鈦壓力容器要求鈦焊縫在焊后狀態(tài)的強度和塑性不低于退火狀態(tài)下的母材,要達到這一點,在規(guī)范的焊接工藝條件下,唯一有效的措施是采用雜質(zhì)含量比母材低得多的鈦焊絲。
(1)國外各主要工業(yè)國在鈦材標準之外都制定有雜質(zhì)含量比鈦材低得多的鈦焊絲標準。如:
①美國焊接學會標準AWSA5.16-1990,美國軍用標準MILR一81588B;
②日本I業(yè)標準JISZ3331-1988;
③德國標準DIN1737-1984;
④俄羅斯標準POCT27265-1987等。
美國機械工程師協(xié)會在其制定的《鍋爐及壓力容器規(guī)范》ASME-1998(已成為美國國家標準)中已制定了壓力容器專用標準SFA5.16((鈦及鈦合金填充絲和焊絲》。這是在AWS.A5.16-1990的基礎(chǔ)上,將壓力容器不用的牌號刪去并稍加修訂而制定的,此標準為世界各國的鈦制壓力容器行業(yè)所認可。
?。ǎ玻┡c國外情況相反,自60年代我國開始制造鈦制壓力容器以來,一直遵循著焊絲成分與母材相同的原則。
1970年我國制定的第一批正式的鈦材標準中,YB764-70((鈦及鈦合金焊絲》標準中就規(guī)定其化學成分與變形鈦及鈦合金材料的牌號成分標準YB761-70((鈦及鈦合金牌號和化學成分》相同,實際上YB764-70成了普通的結(jié)構(gòu)絲材。
?。保梗福衬赈伈臉藴式y(tǒng)一修訂成國家標準時,干脆取消了鈦焊絲標準的名義,而制定了GB3623-83《鈦及鈦合金絲》標準,標準規(guī)定“絲材的化學成分符合GB3620-83(鈦及鈦合金牌號和化學成分)的規(guī)定”,即化學成分完全和其他變形鈦及鈦合金材料一樣。GB3623-83中規(guī)定:“本標準適用于耐蝕零件、電極材料和焊接材料等用途的鈦及鈦合金圓形絲材”。即明文規(guī)定將普通結(jié)構(gòu)絲材用作鈦焊絲。
直到1999年1月以前,國內(nèi)根本就沒有雜質(zhì)成分低于普通鈦材的正規(guī)的(國家標準或行業(yè)標準)鈦焊絲標準,基于這樣的情況,國內(nèi)鈦制壓力容器基本上都采用了雜質(zhì)成分與母材相同的普通鈦絲材充當鈦焊絲(進口鈦焊絲除外),許多制造廠干脆從母材鈦板上裁條作為鈦焊絲。這樣使得我國鈦壓力容器的焊縫塑性和韌性比母材低得多,致使鈦制壓力容器的焊縫開裂成了鈦容器的主要失效形式,有時鈦容器在制造過程中就產(chǎn)生了焊縫開裂,制造廠鈦焊接接頭的彎曲試驗通不過的情況也時有發(fā)生。
應(yīng)當說,從鈦材標準上看,我國生產(chǎn)的鈦材無論在化學成分或力學性能均已基本上達到了國外鈦材的先進水平。但卻沒有真正的鈦焊絲標準與產(chǎn)品,用鈦結(jié)構(gòu)件絲充當焊絲,使我國鈦焊絲處于世界最低水平。鈦焊絲用量大約僅占鈦材用量的2%,就是這2%的低質(zhì)量的鈦焊絲降低了整個鈦壓力容器的塑性儲備,大大拉低了我國鈦制壓力容器的質(zhì)量水平。對于鈦壓力容器的用戶而言,鈦制壓力容器的投資成本終究很高,采用低質(zhì)量鈦焊絲并不會使一次投資的費用節(jié)省多少,而卻得到了低質(zhì)量的鈦壓力容器,應(yīng)當說,經(jīng)濟上是非常不合算的。
?。保梗梗鼓辏苍拢比臻_始實施的GB/T3623-1998((鈦及鈦合金絲》代替了GB3623-830標準中將鈦絲分成了結(jié)構(gòu)件絲和焊絲兩類,結(jié)構(gòu)件絲的化學成分仍和其他變形鈦及鈦合金材料一樣按GB/T3620.1-1994《鈦及鈦合金牌號和化學成分》。焊絲則另訂了一個化學成分,其雜質(zhì)成分都比GB/T3620.1-1994稍低。很明顯,此標準中的焊絲雜質(zhì)成分仍然比美、日等國鈦焊絲標準中的雜質(zhì)成分高得多。中國壓力容器標準化技術(shù)委員會的“鈦制焊接壓力容器”標準起草組認為:GB/T3623-1998中的鈦焊絲仍然不能滿足鈦制壓力容器用鈦焊絲的要求。為滿足我國鈦制壓力容器的要求,應(yīng)當制訂雜質(zhì)含量更低的《壓力容器用鈦及鈦合金焊絲》標準,此即為本標準附錄D制訂的必要性。