钛合金贮箱薄壁壳体电子束焊接

（上海空间推进研究所，上海 201112）

某钛合金推进剂贮箱直径达到1100mm，球壳的厚度仅为1.3mm，焊口加强厚度为2mm。最后上下两半球壳体合拢焊接是整个研制过程中的关键工序，贮箱合拢焊接采用真空电子束焊接方法，焊接设备为LAR52真空电子束焊机，是国产真空系统和法国进口电子枪组合成的电子束焊机，电子枪是法国TECHMETA公司产品，是60kW中压电子束焊机。

焊接前的酸洗及预处理工艺是：酸洗→烘干（80℃±5℃）→焊口打磨→丙酮擦洗→电吹风吹干。

焊接前的装配精度是保证电子束焊接质量的重要因素，按照装配工艺的要求，两半球赤道缝焊口的端面间隙不大于0.02毫米，径向间隙（即上半球壳体的锁底与下半球壳体的配合）不大于0.03，装配后测量端跳动不大于0.10mm，径向跳动不大于0.15mm。

焊接后进行该焊缝X射线拍片，发现2处未熔合缺陷。由于补焊位置不易确定，没有补焊，通过液压强度试验与声发射试验确认其强度。贮箱合拢焊缝情况如图1所示。上、下壳体材料均为TC4钛合金，焊缝为有锁底结构。

表1 上、下壳焊缝的焊接参数

1 试验结果与分析

焊后经750℃真空退火热处理消除焊接应力，进行该贮箱的液压强度试验。试验过程如下：缓慢增压同时用声发射监测，过程是升压至1.0MPa，保压5min声发射信号逐渐收敛；继续增压至1.5MPa，保压5min，声发射信号逐渐收敛；继续增压至2MPa，保压5min，，声发射信号逐渐收敛；继续增压至2.5MPa，保压5min声发射信号逐渐收敛，继续增压；增压至2.8MPa，保压5min，声发射信号平静稳定；继续增压至要求压力3.0MPa，开始保压，约10s后，贮箱在上下壳体合拢焊缝处爆裂。……