T/CWAN 0118-2024 钛合金板手持激光填丝角焊推荐工艺规范

ICS 25.160.10
CCS J 33
团体标准
T/CWAN 0118—2024
钛合金板手持激光填丝角焊推荐工艺规范
Recmmended process specification for handheld laser wire filler corner welding on titanium alloy plates
2024-09-12 发布2024-10-01 实施
中国焊接协会发布

目次
前言...................................................................................................................................................................II
1 范围....................................................................................................................................................................1
2 规范性引用文件............................................................................................................................................... 1
3 术语和定义....................................................................................................................................................... 1
4 一般要求............................................................................................................................................................1
5 工艺要求............................................................................................................................................................3
6 焊接检验与返修............................................................................................................................................... 5
7 安全....................................................................................................................................................................5
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II
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国焊接协会提出并归口。
本文件起草单位：中船黄埔文冲船舶有限公司、哈焊所华通（常州）焊业股份有限公司、重庆科
技大学、南昌航空大学、广东省科学院中乌焊接研究所。
本文件主要起草人：丁正祥、周海峰、陈红亮、裴晓霖、宋莎莎、魏春华、曹旭武、雷建锋、黄
坛腾、武鹏博、尹立孟、陈玉华、张宇鹏。
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钛合金板手持激光填丝角焊推荐工艺规范
1 范围
本文件规定了钛合金板手持激光填丝角焊的焊接工艺准备、工艺要求、焊缝质量检验与安全等内容。
本文件适用于板厚不大于6 mm的钛合金板角接缝手持激光填丝焊。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于
本文件。
GB/T 4842—2017 氩
GB/T 30562—2014 钛及钛合金焊丝
GJB 4000—2000 舰船通用规范
CB 20663—2018 舰船用钛及钛合金焊接接头检验要求
NB/T 47013.5 承压设备无损检测第5 部分：渗透检测
T/CWAN 0064 手持激光焊机
3 术语和定义
3.1
激光填丝焊laser wire filler welding
利用激光束作为热源将送进的焊丝及母材熔化形成焊缝的焊接方法。
4 一般要求
4.1 人员
4.1.1 焊接施工人员应经过系统的理论学习培训，具备相关专业知识，并具备认定的相关专业技能资质，
经考核合格后上岗。
4.1.2 焊接检验人员应经过相关检验知识的理论学习培训。
4.1.3 应配备焊接保护人员协助安装、移动焊接气体保护装置，防止在焊接过程中焊缝氧化。装配工及
焊接保护人员应进行相应培训，应能根据接头型式及其施焊部位熟练地制作、选配、修护并正确使用焊
接保护装置。
4.2 设备
4.2.1 表仪器等应经过校准合格方可使用，并进行定期维护保养。水冷机、焊接电源机柜防尘网、风扇/
冷凝器、喷嘴、导丝嘴、保护镜片应定期检查及清理，具体要求如下：
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a）定期更换水冷箱纯净水或防冻液；
b） 检查焊接电源机柜侧盖防尘网的完整性，定期清理灰尘杂物保证焊接电源机柜通风散热；
c）定期清理风扇/冷凝器灰尘杂物；
d） 定期清理喷嘴的挂渣和更换喷嘴；
e）定期检查和更换导丝嘴；
f） 定期检查激光保护镜片是否有脏污或损坏，若有脏污应及时清理，若损坏应及时更换。
4.2.2 设备使用期间应具备完备的显示仪表，仪器仪表标检合格且在有效期内,并按期校验、检修，其中
应每6 个月测定一次激光输出功率，确定激光输出功率的衰减度。
4.2.3 设备在安装、搬迁、停工1 年以上时，应经过校准合格后方可使用。
4.2.4 设备应满足T/CWAN 0064 的相关要求，应具备防触电保护、过热保护、紧急停机控制、激光出
光控制、安全地锁等功能。
4.2.5 设备连入电源网路电压波动范围不应超过额定值的±10%，否则应配备稳压器。
4.2.6 设备自动保护气体流动控制机构工作正常，保护效果与控制响应良好。若采用网路供保护气体，
则供气网络压力应不低于0.5 MPa。
4.2.7 设备应配备惰性气体保护装置，推荐背面使用槽型气体保护装置，两侧采用长方形托罩气体保护
装置。
4.2.8 应定期清理送丝管等送丝机构，可采用充入高压氩气的方式吹出气管内的水汽及杂质。
4.2.9 打磨机、铣刀、锉刀等应为专用工具，不得与其他材质的作业工具混用。
4.3 材料
4.3.1 钛及钛合金板和钛及钛合金板焊丝应具有生产厂家提供的质量保证书，如有相应要求应按照相关
标准进行复验。
4.3.2 钛合金板及钛合金焊丝应符合GJB 944A—2018、GB/T 30562—2014 等标准的相关规定。
4.3.3 保护气体采用100%Ar，保护Ar 纯度≥99.99%，其质量应符合GB/T 4842—2017 的相关规定。
4.3.4 钛合金板材及焊丝应储存于洁净仓库里，不得与钢等黑色金属储存在一起，不应直接放置于地面，
仓库应保持干燥通风；钛合金板材及焊丝储存、搬运及加工中均应加强保护，防止材料表面受到油污或
者铁离子污染，更不能被机械划伤或产生表面损伤。
4.3.5 未使用的钛合金焊丝应密封储存于洁净库房中，钛合金焊丝均不得与钢制材料直接接触。不同牌
号的焊丝应标示清楚，分类分批存放，妥善保管，防止混料、混批、划伤。贮存环境条件应能预防焊丝
变质、腐蚀。库房存放条件为：室温不低于15 ℃，空气的相对湿度不超过50%，存放搁架或货架离地
面300 mm 以上，仓库应配置干燥设备、温度和相对湿度记录仪等。
4.4 环境
4.4.1 焊接场地应有防潮、防尘、防寒、防风措施，且场地风速应小于1.5 m/s；工作环境温度不低于5℃、
相对湿度不大于80%。
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4.4.2 焊接场地应满足焊接质量所必需的环境温度、相对湿度、照明、风速等要求，不满足条件时，应
在焊接生产现场采用整体或局部密封除尘及除湿控温等措施。
4.4.3 钛合金焊接区域要与其他材料焊接区域分开，形成一个独立、封闭的焊接区域，无明显振动与冲
击。
5 工艺要求
5.1 焊前准备
5.1.1 工件状态检查
组对之前应对焊接工件、进行必要的检查，包括：
a）钛合金待焊接件加工后的坡口表面应平整、光滑，不应有裂纹、分层、夹渣、毛刺和飞边等。
b） 使用硬质合金磨轮（头）或锉刀将坡口表面打磨出金属光泽，坡口表面应呈银白色金属光泽，
焊接区域金属应不产生氧化色。
5.1.2 工件组对及装夹
a）将待焊接工件放置在洁净的焊接夹具上，装配时必须保持所用工夹具及焊接坡口的清洁。完成
焊接工件装夹，检查工件的装卡状态，测量工件装卡后的间隙，保证组对及装卡条件满足焊接要求。
b）3mm～6 mm 厚船用钛合金薄板不需加工坡口，装配间隙≤0.5 mm，正式焊接前应定位焊固定。
c）定位焊所用焊接材料应与正式施焊一致，焊前应对其表面的氧化皮及各类污染物进行清理。定
位焊优先使用手持激光焊。定位焊施焊时，应对温度超过350 ℃的区域（正、反面及其他相关区域）实
施有效的焊接保护，确保氧化颜色不超过要求。
d） 采用定位焊固定工件时，若定位焊缝不构成焊缝接头的一部分，则在焊前或焊接过程中应将其
完全清除；若定位焊缝熔入焊接接头，其表面不应有超标氧化现象，应无缩孔、弧伤、裂纹、气孔和可
能影响焊接实施的其他缺陷，对于可能影响焊接质量的定位焊缝应清除后重新定位焊。
5.2 焊接
5.2.1 施焊时，焊工及其配合人员应穿着干净无油污的工作服，戴干净的白色手套。
5.2.2 焊丝表面、坡口表面及其两侧20 mm～50 mm 范围内的油污、水分和灰尘等污物及氧化皮应清除，
可用工业丙酮去除母材、焊丝表面残存的油脂等污物。
5.2.3 焊接前应采用钛及钛合金板对焊炬气体保护系统进行试焊检查，若焊缝外观为银白色或金黄色（热
影响区表面淡黄色或金黄色）则认为保护合格。
5.2.4 焊接过程中焊缝成形应均匀一致，与母材应圆滑过渡。
5.2.5 焊接引弧前应提前送气5 s，熄弧后应滞后送气（15-20）s，应确保熄弧处焊缝表面最终呈银白色
为准。
5.2.6 焊接时应使用惰性气体保护装置保护焊缝。建议采用拖罩通Ar 对焊接后焊缝进行保护，避免焊
缝高温氧化；侧面采用可通Ar 保护的保护罩，侧面应在施焊前提前通氩气以排除其中空气；背面根据
焊接位置采用保护凹槽或保护拖罩。
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5.2.7 为防止焊接过程中激光反射损伤枪头，试件与激光焊枪间的角度为30 °～45 °，激光焊枪与焊丝之
间的夹角为30 °～60 °。
5.2.8 焊接过程可采用拖罩、拖罩与喷嘴结合的方式对焊接熔池和高温区域进行保护；特殊情况下可在
惰性气体保护舱或真空舱内焊接。
5.2.9 施焊时应保持焊接的连续性，不得在工件表面任意引、熄弧。
5.2.10 清理干净的焊丝和焊件应保持清洁、干燥，避免再次受到污染，端部已被氧化的部分应切除。清
理后8 h 内施焊，否则重新清理。
5.2.11 3 mm 以上钛合金板手持激光角焊一般采取两道焊焊接，推荐工艺参数参照表1 进行选择。
表1. 钛合金板手持激光角焊推荐工艺参数
母材厚度
mm 焊缝形式焊道
焊丝规格
mm
激光功率
kW
送丝速度
m/min
扫描宽度
mm
保护气体流量L/min
枪保护拖罩保护背保护
3～6
平角焊
1
1.2
1200～
1500
0.35～
0.60 3.0～3.0 20～25 15～20 15～20
2 1300～
1600
0.35～
0.60 3.5～4.5 20～25 15～20 15～20
立角焊
1 1300～
1600
0.35～
0.60 3.0～3.0 20～25 15～20 15～20
2 1300～
1700
0.35～
0.60 3.5～4.5 20～25 15～20 15～20
仰角焊
1 1200～
1500
0.35～
0.60 3.0～3.0 20～25 15～20 15～20
2 1300～
1600
0.35～
0.60 3.5～4.5 20～25 15～20 15～20
5.2.12 焊接过程中如发现焊缝出现缺陷（包括焊缝表面颜色不符合）应立即停焊，彻底去除缺陷并重新
清理后方可继续施焊。
5.2.13 焊接接头裸件原始颜色质量等级应达到表2 的优质或合格的要求，达不到要求时应按规定的矫正
措施予以矫正。
表2. 焊接接头颜色等级及矫正措施
焊缝表面颜色热影响区表面颜色质量等级矫正措施
银白色淡黄色或金黄色优质—
金黄色金黄色合格—
淡蓝色淡蓝色不合格下道焊缝焊接前，用不锈钢钢刷刷清焊缝表面
蓝色或紫色— 不合格完全去除该焊道及邻近金属，重新焊接前，改善保护条件
灰色或黄色粉末— 不合格
完全去除该焊道及热影响区，检查保护系统的泄漏、供气等，
重新焊接前，进行焊接气体保护试验
5.3 焊后处理
焊接完成后，应及时清理焊缝表面，并对变形位置进行矫正。
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6 焊接检验与返修
6.1 外观检验
6.1.1 焊缝应进行焊缝裸件原始颜色、焊缝形状及尺寸等外观质量进行自检、互检与专检。焊接接头的
检验项目见表3，若有特殊的使用条件所需实验可能比本标准规定更复杂，则由供需双方协商确定补充
检验项目。
表3. 钛板手持激光角焊检验项目表
板厚mm 外观质量渗透检测
3～4 √ 抽检
5～6 √ 抽检
6.1.2 对于焊缝余高超标、起收弧处裂纹等不满足要求的缺陷以及焊缝周围明显的飞溅，在经过焊缝裸
件原始颜色检验合格的前提下，征得焊接工艺人员同意后，可采用机械方式进行处理。
6.1.3 按照CB 20663 标准，通过通过目测或放大镜对焊缝外形尺寸及表面质量进行检查。
6.1.4 焊缝几何尺寸应符合设计图纸要求。
6.1.5 焊缝表面成形应均匀、致密、平滑向母材过渡，不应有裂纹、未熔合、咬边及气孔等缺陷。焊缝
尺寸应符合相关工艺文件要求。
6.2 渗透检验
焊接接头渗透检验应按照NB/T 47013.5进行渗透检测。
6.3 焊缝返修
6.3.1 不合格焊缝允许返修补焊、修整，不合格焊缝同一部位的返工一般不超过两次。修补应由技术水
平高、有经验的焊工担任。
6.3.2 焊缝返工用焊材应与原焊缝使用的焊材相同，可采用手工MIG、TIG 焊等焊接方式进行。
7 安全
7.1.1 焊接车间应有良好的通风，现场应做好安全防护措施，应有妥善措施防止射线、烟尘、弧光和热
辐射等有害物质对人体的危害。
7.1.2 焊接设备应安装正确、牢靠，焊接设备应接地，电缆线绝缘良好。
7.1.3 放置焊接保护气瓶时应防止靠近高温热源或让烈日曝晒，以避免发生事故。
7.1.4 激光焊设备的安装、接线、修理和检查，须由设备维护专业人员进行，焊工不得擅自拆修设备。
7.1.5 应遵守激光焊接设备的操作安全指示说明或安全警告。操作时应佩戴激光防护眼镜，焊接时人员
与激光进行隔离，确保设备及人身安全。
7.1.6 焊接工作前，应先检查设备和工具的安全可靠性(如设备的接地保护装置、线路的连接处以及绝缘
性能等)，不得未经安全检查就开始操作。
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7.1.7 采用手持激光填丝角焊时，由于激光功率高，光和热辐射较强，激光对人的眼睛和皮肤有较强伤
害，不得直视，焊工及配合人员应穿戴好劳动防护装备（如佩戴激光专用防护眼镜、防护工作服、防护
面罩等）。
7.1.8 焊接前应确认附近有无防护人员经过，防止造成意外伤害。激光发射器开启时不得对准人员或易
燃物品。