0,2 0.2或8%,取较小值 0.3 0.25或5%,取较小值 0,5 0.6 8 0.35或5%,取较小值 5.4工艺评定 工件首次焊接前应进行工艺评定,评定方法应符合GB/T29710要求,工艺评定通过后方可进行正 式工件的焊接 5.5工件焊接 5.5.1定位焊一般采用激光焊,也允许采用其他方法 一般定位焊的长度在6mm20mm选择,间距 -般在30nmm150mm选择,定位焊的具体过程由技术人员根据工件的结构形状确定 5.5.2焊接过程保护: 焊接过程中应采用Ar、He等惰性气体对焊缝正面与背面进行保护,气体保护范围应覆盖熔池 a 及周围温度高于200C的区域; 焊接过程中可采用喷嘴、拖罩中的一种或多种相结合的方法对焊接熔池和周围高温区域进行 b 保护;特殊情况下可在惰性气体保护舱内焊接 焊接过程中采用喷嘴或拖罩方式保护时,应预先送气、后停气,焊前预先送气时间应大于5s. 焊后延时送气不小于5s;若在惰性气体保护舱内焊接时,保护舱内氧气含量不大于 213 /m mg 存放惰性气体的气瓶压力小于0.4MPa时应停止使用,并及时更换新的气源 焊接接头质量要求 6.1接头缺欠及限值 接头缺欠限值应符合表2规定 一个焊接接头通常应针对各种缺欠类型分别进行评估 如果不
GB/T37901一2019 同种类的缺欠出现在同一横截面上,需要做专门评估 表2接头缺欠限值表 单位为毫米 GB/T 接头质量等级限值 序号缺欠名称6417. 说明 -般(D级 中等(C级 严格(B级 代号 除微裂纹(裂纹长度和宽度均小于1)外 100 不准许 不准许 不准许 裂纹 的所有裂纹,弧坑裂纹参见序号2 允许局部弧 弧坑裂纹 104 不准许 不准许 坑裂纹 应满足下述条件及缺欠限值 单个气孔的最大尺寸1、 a 或h. 投影区域内缺欠总和的最大尺寸 投影方向平行于炽缝表面并垂直 于焊缝轴线 因此投影区域实际 l或h0.6t,且|1或h0.5t,且l或h<0.3t,且 上就是1×L 这里的焊缝受检长 不大于5nmm不大于3mm不大于2nmm 度L应为焊缝的实际长度(或按 f10% f<5% f2% 100mm计),取两者中的较小值 气孔及 200 多个气孔 带有锁底且焊后保留锁底的接头 允许在锁底熔化区内存在一定直 径的气孔缺欠,气孔缺欠限值;保 留不超过0,5的气孔缺欠,但气孔 h0.6/，且不h0,5/，且不|h0.5/，且不 最大直径不准许超过1.5 mmm 大于3mm 大于4 大于51 mm 4mm 应满足下述条件及缺欠限值 单个气孔的最大尺寸1(、 a 或h. 局部密集 投影区域内缺欠总和的最大尺寸 或h<0.G/,且|或h<0.5/,且|或h<0.3,且 b 2013 气孔或 投影方向平行于媒缝表面并垂直不大于5mm.不大于3mm不大于2mm. 2014 链状气孔 f<3% <1% 于焊缝轴线 因此投影区域实际|/<10% 上就是1×L 这里的焊缝受检长 度L 应为焊缝的实际长度或按 100mm 计),取两者中的较小值
GB/37901一2019 表2(续》 GB/T 接头质量等级限值 序号缺欠名称6417. 说明 -般(D级 中等(C级 严格(B级 代号 对于局部密集气孔或链状气孔,应 考虑相邻气孔的间距L 间距 小于规定值时应作为一个组合 l 气孔评估 局部密集 受气孔影响的焊缝长度1 小于规L<0.25t,且L<0.5t，且L<0.51,且不 2013 不大于5mm， 气孔或 不大于10 大于15mm. mm， 定值时,允许组合气孔存在 2014 链状气孔 Le<2: Le< Le< 允许 表面气孔 2017 暴露在焊缝表面的气孔 不准许 不准许 不大于2 300 固体夹杂 不做规定 不准许存在可见的夹杂物 h0.251， 401 不准许 不准许 未熔合 且不大于1 未熔合 对于全焊透焊缝S而言,h最大尺 寸为 对接接头: 锁底接头: h1<0.25s,且 未焊透 402 不准许 不准许 不大于1 有些情况下可能会规定部分熔透 述示图提供了示例 这时未焊透的偏 校 ，应当小于规定值,熔深过大也可 能成为缺欠 h 的限值取决于具体应 用条件,而且应当针对特殊情况做规 定 h最大尺寸:
GB/T37901一2019 表2(续 T GB 接头质量等级限值 序号缺欠名称6417. 说明 -般(D级 中等(C级 严格(B级 代号 焊至衬垫: h,<0.2s,且不h<0.15s,且h<0.1s,且不 402 未焊透 大于1 不大于1 大于0.5 烧穿 媒接熔池塌落导致媒缝内的孔洞 不准许 510 5011 h<0.2r,且不h<0.15t,且h<0.l,且不 咬边 5012 大于1 不大于0.5 大于0.3 h<0.2+0.3r，hs0.2+0.2r，h<0.2+0.15r 焊缝超高 502 且不大于2.5 且不大于2 且不大于1.5 h<0.2+0.3.h<0.2+0.25t,h<0.2+0.2r 12 下塌 504 且不大于4 且不大于2.5 且不大于2 覆盖在母材金属表面,但未与母材表面 焊瘤 允许 不准许 13 506 允许 熔合的过多焊缝金属 h<0.25t， h<0.15 且 且 h<0.l/,且不 14 错边 507 不大于3 不大于1.5 大于1 hj0.2十hg，h0.lrhg 下垂 15 509 h10,1/ 且不大于0.3且不大于 0.2n h0.31,且不hs0.2t,且不h0.l1,且不 16 未焊满 511 大于0.5 大于 大于0.5
GB/37901一2019 表2(续》 GB/T 接头质量等级限值 序号缺欠名称6417. 说明 般(D级 中等(C级 严格(B级 代号 根部收缩 515 h<0.31,且不h<0.2r,且不h<0.lr,且不 缩沟 5013 大于1 大于0.5 大于0.5 18 飞溅 602 允许与否取决于具体应用条件 6.2接头表面颜色 焊缝接头表面颜色应符合表3规定 表3焊缝表面颜色 接头质量等级限值 表面氧化色 -般(D级 中等(C级》 严格(B级 银白色 允许 允许 允许 黄色 允许 允许 允许 甲 缝 紫色 允许 允许 不准许 深蓝色 局部允许(不大于总长的20% 局部允许(不大于总长的10% 不准许 黄色或紫色条带 允许 允许 允许 允许 深蓝色条带 允许 允许 响 区 灰色或米色 局部允许(不大于总长的30% 不准许 不准许 6.3接头力学性能 6.3.1对接接头横向拉伸强度要求符合表4的规定 表4对接接头强度要求 接头等级 接头横向拉伸强度 严格(B级 不低于完全退火态母材强度极限下限值的90% 中等(C级) 不低于完全退火态母材强度极限下限值的80% 按照具体设计文件执行 般(D级 6.3.2其他状态和接头形式焊接接头的相应力学性能指标,需要时应经过工艺试验确定,并在设计文
GB/T37901一2019 件和工艺文件中规定 6.3.3接头材料不同时,按抗拉强度下限值低的母材进行计算 返修焊 7.1焊缝表面缺陷在焊缝余高打磨后,能满足6.1的规定,不再进行返修焊 7.2焊瘤及超标的余高允许打磨,打磨后能满足6.1规定的,不再进行返修焊 7.3焊缝存在的缺陷超出标准规定时,可进行返修焊 未填满超标返修焊时,需要使用的填充金属应 与母材金属相同,或是相关标准、手册中规定可以用于母材焊接的材料 7.4同一位置返修焊的次数,B级C级接头允许返修焊两次,D级接头允许返修焊三次 修饰焊不等 同于返修煤,修饰焊次数不应超过两次 7.5返修焊一般采用激光焊接 对于表面凹陷、弧坑等缺陷,可采用激光填丝焊或氧弧填丝焊 返修 焊后的焊缝应与母材金属光滑过渡,也可以选用其他方法 返修焊宽度一般应不大于原炽缝宽度的 两倍 7.6返修焊时,原焊接位置调换一个焊件应算一次返修 焊接热影响区完全去除的情况除外 7.7返修炽后,炽件应按原检验项目进行质量检验 如需增加新的检验项目,应有明确规定 焊接质量检验 8 质量检验要求 8.1 8.1.1焊件应按第6章的规定进行质量检验,并对外观质量、内部质量等检验项目进行记录 8.1.2对焊缝有特殊要求时,检验项目、待检部位应有明确规定 8.2检验方法 8.2.1力学性能 产品的力学性能应采用产品烬接试件替代试验,试验内容一般为拉伸强度、屈服强度和延伸率,必 要时,还可进行冲击试验、硬度试验、疲劳试验等 各种试验方法应符合表5规定 表5力学性能试验方法 序号 力学性能 试验方法 拉伸 GB/T2651 GB/T2653 弯曲 GB/T265o 冲击 硬度 GB/T2654 疲劳 协商确定 8.2.2表面质量 8.2.2.1焊件应100%进行表面质量检查 可以采用目视、借助于10倍以下放大镜或其他工具、量具 进行检查，检测方法应符合GB/T32259的规定
GB/37901一2019 8.2.2.2无法进行X射线检测的接头或结构,允许采用渗透检测方法对表面缺陷进行检测,最终以评 定件的接头力学性能作为评判依据 接头渗透检测符合GB/T18851.1的规定 8.2.3内部质量 8.2.3.1 X射线检测 B级接头应100%进行X射线检查;C级接头在研制阶段应100%X射线检查,定型后可以抽 a 查,抽查数量经设计、工艺、检验部门协商后在设计文件中明确规定;D级接头一般不进行X 射线检查 接头X射线检查应符合GB/T3323的规定 b 锁底接头X射线检查时可能出现伪缺陷,可通过其他方法确认,经过确认的伪缺陷,可以 剔除 8.2.3.2设计有熔深要求或不能用X射线检查时，可以通过试件或产品抽样等方法对接头进行断面宏 观检查,检查的试样数量不少于两件 焊什需进行气密、液压、渗油试验等试验检查时,应在设计文件中明确规定 8.2.3.3 安全 应遵守激光焊接设备的操作安全指示说明或安全警告 操作时佩戴激光防护眼镜,焊接时人员与 激光进行隔离,确保设备及人身安全
GB/T37901一2019 附 录 A 资料性附录) 适用于本标准的材料牌号 表A.1给出了适用于本标准的钛合金的具体牌号 表A.1适用于本标准的材料牌号 对应ISO/TR15608 序号 牌号 名义成分 材料分类 BTi62421S Ti6.5A-2.5Sn-4Zr-1.3Mo-2Nb0.1i 52 Ti60 52 T58A8Sn2ZIa35S0.8Nd 52 Ti600/TG6 T-6AI-2.8Sn-4Zr-0.4Mo-0.45i-0.lYSi 52 GTi70 T-6.5A!-2Zr-0.8Mo=-3Nb0.1Si 52 IMI834 Ti-5,5Al-4Sn-4Zr-0.3Mo1Nb0,5Si-0,06C Ti1100 Ti-6Al-2.,7Sn-4Zr-0,4Mo-0,.45Si 52 BT36 Ti-6.2Al2Sn-3.6Zr0.7Mo-0.15Si5.0W 52 52 BT18Y Ti6.5Al-2.5Sn-4Zr0.7Mo-0.25Si-1Nb Ti5.5A-4Sn-" 52 TA12 IMIN025S TA15 T6.5AIr1Mo-INb2zr 5 l0 11 TA19 Ti-6Al2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si 52 12 52 TA29 TF-5.8A-4Sn-4Zr-0,7Nb-1.5Ta-0.4Si-0,06C 52 13 TA30 Ti-5.5AI-3.5Sn-3Zr1Nb-1Mo-0.3Si 14 52 TA32 Ti-5.5A3.5Sn-3Zr-lMo-0,.5Nb0.7Ta-0.3S 52 15 TA33 Ti5.8Al-4Sn3.5Zr0.7Mo-0.5Nb1.1Ta-0.4Si-0.06C T Ti6A2Sn2Zr2Nb1Mo0.2si 16 A35 52 17 Tc11 TH6.5A3.5Mo1.5Zr0.3si 53 18 53 TC12 Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Zr-2Sn-1Nb 19 53 TC21 Ti-6.A!2Mo2Nb2Zr-2Sn-1.5Cr 20 Ti-6.5A-3Sn-3Zr3ND3Mo-1w-0.2Si 53 TC31 0

高温钛合金激光焊接技术要求GB/T37901-2019

概述：

高温钛合金主要用于航空、航天、汽车等领域，其高强度、耐腐蚀性和高温稳定性使其成为重要的结构材料之一。然而，高温钛合金的加工难度较大，尤其在焊接方面。传统的焊接方法存在着许多问题，例如热影响区 (HAZ) 大、气孔、裂纹等缺陷。因此，高温钛合金激光焊接技术应运而生。

技术要求：

GB/T37901-2019《高温钛合金激光焊接技术要求》规定了高温钛合金激光焊接的工艺和质量要求，包括材料、设备、工艺参数、检测方法等方面。其中，关键的工艺参数包括激光功率、速度、波长、焦距、偏置量等。

优点与应用：

相比传统的焊接方法，高温钛合金激光焊接具有以下优点：

• 焊接热影响区小，几乎没有变形和残余应力
• 气孔、缺陷少，在焊接强度方面表现良好
• 可实现自动化生产，提高生产效率

因此，高温钛合金激光焊接技术在航空、航天、汽车等领域中得到了广泛的应用。

发展趋势：

随着科技的不断进步，高温钛合金激光焊接技术也在不断发展。一方面，现代化的激光设备和控制系统将使得焊接质量更加稳定可靠。另一方面，智能化的焊接工艺将进一步提高生产效率。预计在未来，高温钛合金激光焊接技术将会得到更广泛的发展和应用。

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