引言

钛脊合金是一种良好的结构资料，拥有密度幼、比强度高、耐热耐侵蚀性好、可加工性好等特点，是很好的热强合金资料，因而，钛脊合金在航空航天、化工、造船、冶金、仪器仪表等领域得到了宽泛的利用，是很有发展前途的有色金属资料，在好多有侵蚀性的场所都能够用到该资料。

山东乌兰察布氯碱项目某装置的工作介质是纯度很高的碱性溶液。由于出产前提要求比力高，工艺复杂，且介质拥有很强的侵蚀性，故选用TA2工业纯钛造作这种侵蚀性介质的输送设施。

1、TA2工业纯钛的焊接性分析

为正确造订TA2的焊接工艺，提高焊接质量，必须深刻相识TA2的化学成分和特殊焊接性。

1.1TA2工业纯钛的化学成分分析

工业纯钛中的杂质有H，O，Fe，Si，C，N等，TA2工业纯钛的化学成分见表1。其中O，N，C与Ti形成间隙固溶体，Fe，Si等元素与Ti形成置换固溶体，起固溶强化的作用，显著提高钛的强度和硬度，降低其塑性和韧性。H以置换方式固溶于Ti中，微量的H能够使Ti韧性急剧降低，增大缺口敏感性，并引起氢脆［1］。

1.2焊接接头区的脆化

TA2工业纯钛焊接区易受气体等杂质的传染而脆化，造成脆化的重要元素有O，N，H，C等。TA2常温下比力不变，但是随着温度的升高，吸收O，N，H的能力也显著提升，Ti从250℃起头吸收H，从400℃起头吸收O，从600℃起头吸收N。因而在焊前和焊接过程中严格算帐和；ず覆囊约澳覆，对温度超过250℃的区域进行惰性气体；，由于Ti从250℃起头吸收H，而H对焊缝的影响最大。在选用焊材时要严格节造O，N，H，C等元素的含量。

1.3焊接区的裂纹偏差

钛在焊接过程中通常出现的焊接裂纹重要是热裂纹、冷裂纹和延长裂纹。由于工业纯钛中含C杂质较少，在晶界处很少有低熔点共晶天生，并且结晶温度区间窄，焊缝收缩量幼，因而，工业纯钛对热裂纹的敏感性低。但当母材和焊丝质量差时会导致焊缝产生热裂纹。

当焊缝金属中含O，N较高时，焊缝变脆，在较大的焊策应力作用下会出现冷裂纹。焊接钛时，扰装响区有时也会出现延长裂纹，而H是引起延长裂纹的重要原因。预防产生延长裂纹的步骤重要是削减焊接接头处H的起源，依照GB/T3624—2010《钛脊合金无缝管》和GB/T3623—2007《钛脊合金丝》的技术尺度中的要求选用真空退火处置态（M）的母材和焊丝，且进行严格的焊前算帐和焊接过程；げ僮，以削减焊接接头中的H含量。

1.4焊缝气孔

气孔是钛脊合金焊接时比力容易出现的缺点，O2，N2，H2，CO2，H2O都有可能引起气孔。引起产生气孔的重要成分蕴含母材材质和焊接工艺两个方面。为了预防焊接区产生气孔，削减气体的起源，通常采取以下措施：

①严格限度原资猜中H，N，O等杂质的含量，；て逖∪〈慷炔坏陀99.99%的氩气，选取机械步骤加工坡口，焊前仔细算帐母材及焊材表表的氧化膜、油污以及水分等杂质。

②焊件算帐后焊接的功夫距离通常不要超过4h，不然要妥善保留焊件，算帐后的坡口和焊丝表表不要用手直接触摸，以防吸潮。

③正确选用焊接工艺参数，耽搁熔池停顿功夫，以便气泡逸出，节造氩气流量的均匀性。

2、TA2工业纯钛的焊接工艺

2.1焊接步骤及焊接资料

思考TA2的特殊焊接性，焊接步骤选用钨极氩弧焊，选取直流电源，正接法；凭据母材TA2的化学成分（表1）［2］和力学机能（表2），结合NB/T47018.7—2011《承压设备用焊接资料订货技术前提-钛脊合金焊丝和填充丝》尺度的要求，焊接资料选用真空退火状态（M）的ERTA2ELI的焊丝，规格准2.0mm，其化学成分和力学机能别离见表3及表4［3］；；て逖∮么慷雀哂99.99%的氩气；为了预防；ね险质苋仁痹乩┥⒍竞阜旒叭抛跋烨，焊接拖罩选取铜质拖罩，在拖罩的内部隔一层铜网如图1所示，以使；て逍纬删鹊钠。

2.2焊前筹备

（1）坡口加工

选取机械加工步骤，加工后的坡口表表应平坦、光滑，不能有毛刺、分层及氧化色，坡口表表应出现银白色金属光泽，坡口大局及尺寸如图2所示。

（2）焊前算帐

用不锈钢砂轮和不锈钢丝刷断根坡口表表及其两侧各25mm领域内的内表表表和焊丝的油污、水分、氧化膜、表表缺点、有机杂质等，清洁工具专用并维持清洁。经机械算帐后的表表，焊接前使用不含硫丙酮或乙醇进行脱脂处置，不得使用氯化物溶剂，不得将棉质纤维附于坡口表表。算帐后的焊件和焊丝应维持干燥，焊前不得用手直接触摸，若用手触摸或算帐后超过4h未焊策应沉新算帐［4］。

2.3焊接操作及焊接工艺参数

焊接组对时错边量不超过母材厚度的10%，且不高于1mm。

钛焊接时容易形成较大的熔池，并且熔池的温度高，在高温停顿的功夫比力长，晶粒长大的偏差大，导致产生裂纹，因而，在焊接时严格节造焊接热输入；选取较幼的焊接电流和较快的焊接速度，焊接工艺参数见表5；层间温度维持在70℃以下；焊接时应对温度超过250℃的区域进行气体；，选取氩气三级；ぃ汉盖怪蠥r流量10～15L/min，拖罩和背面20～25L/min。焊接时环境风速不能超过1m/s，空气相对湿度不能超过70%。中途停焊后沉新进行焊接时应沉叠5～10mm，预防冷却过快，形成弧坑裂纹以及一部吩禅体来不及逸出而形成气孔缺点。

钛脊合金焊接时凭据表表形成的氧化膜色彩判断焊缝及扰装响区的曲直，通常焊后表表色彩银白色为最优，其次为金黄色，蓝色最差。

2.4无损检测

焊后24h进行100%RT检测，按NB/T47013.2—2015尺度，Ⅱ级合格。

2.5力学机能试验

焊后通过2个拉伸试样和4个弯曲试样试验，了局切合NB/T47014—2011尺度要求。

3、结论

（1）TA2工业纯钛的焊接性优良。

（2）母材和焊材选用退火态（M），化学成分及力学机能必须切合有关尺度要求。

（3）焊接热输入≤13kJ/cm。

（4）焊前算帐和焊接操作过程中的；ぜ瘸烈，依照上述工艺规程进行操作，能够有效地预防裂纹、气孔等缺点。

（5）露天作业时必须搭建防风棚。

（6）焊接时提前送气；ぁ⒅秃笾粘∷推。

（7）温度超过250℃的区域进行氩气；；焊接时选取氩气三级；ぃ汉盖埂⑼险帧⒈趁娉潆。

（8）焊后表表银白色优良，金黄色合格，蓝色不合格。

参考文件：

［1］李亚江.焊接冶金学资料焊接性［M］.北京：机械工业出版社，2006：184.

［2］中国国度尺度化治理委员会.GB/T3624—2010钛脊合金无缝管［S］.

［3］中国国度尺度化治理委员会.GB/T3623—2007钛脊合金无缝管［S］.

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50236—2011现场设备，工业管路焊接施工规范［S］.北京：中国打算出版社，2011：33.