钛材料焊接工艺

1. 焊接性分析

（1）间隙元素沾污引起脆化

钛在高温下有很强的化学活泼性。钛在300℃以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。所以钛在焊接过程及焊后冷却过程中若得不到有效保护，必然引起塑性下降，脆性增加。一般钛材中碳的质量分数控制在0.1%以下。碳超过其溶解度时生成硬而脆的TiC，呈网状分布，容易引起裂纹。

（2）热裂纹

由于钛及钛合金杂质含量少，故不易产生热裂纹，但如果焊丝质量不合格，特别是焊丝存在裂纹、夹层等缺陷，存在大量杂质时，则可能引起焊接热裂纹。

（3）热影响区可能出现延迟裂纹

焊接时由于熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散，引起热影响区氢的聚集，在不利的应力条件下会引起裂纹。

（4）气孔

气孔是焊接钛及钛合金时*常见的缺陷。一般有两类，焊缝中部气孔和熔合线气孔。在焊接线能量较大时气孔一般位于熔合线附近。焊缝气孔的形成原因主要在于焊接区，特别是由于对接端面被水分、油脂污染所致。

2．焊接工艺

（1）焊接方法

焊接方法采用GTAW，采用直流正接，使用带有高频引弧和衰减熄弧装置的焊机。

（2）焊接材料

焊丝的选用应使在正常焊接工艺下的焊缝在焊后状态的抗拉强度不低于母材退火状态的标准抗拉强度下限值，焊缝焊后状态的塑性和耐蚀性能不低于退火状态下的母材或与母材相当，焊接性能良好，能满足制造和使用的要求。

选择的焊丝为ERTi-2，其化学成份见表1。

保护气体的选用：

焊接用氩气纯度不应低于99.99% ，露点不应高于-40℃ ，当瓶装氩气的压力低于0.981MPa 时不宜使用。对焊接熔池及焊接接头内外表面温度高于400℃的区域均采用氩气保护。

（3）焊前准备

应采取有效的措施避免在焊接过程中出现钢与钛互溶，焊接场地洁净，避免使用铁制工具。

坡口加工，管材切割后，采用砂轮机打磨出坡口，坡口角度为单边30°±2.5°，钝边0.5～1.5mm。加工坡口不允许使母材产生过热变色。

坡口及焊丝清理，坡口及其两侧各25mm以内的内外表面进行清理，清理程序如下：磨光机打磨—砂纸轮抛光—丙酮清洗。焊丝也用沾丙酮的海绵擦拭干净，并仔细的检查母材坡口附近和焊丝有无裂纹和夹层，如有，**后再焊接作业。清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可以作业。如不能及时焊接，应用自粘胶带及塑料布对坡口予以保护。清理时间到焊接时间不超过2小时，焊工用手套应洁净，用前须用无水乙醇（或丙酮）清洗，避免将棉质纤维附于焊件表面。

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