鈦及鈦合金的焊接特點有哪些

㈠ 鈦和條合金管焊接特點和方法是什麼

鈦和鈦合金管焊接特點和方法是什麼？
答：
一）鈦製品的焊接特點
鈦設備焊接極易氧化、氮化和脆化。
① 在400℃時即開始大量吸氫，氫是鈦最有害的元素之一，使鈦的塑性與韌性降低，導致脆裂，在冷卻時，氫來不及逸出而產生氣孔，故一般要求鈦材中含量小於0.01％～0.15％，若母材含氫量大，則應預先進行脫氫處理。
② 鈦在600℃以上就會急劇地和氧、氮化合，生成TiO2和TiN（硬度極大），使焊接接頭的塑性和韌性下降，並會引起氣孔和裂紋缺陷。
③ 當加熱到800℃以上，TiO2即溶解於鈦中並擴散深入到金屬鈦的內部組織中，形成0.01～0.08mm厚的中間脆性層。溫度越高，時間越長，氧化、氮化也越嚴重，焊接接頭的塑性急劇下降。要求鈦中含氧量小於0.1％～0.15％，鈦還極易與碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。
④ 熔點高，1608～1725℃，熱容量大，導熱性差，焊接接頭容易過熱，晶粒粗大，尤其是β鈦合金，焊接接頭塑性下降最明顯，若為結構剛性大的工件，在焊接應力的作用下還會導致產生裂紋。
⑤ 鈦在氫和殘余應力作用下，可能出現冷裂紋，必須嚴格控制焊接接頭中的氫含量。鈦一旦沾染鐵離子，即變脆，這是促使鈦材產生裂紋的重要原因之一。鈦材焊接變形較大，校正困難。
二）鈦管焊接工藝
1.1 鈦管的設計技術條件與標准
1.1.1 設計技術條件
1.1.1.1 管材及配件材質IN17850 3.7025,3．7035,3．7055．其化學成分如下表：
序號 材料號 牌號 化學成分
DINl7850 (級別) Ti C Fe N O H
1 3.7025 Ⅰ 餘量 ≤0.08 ≤0.20 ≤0.05 0.03～0.12 ≤0.013
2 3.7035 Ⅱ 餘量 ≤0.08 ≤0.25 ≤0.05 0.07～0.18 ≤0.013
3 3.7055 Ⅲ 餘量 ≤0.10 ≤0.30 ≤0.05 0.15～0.25 ≤0.013
1.1.1.2 管材規格：φ508×4.5，φ408×14，φ26.9×l.5,φ21.3×2.6。
1.1.1.3 鈦管工作條件；溫度224℃，壓力2.5MPa，介質醋酸，溴化物。
1.1.1.4 管道質量要求：焊接接頭系數1，焊縫射線檢驗100%，水壓試驗壓力3.75MPa，氣密性試驗壓力0.625MPa
1.1.2 技術標准
1.1.2.1 管道工程鈦材焊接規范LON1015E
1.1.2.2 鈦管施工技術條件伍德公司標准
1.1.2.3 鈦管施工及驗收規范SHJ502-86
1.2 焊接特點
鈦管焊接是利用惰性氣體對焊接區進行有效保護的TiG焊接工藝。由於鈦材具有特殊的物理化學特性，因而其焊接工藝與其它金屬存在較大差異。焊接時必須保證：（1）焊接區金屬在250℃以上不受活性氣體N，0、H及有害雜質元素C，Fe，Mn等的污染。（2）不能形成粗晶組織。（3）不能產生較大的焊接殘余應力和殘余變形。所以，焊接過程須按合理的工藝，嚴格按工序質量管理標准，實行全過程的質量控制。使人、機、料、法各因素均處於良好的受控狀態，從而在合理的工期內，保證鈦管的焊接質量。
2 材料、設備及工具要求
2.1 鈦管及配件；應具有製造廠的出廠合格證和質量證明書。經復驗其規格、化學成分、力學性能及供貨狀態均應符合DIN17850標準的要求。
2.2 焊接材料
2.2.1 焊絲：焊絲牌號為ERTi-2。選擇焊絲應符合：（1）焊絲的化學成分和力學性能應與母材相當；（2）若焊件要求有較高的塑性時，應採用純度比母材高的焊絲。
2.2.2 焊絲在使用前要進行材質復驗，檢查出廠合格證和質量證明書；焊絲表面應清潔，無氧化色、無裂紋、起皮、斑疤和夾渣等
缺陷。焊絲的化學成分應符合AWS A5．16一70的有關規定。
2.2.3 氬氣：工業一級純氬，純度不得低於99．98%，含水量小於50Mg/L氬氣在使用前先檢查瓶體上的出廠合格證，以驗證氫氣的純度指標，然後檢查瓶閥有無漏氣或失靈現象。
2.2.4 鎢極：選用φ2.0～φ3.0 mm鈰鎢極，其化學成分應符合如下要求：
成份%
牌號 W CeO Fe2O3+Al2O3 SiO2 Mo CuO
Wce-20 餘量 2.0 ≤0.02 ≤0.06 ≤0.01 ≤0.01
2.3 焊接設備
2.3.1 焊機：採用直流TiG焊機。焊機應保證優良的工作特性和調節特性，同時配備有完好的電流表和電壓表。
2.3.2 焊炬:採用QS一75°/500型水冷式TiG焊焊炬。焊炬應具有結構簡單，輕巧耐用，槍體嚴密，絕緣良好，氣流穩定，夾鎢捧牢固，適合於各種位置焊接的特點。
2.3.3 氬氣輸送管；採用半硬質塑料管，不宜用橡膠軟管和其它吸濕材料。使用時應專用，不得與輸送其它氣體的管相互串用。氬氣管不宜過長，以免壓力降過大引起氣流不穩,一般不超過30m。
2.3.4 焊接夾具：用奧氏體不銹鋼或銅制管卡蘭、鎖緊螺栓等組對鈦管及配件。應確保對鈦管及配件有一定的夾緊力,以保證軸線一致，間隙均勻合適。
2.3.5 輔助設備及工具：氬氣保護罩，磨光機，專用銼刀，不銹鋼絲刷等。
3 焊接工藝
3.1 管道預制階段
3.1.1 管道切割與坡口加工；管材切割與坡口加工應在專門的作業場所內採用機械加工方法進行。加工時要用非污染介質潔凈水進行冷卻，以防氧化。加工工具應專用，並保持清潔，以防鐵質污染。加工好的管口應保證表面平整，無裂紋、重皮等缺陷。切口平面最大傾斜度偏差不超過管徑的1%。
3.1.2 表面清理：用奧氏體不銹鋼制的鋼絲刷清除鈦管所有焊接表面及坡口附近100mm內的銹皮、油漆、臟物、灰塵和能與鈦材起反應的雜物。用砂輪修整加工面，清除飛邊、毛刺、凸凹等缺陷。
3.1.3 組對：將鈦管、配件對准、夾好，軸線不得偏移，間隙均勻一致，並應防止鈦管在裝配中被損傷和污染。避免強制組對。定位焊採用和正式焊接相同的焊接工藝。
3.1.4 脫脂處理：用賽璐珞海棉沾無硫乙醇或無硫丙酮對所有焊接表面和坡口附近50mm內全部做脫脂處理，處理後的表面應無任何殘留物。
3.1.5 焊接：應在有關標准規定的條件下進行。
3.1.5.1 焊接工藝評定
在鈦管正式施焊前，用φ252×14 TA2管進行焊接性試驗，在此基礎上進行φ36×4，φ252×14垂直固定及水平固定位置的四項焊接工藝評定。焊接工藝評定宜在焊接試驗室進行。試驗前擬定了與工程施工實際相同的焊接方案，評定原則、要求、方法均按ASME IX執行。評定合格的工藝參數如下：
a、坡口條件
管壁厚(mm) 坡口形式 坡口角度 對口間隙(mm) 鈍邊(mm) 清理范圍(mm)
≤2 V 50° 0～0.8 0～0.8 每側50～100
＜2 V 60° 0.5～2 1～1.5 每側50～100
b電源種類和特性:直流正接
c焊接規范
壁厚mm ≤2 3～4 4～7 6～7 ＞7
焊接層數 1 1～2 2～3 3～4 4～5
鎢極直徑mm 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0
焊絲直徑mm 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0
焊槍直徑mm 10～12 16～20 16～20 16～20 16～20
電壓V 10～12 12～14 12～14 12～14 12～14
電流A 40～70 80～110 110～140 120～180 120～180
焊速cm/min 7.5～10 10～15 10～15 10～15 10～15
層間溫度℃ ＜200 ＜200 ＜200 ＜200 ＜200
線能量KJ/cm 2.4～6.7 3.9～9.3 5.3～11.8 5.8～15.1 5.8～15.1
噴咀氬氣l/min 8～12 12～15 15～20 15～20 15～20
保護罩氬氣l/min 16～25 25～30 35～45 35～45 35～45
管內氬氣l/min 6～10 8～15 10～20 10～20 10～20
氬氣保護時間S 30～60 ＞60 ＞60 ＞60 ＞60
保護區氬氣充裝系數 21.8 21.8 21.8 21.8 21.8
3.1.5.2 焊工資格
根據焊接工藝評定所提供的工藝參數，在專家的指導下組織焊工進行學習，並請有經驗的焊工師傅作示範，對將參與焊接的焊工進行操作技能培訓和考試。結果參加培訓的五名焊工全部通過DIN8560規定的考試，並參加鈦管的焊接工作。
3.1.5.3 焊材
焊絲為德方提供的ERTi-2，規格經工藝評定後確定為φ2.0、φ3.0。焊絲在使用前應按坡口的清理方法進行表面清理及脫脂處理，施焊時焊絲的端部應除去10～20mm長。
3.1.5.4 焊接環境
鈦管施工需在預制廠房內進行，在現場焊接固定口時，應根據需要搭設防雨、防風棚，保證焊接環境符合工藝要求。若出現下列條件之一時，不準進行焊接。
3.1.5.5 層間清理與保護
對多層焊道，在下一層施焊前，首先檢查表面氧化程度，如有異常情況，應立即進行表面處理或返修處理，處理時必須用專用的奧氏體不銹鋼制鋼絲刷和砂輪。
3.1.5.6 焊縫表面酸洗鈍化處理
鈦材焊接後，經表面色澤檢查合格後須對焊縫和熱影響區進行酸洗鈍化處理。酸洗後必須立即用水徹底沖洗．以除去殘留在焊件上的酸液。整個酸洗過程的溫度應控制在40℃以下。
酸洗鈍化液按下列比例配方；
3.1.6 焊接檢驗
所有焊縫均應進行外觀檢查，X射線照相檢查，著色檢驗和壓力試驗等項檢驗，均應合格。

㈡ 鈦合金如何進行焊接，有哪些需要注意的地方

目前針對TC4鈦合金，多採用氬弧焊或等離子弧焊進行焊接加工，但該兩種方法均需填充焊接材料，由於保護氣氛、純度及效果的限制，帶來接頭含氧量增加，強度下降，且焊後變形較大。採用電子束焊接和激光束焊接，研究了TC4鈦合金的焊接工藝性，實現該種材料的精密焊接。

(1) 焊縫氣孔傾向。焊縫中的氣孔是焊接鈦合金最普遍的缺陷，存在於被焊金屬電弧區中的氫和氧是產生氣孔的主要原因。TC4鈦合金電子束焊接，其焊縫中氣孔缺陷很少。為此，著重就激光焊接焊縫中形成氣孔的工藝因素進行研究。

由試驗結果可以看出，激光焊接時焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關系，若焊接線能量適中，焊縫內只有極少量氣孔、甚至無氣孔，線能量過大或過小均會導致焊縫中出現嚴重的氣孔缺陷。此外，焊縫中是否有氣孔缺陷還與焊件壁厚有一定關系，比較試樣試驗結果可看出，隨著焊接壁厚的增加，焊縫中出現氣孔的概率增加。

(2) 焊縫內部質量。利用平板對接試樣，採用電子束焊接和激光焊接來考察焊縫內部質量，經理化檢測，焊縫內部質量經X射線探傷，達GB3233-87 II級要求，焊縫表面和內部均無裂紋出現，焊縫外觀成型良好，色澤正常。

(3) 焊深及其波動情況。鈦合金作為工程構件使用，對焊深有一定要求，否則不能滿足構件強度要求；而且要實現精密焊接，必須對焊深波動加以控制。為此，採用電子束焊接和激光焊接方法分別焊接了兩對對接試環，焊後對試環進行了縱向及橫向解剖，來考察焊深及焊深波動情況，結果表明，電子束焊接焊縫平均焊深可達2.70mm以上，焊深波動幅度為-5.2~+6.0%，不超過±10%；激光焊接焊縫平均焊深約為2.70mm，焊深波動幅度為- 3.8~+5.9%，不超過±10%。

(4) 接頭變形分析。利用對接試環來考察接頭焊接變形，檢測了對接試環的徑向及軸向變形，結果表明，電子束焊接和激光焊接的變形都很小。電子束焊接的徑向收縮變形量為f 0.05~f 0.09mm，軸向收縮量為0.06~0.14mm；激光焊接的徑向收縮變形量為f 0.03~f 0.10mm，軸向收縮變形量為0.02~0.03mm。

(5) 焊縫組織分析。經理化檢測，焊縫組織為a+b，組織形態為柱狀晶+等軸晶，有少量的板條馬氏體出現，晶粒度與基體接近，熱影響區較窄，組織形態和特徵較為理想。

經研究可得出：對於TC4鈦合金，無論是激光焊接還是電子束焊接，只要工藝參數匹配合理，均可使焊縫內部質量達到國標GB3233-87Ⅱ級焊縫要求，實現TC4鈦合金的精密焊接；焊縫外觀成形良好，色澤正常；焊縫余高很小，無咬邊、凹陷、表面裂紋等缺陷產生。

㈢ 鈦合金焊接性能是怎樣的

鈦及鈦合金的焊接性能，具有許多顯著特點，這些焊接特點是由於鈦及鈦合金的物理化學性能決定的。其中氣體及雜質污染對焊接性能的影響
在常溫下，鈦及鈦合金是比較穩定的。但試驗表時，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，這些氣體已與其發生作用。隨著溫度的升高，鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力也隨之明顯上升，大約在250℃左右開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，這些氣體被吸收後，將會直接引起焊接接頭脆化，是影響焊接質量的極為重要的因素。
（1）氫的影響 氫是氣體雜質中對鈦的機械性能影響最嚴重的因素。焊縫含氫量變化對焊縫沖擊性能影響最為顯著，其主要原因是隨縫含氫彈量增加，焊縫中析出的片狀或針狀TiH2增多。TiH2強度很低，故片狀或針狀衛HiH2的作用例以缺口，合沖擊性能顯著降低；焊縫含氫量變化對強度的提高及塑性的降低的作用不很時顯。
（2）氧的影響 氧在鈦的α相和β想中都有有較高的熔解度，並能形成間隙固深相，使用權鈦的晶傷口嚴重扭曲，從而提高鈦及鈦合金的硬度和強度，使塑性卻顯著降低。為了保證焊接接應的性能，除了在焊接過程中嚴防焊縫及焊按熱影響區發主氧化外，同時還應限制基本金屬及焊絲中的含氧量。
（3）氮的影響 在700℃以上的高溫下，氮和鈦發生劇作用，形成脆硬的氮化鈦（riN）而且氮與鈦形成間隙固溶體時所引起的晶格歪挪程度，比是量的氧引起的後果更為嚴重，因此，氮對提高工業純鈦焊縫的抗拉強度、硬度，降低焊縫的塑性性能比氧更為顯著。
（4）碳的影響 碳也是鈦及鈦合金中常見的雜質，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，塑性有些下降，但不及氧氮的作用強烈。但是當進一步提高焊縫含碳量時，焊縫卻出現網狀TiC，其數量隨碳含量增高而增多，使焊縫塑性急劇下降，在焊接應力作用下易出現裂紋。因此，鈦及鈦合金母材的含碳量不大於0.1%，焊縫含碳量不超過母材含碳量。

㈣ 什麼是鈦合金材料焊接常用的焊接方法有哪些

通過加熱或加壓，或兩者並用，使用或不用填充材料，使鈦合金材料的工件達到專原子結合的屬方法。
鈦及鈦合金常用的焊接方法有：溶融焊接、釺焊、固相結合、機械結合等。其中，熔融焊接用途最廣泛，可分為：電弧焊、電子束焊、電阻焊等，使用較多的是惰性氣體。
鈦材料的焊接性，取決於材料本身的化學活性和物理性能。室溫下，鈦的表面具有薄而緻密的氧化膜，性能穩定。隨著溫度的升高，鈦的活性急劇增大，當焊接溫度高於600℃時，緻密的氧化膜被破壞，氣體能通過疏鬆的氧化膜向金屬內部擴散、和氫、氧、氮等元素產生劇烈化學反應，這些元素以間隙雜質存在於鈦中，使其焊接接 頭的性能特別是塑性下降。氫氣的存在也常是焊接出現氣孔和冷裂的原因。

㈤ 鈦鋁合金的焊接的概述

你好，鈦合金一般使用氬弧焊焊接，其特點如下：
鈦及鈦合金的焊接特點:
（1） 雜質元素的沾污引起脆化
鈦是一種活性元素,特別是在焊接高溫下非常容易吸收氮、氫、氧,從而
使焊縫的硬度、強度增加,塑性、韌性降低,引起脆化.碳也會與鈦形成硬而脆的TiC,易引起裂紋.因此,宇航鈦業提醒您鈦及鈦合金焊接時必須進行有效的保
護,防止空氣或其他因素的污染.因此鈦及鈦合金焊接不能採用氣焊或焊條電弧焊方法進行,否則接頭滿足不了焊接質量要求,一般只能採用氬氣保護或在真空下焊
接.
（2）焊接相變引起的接頭塑性下降
常用的工業純鈦為α合金,宇航鈦業在十幾年的生產加工中體會到焊接時由於鈦導熱差、比熱小、高溫停留時間長、冷卻速度慢,易形成粗大結晶；若採用加速冷卻,又易產生針狀α組織,也會使塑性下降.
（3）產生焊接裂紋
鈦合金焊接時產生的焊接熱裂紋的幾率極小,只有當焊絲或母材質量不問題時才可能產生熱裂紋.由氫引起的冷裂紋是鈦合金焊接時應注意防止的,焊接時熔池和低溫區母材中的氫向熱影響區擴散,引起熱影響區含氫量增加,造成熱影響區出現延遲裂紋.
（4）產生氣孔
鈦及鈦合金焊接時氣孔是最常見的焊接缺陷.焊絲或母材表面清理不幹凈或氬氣不純都會造成氣孔產生,因此保護氣-氬氣純度要求在99.99％ 以上,焊絲及工件表面要酸洗、凈水沖洗後烘乾.
望採納，謝謝。

㈥ 鈦合金焊接的鈦及鈦合金的焊接性

1）氣孔的產生。鈦及鈦合金焊接時最常見的缺陷是氣孔，主要產生在熔合線附近。氫是形成氣孔的重要原因，在焊接時由於鈦吸收氫的能力很強，而隨著溫度的下降氫的溶解度顯著下降，所以溶解於液態金屬中的氫往往來不及逸出形成氣孔。
2）接頭的脆化問題 。在常溫下，鈦與氧反應生成緻密的氧化膜，從而使其具有高的化學穩定性與耐腐蝕性。在施焊過程中，焊接溫度高達5000～10000℃，鈦及其合金與氧、氫和氮發生快速反應。據試驗，鈦合金在施焊過程中，溫度在300℃以上時能快速吸氫，450℃以上時能快速吸氧，600℃以上時能快速吸氮。而當熔池中侵入這些有害氣體後，焊接接頭的塑性和韌性都會發生明顯的變化，特別是在882℃以上，接頭晶粒嚴重粗大化，冷卻時形成馬氏體組織，使接頭強度、硬度、塑性和韌性下降，過熱傾向嚴重，接頭嚴重脆化。因此，在進行鈦合金焊接時，對熔池、熔滴及高溫區，不管是正面還是反面都應進行全面可靠的氣體保護。這是保證鈦及其合金焊接質量的關鍵。 延遲裂紋的產生 在焊後一段時間內，鈦及其合金的近縫區很容易產生裂紋，這是由氫從高溫熔池向低溫熱影響區的擴散引起的。隨著氫含量的增加，析出的鈦氫化合物增加，熱影響區脆性增大，再加上析出的氫化物體積膨脹時產生的組織應力，導致裂紋的產生。

㈦ 鈦和鈦合金焊接的優缺點

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㈧ 鈦及鈦合金有哪些焊接特性

鈦焊接時容易氧化，所以焊接過程中一定要用氣體保護好。

㈨ 鈦和鈦合金焊接時的主要問題有哪些

鈦和鈦合金的焊接所要求的工藝是很高的，這是因為，鈦及鈦合金的熔點很高版，第二權鈦合金在高溫下容易與氧或者是氮發生反應生成熔點更高或者是硬度很高的氧化物或者是氮化物，這些物質能形成緻密堅硬的「殼」阻止了工件的熔接。所以，焊接需要惰性氣體保護，而且這種保護必須是嚴密的，稍微一點氧氣或者是氮氣就能很大程度影響焊接的質量。