鈦具有（yǒu）良好的抗（kàng）腐蝕性能，因此鈦設備在化工生產中被廣泛應用。但鈦的焊接具有一定（dìng）的難度，特別是生產現場，沒有嚴格按焊接工藝施焊就會造成裂紋和氣（qì）孔。

1、鈦及（jí）鈦的分類和特（tè）點

國產工（gōng）業純鈦有 TA1、TA2、TA3 三種（zhǒng），其（qí）區別在於含氫氧氮雜質（zhì）的含量不 同，這些雜（zá）質使工業純鈦強化 ，但是塑性顯著降低 。工業純（chún）鈦盡管（guǎn）強度不高，但塑性及韌性（xìng）優良，尤其是具有良好的低（dī）溫衝擊韌性；同時具有良好的抗腐蝕性能。所以，這種材料多（duō）用於化學工業、石油工業中。

2、鈦及鈦合金的焊接性

2．1 氣體及雜（zá）質汙染對焊接（jiē）性能的影響

在常溫下 ，鈦及鈦合金是比較穩定的（de）。但在焊接過程中，液態熔滴和熔 池金屬具有強烈 吸收氫 、氧、氮的作用，而且在固態下（xià），這（zhè）些氣體已與其發生（shēng）作用。隨（suí）著溫度的升高，鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力（lì）也隨之明顯上（shàng）升 ，大約在（zài） 250℃ 左（zuǒ）右開始吸收氫，從 400 ℃開始吸收氧，從 600 ℃ 開始吸收氮，這（zhè）些氣體被吸收（shōu）後 ，將會直接引起焊接接（jiē）頭脆化 ，是影響焊接質（zhì）量的（de）極為（wéi）重要（yào）的因素。

(1)氫的（de）影響

氫是氣（qì）體（tǐ）雜質中對鈦的機械性能（néng）影響最嚴重的因素。焊縫含氫量變（biàn）化對（duì）焊縫衝擊性能影響最為顯著 ，其主要原因是隨焊縫含氫量增（zēng）加 ，焊縫中析出的片狀或（huò）針狀Tih2增多（duō）。

(2)氧的影響

氧在鈦的 α相和β中都有較高的熔解度。為了保證焊接性能 ，除了在焊接過程中嚴防焊縫及焊縫熱影響區發生氧化外 ，同時還應 限製基本金屬及焊絲（sī）中的含氧量。

(3)氮的影響

在 700℃以上的（de）高溫下 ，氮和鈦發生（shēng）劇烈作用 ，形成脆硬 的氮化鈦 (TiN )而且氮化（huà）鈦形成（chéng）間隙固溶體時所引起 的晶格歪（wāi）挪程度 ，比適量的氧引起的後果（guǒ）更為嚴重，因此，氮對提高工業（yè）純（chún）鈦焊縫的抗（kàng）拉強度 、硬度 ，降低焊縫（féng）的塑性性能比氧更為顯著 。

(4)碳的影響

碳也是（shì）鈦及（jí）鈦合金（jīn）中常見的雜質，實驗表明，當碳含量為 0.13％時，碳因深在α鈦中，焊縫強度極限有些提高，塑性（xìng）有些（xiē）下降，但不及氧氮的作（zuò）用強烈。但是當進一步提（tí）高焊縫含碳量時，焊（hàn）縫卻出現網狀TiC ，其數量隨碳含量（liàng）增（zēng）高而增多，使焊縫塑性急劇下降，在焊接應力作用下（xià）易出現裂紋。因此，鈦及鈦合金母（mǔ）材的含碳量（liàng）不大（dà） 於0．1％ ，焊縫含碳量不（bú）超過母材（cái）含碳量（liàng） 。

2．2 焊接接頭裂紋問（wèn）題

鈦及鈦合金焊接時，焊接接頭產生熱裂紋（wén）的可能性（xìng）很小 ，這是因（yīn）為（wéi）鈦及鈦（tài）合金 中 S、P 、C等雜質含量很少（shǎo），由S、P 形成的低熔點共晶（jīng）不易出（chū）現在晶界上 ，加之有效結晶溫度區間窄（zhǎi）小 ，鈦及鈦合金凝固時收縮量小，焊縫金屬不會產生熱裂紋。鈦及鈦合金（jīn）焊接時，熱（rè）影響區可出現冷裂紋，其特征是裂紋產生在焊後數小時甚至更長時間稱作延遲裂紋。經研（yán）究表明這（zhè）種裂紋與焊接過程中氫氮的擴散有關。焊接過程中氫 由（yóu）高溫深池 向較低 溫的熱影響區擴散 ，氫含量的提高使該區析出TiH2量增加（jiā），增大熱（rè）影響區脆性，另外由（yóu）於氫化物析出時體積膨脹引（yǐn）起（qǐ）較大的組織（zhī）應力，再加上氫原子向該區的高應力部（bù）位擴散及聚集 ，以致（zhì）形成裂（liè）紋。防止這種延遲裂紋產生的辦法（fǎ），主要是減少焊接接（jiē）頭氫的來源，焊完後需進行真空退火處（chù）理（lǐ） 。

2．3 焊縫中的氣孔問題

鈦及鈦合金焊接時，氣孔是經常碰到的問題。形成氣孔的根本原因是（shì）由於（yú）氫影響的結果。焊縫金屬形成氣孔主要影響到（dào）接頭的疲勞強（qiáng）度 。防止（zhǐ）產生氣孔的工藝措（cuò）施主要有：

(1)保（bǎo）護氬氣要純，純度應不低於 99．99％ ；

(2 )徹（chè）底清除焊件表麵 、焊絲表麵上的氧化皮油汙等有機物 ；

(3)對熔（róng） 池施 以 良（liáng）好 的氣體保護，控製好氬氣的流（liú）量及流速，防（fáng）止產生紊流現象，影響保護效果；

(4)正確選擇焊接工藝參數，增加溶池停留時間 ，可有效地減少氣孔（kǒng） 。

3、鈦板手工鎢極氬弧焊焊接

鈦及鈦合金焊接生產 中應用最多是鎢板氬弧焊。氬弧焊（hàn）的電弧在氬氣流（liú）的保護與冷卻作用下，電弧 熱量 較為集 中，電流密度高，熱 影響區小（xiǎo） ，焊接質量（liàng）較高。鈦及（jí）鈦合金焊接時（shí），當溫度高於 500 ℃ 一700℃ 時，很（hěn） 容 易 吸 收 空（kōng） 氣 中 的氧、氫和氮，嚴重（chóng）影響焊接質量。因此，鈦及鈦合金焊（hàn）接時，對熔池全麵及 高溫 部分（fèn） (400 ℃ ～650℃以上（shàng）)的焊縫（féng）區必須嚴加（jiā）保護，為此（cǐ） ，鈦及鈦合金焊接時必須采取特殊的保護措施，一（yī）般采用充氬保護（hù）拖 罩 。焊 縫（féng） 和近 焊縫 區顏 色 是保 護 效果的標誌。銀白色表示保護效果最好 ，黃色為輕微氧化。表麵顏色應符合表 1 規定。

鈦及鈦合金氬弧焊時，還應注（zhù）意焊（hàn）道 的背麵（miàn）保護 ，考慮到焊接變形 ，采用開槽 固定銅墊板的方法進行充氬保護，為了使焊道（dào）背麵充分保（bǎo）護，又在槽中加多孔銅管，使（shǐ）氬氣經（jīng）銅管孔（kǒng）均勻的進入保護區，保護效（xiào）果良好，焊道背麵呈銀白色。

手工鎢板氬弧焊焊（hàn）接（jiē）工藝及參數的（de）選擇

3.1 焊前準備

焊（hàn）件和焊絲表麵質（zhì）量對焊接接頭的力學（xué）性能有很大（dà）影響必須嚴（yán）格清理 。鈦板（bǎn）及鈦焊絲可采用機械清理及（jí）化學清理兩（liǎng）種方（fāng）法。①機械清理對焊按質量要求不（bú）高或酸洗有困（kùn）難的焊（hàn）件，可用細砂紙或不（bú）鏽鋼絲刷擦拭，但最好是用硬質合（hé）金刮（guā）削鈦板 ，去除（chú）氧化膜。②化學清理 焊前可先對試件及焊絲進行酸洗 ，酸洗液可用 H F5％ + HNO 5％的水熔液。酸洗後用淨水衝洗，烘幹後立即施焊。或者用（yòng）丙酮 、乙醇 、四氯化碳 、甲醇等擦拭鈦板坡口及其麗側(各50mm內)、焊絲（sī）表麵、工夾具與鈦板接觸的部分 。

3.2 焊接設備的選擇

鈦及鈦（tài）合金金鎢板氬弧焊（hàn）應（yīng）選用具有下降（jiàng）外特性 、高頻 引弧 的直流氬弧焊電源，且延遲送氣時間不（bú）少於 15 S，避免焊接區域（yù）遭受到氧（yǎng）化 、汙染（rǎn）。

3.3 焊接材料的選擇

氬氣純度應不低（dī）於99．99％ ，當氬氣瓶中的壓力 降至 0．981 M Pa 時，應停止使用 ，以防止影響焊接接頭質量。原則上應選擇與基本金屬成分相 同的鈦絲，有時為了提 高焊縫金屬塑性 ，也可選用強度（dù） 比基本金屬稍低的焊絲 。

3.4 坡（pō）口形（xíng）式（shì）的選擇

原則上盡量減少（shǎo）焊接層數和焊接金屬。隨著焊接層數的增多，焊縫累計吸氣值增加，以至影（yǐng）響焊接接頭性（xìng）能，又由於鈦及鈦合金焊（hàn）接（jiē）時焊接熔池尺寸較大，因此試（shì）件開單 V 型（xíng）70°～80°坡 口。

3.5 焊接參數選擇

通過對不 同工藝下的焊接接（jiē）頭性能的對（duì）比，摸索出較合適的焊接工藝規範。焊接電流為95A、115A、120A，按此參數（shù）施焊，焊縫表麵呈（chéng）銀白、淺黃色，x 射線探傷無缺陷，機械性能彎曲（qǔ）試驗合格、拉伸強度（dù）也符合要求，焊接接頭性能達到技術要求，此工藝比較合適。氣體流（liú）量的選（xuǎn）擇以達到良好的保護效果為準，過大的流量不易形成穩定的層流，並增大焊縫的冷卻速度，使焊縫表麵（miàn）層出現較多的 O／相 ，以至引起微裂紋。拖罩（zhào）中的氬氣流量不足時，焊縫呈現出不同的氧化色（sè）澤 ；而流量過大時，將對主噴嘴的氣流產生幹擾作用（yòng）。焊縫（féng）背麵的氬氣流（liú）量也不能太大，否則（zé）會影響（xiǎng）到正麵第一層焊縫的氣體保護效果。

3.6 鈦及鈦（tài）合金手工鎢極氬弧焊操作要領

①手工氬弧焊時，焊（hàn）絲與焊件 間應盡量保持最小 的夾角(10°～15°)。焊絲沿著熔池前端（duān）平（píng）穩、均勻的送人熔池，不得將焊絲端部移出氬氣保護區。②焊接時，焊槍基本不作橫向擺動，當需（xū）要擺動（dòng）時，頻率要低（dī），擺動幅度也不（bú）宜太大，以防止影（yǐng）響氬氣的（de）保（bǎo）護。③斷弧（hú）及焊縫收尾時，要（yào）繼續通氬氣保護，直到焊（hàn）縫及熱影響區金屬（shǔ）冷卻到350 °以下時方可移開焊槍（qiāng）。

4、結論

（1）鈦及鈦合金焊接的氣體保護問題（tí）是影響焊接接頭質量的首要因素；

（2）鈦及鈦合金焊接時應盡量采（cǎi）用小的熱輸入；

（3）手工鎢極氬 弧焊 時，應嚴格控製氫（qīng） 的來源（yuán） ， 防止冷裂（liè）紋的產生 ，同時（shí）應注意防止氣孔（kǒng） 的產生；

（4）焊接場所保持清潔、幹燥、無灰塵飛揚；

（5）焊件表麵（miàn）清理後不宜（yí）久放 ，應立即組裝進（jìn）行（háng）焊接，以（yǐ）避免重新受汙染；

（6）因板厚需要多道（dào）施焊時，每道 焊接前均需檢查上（shàng）道焊是否受汙染或表麵是否有汙物 。若（ruò）是受汙染或汙物 ，必須處（chù）理幹淨才能焊下一道 ；

（7）在焊接過程中（zhōng），每焊完一道（dào），都進行焊層表麵（miàn）顏色檢查 ，焊（hàn）縫及熱影響區的表麵顏色應呈銀 白 色或金黃色（sè） ；

（8）隻要嚴（yán）格按（àn）照焊接工（gōng）藝（yì）要求施焊（hàn） ，並采取有效的氣體保（bǎo）護措施 ，即（jí）可獲得高（gāo）質量的焊接接頭（tóu）。