钛及钛合金的焊接特点有哪些

㈠ 钛和条合金管焊接特点和方法是什么

钛和钛合金管焊接特点和方法是什么？
答：
一）钛制品的焊接特点
钛设备焊接极易氧化、氮化和脆化。
① 在400℃时即开始大量吸氢，氢是钛最有害的元素之一，使钛的塑性与韧性降低，导致脆裂，在冷却时，氢来不及逸出而产生气孔，故一般要求钛材中含量小于0.01％～0.15％，若母材含氢量大，则应预先进行脱氢处理。
② 钛在600℃以上就会急剧地和氧、氮化合，生成TiO2和TiN（硬度极大），使焊接接头的塑性和韧性下降，并会引起气孔和裂纹缺陷。
③ 当加热到800℃以上，TiO2即溶解于钛中并扩散深入到金属钛的内部组织中，形成0.01～0.08mm厚的中间脆性层。温度越高，时间越长，氧化、氮化也越严重，焊接接头的塑性急剧下降。要求钛中含氧量小于0.1％～0.15％，钛还极易与碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。
④ 熔点高，1608～1725℃，热容量大，导热性差，焊接接头容易过热，晶粒粗大，尤其是β钛合金，焊接接头塑性下降最明显，若为结构刚性大的工件，在焊接应力的作用下还会导致产生裂纹。
⑤ 钛在氢和残余应力作用下，可能出现冷裂纹，必须严格控制焊接接头中的氢含量。钛一旦沾染铁离子，即变脆，这是促使钛材产生裂纹的重要原因之一。钛材焊接变形较大，校正困难。
二）钛管焊接工艺
1.1 钛管的设计技术条件与标准
1.1.1 设计技术条件
1.1.1.1 管材及配件材质IN17850 3.7025,3．7035,3．7055．其化学成分如下表：
序号 材料号 牌号 化学成分
DINl7850 (级别) Ti C Fe N O H
1 3.7025 Ⅰ 余量 ≤0.08 ≤0.20 ≤0.05 0.03～0.12 ≤0.013
2 3.7035 Ⅱ 余量 ≤0.08 ≤0.25 ≤0.05 0.07～0.18 ≤0.013
3 3.7055 Ⅲ 余量 ≤0.10 ≤0.30 ≤0.05 0.15～0.25 ≤0.013
1.1.1.2 管材规格：φ508×4.5，φ408×14，φ26.9×l.5,φ21.3×2.6。
1.1.1.3 钛管工作条件；温度224℃，压力2.5MPa，介质醋酸，溴化物。
1.1.1.4 管道质量要求：焊接接头系数1，焊缝射线检验100%，水压试验压力3.75MPa，气密性试验压力0.625MPa
1.1.2 技术标准
1.1.2.1 管道工程钛材焊接规范LON1015E
1.1.2.2 钛管施工技术条件伍德公司标准
1.1.2.3 钛管施工及验收规范SHJ502-86
1.2 焊接特点
钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG焊接工艺。由于钛材具有特殊的物理化学特性，因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。焊接时必须保证：（1）焊接区金属在250℃以上不受活性气体N，0、H及有害杂质元素C，Fe，Mn等的污染。（2）不能形成粗晶组织。（3）不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。所以，焊接过程须按合理的工艺，严格按工序质量管理标准，实行全过程的质量控制。使人、机、料、法各因素均处于良好的受控状态，从而在合理的工期内，保证钛管的焊接质量。
2 材料、设备及工具要求
2.1 钛管及配件；应具有制造厂的出厂合格证和质量证明书。经复验其规格、化学成分、力学性能及供货状态均应符合DIN17850标准的要求。
2.2 焊接材料
2.2.1 焊丝：焊丝牌号为ERTi-2。选择焊丝应符合：（1）焊丝的化学成分和力学性能应与母材相当；（2）若焊件要求有较高的塑性时，应采用纯度比母材高的焊丝。
2.2.2 焊丝在使用前要进行材质复验，检查出厂合格证和质量证明书；焊丝表面应清洁，无氧化色、无裂纹、起皮、斑疤和夹渣等
缺陷。焊丝的化学成分应符合AWS A5．16一70的有关规定。
2.2.3 氩气：工业一级纯氩，纯度不得低于99．98%，含水量小于50Mg/L氩气在使用前先检查瓶体上的出厂合格证，以验证氢气的纯度指标，然后检查瓶阀有无漏气或失灵现象。
2.2.4 钨极：选用φ2.0～φ3.0 mm铈钨极，其化学成分应符合如下要求：
成份%
牌号 W CeO Fe2O3+Al2O3 SiO2 Mo CuO
Wce-20 余量 2.0 ≤0.02 ≤0.06 ≤0.01 ≤0.01
2.3 焊接设备
2.3.1 焊机：采用直流TiG焊机。焊机应保证优良的工作特性和调节特性，同时配备有完好的电流表和电压表。
2.3.2 焊炬:采用QS一75°/500型水冷式TiG焊焊炬。焊炬应具有结构简单，轻巧耐用，枪体严密，绝缘良好，气流稳定，夹钨捧牢固，适合于各种位置焊接的特点。
2.3.3 氩气输送管；采用半硬质塑料管，不宜用橡胶软管和其它吸湿材料。使用时应专用，不得与输送其它气体的管相互串用。氩气管不宜过长，以免压力降过大引起气流不稳,一般不超过30m。
2.3.4 焊接夹具：用奥氏体不锈钢或铜制管卡兰、锁紧螺栓等组对钛管及配件。应确保对钛管及配件有一定的夹紧力,以保证轴线一致，间隙均匀合适。
2.3.5 辅助设备及工具：氩气保护罩，磨光机，专用锉刀，不锈钢丝刷等。
3 焊接工艺
3.1 管道预制阶段
3.1.1 管道切割与坡口加工；管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工方法进行。加工时要用非污染介质洁净水进行冷却，以防氧化。加工工具应专用，并保持清洁，以防铁质污染。加工好的管口应保证表面平整，无裂纹、重皮等缺陷。切口平面最大倾斜度偏差不超过管径的1%。
3.1.2 表面清理：用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。用砂轮修整加工面，清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。
3.1.3 组对：将钛管、配件对准、夹好，轴线不得偏移，间隙均匀一致，并应防止钛管在装配中被损伤和污染。避免强制组对。定位焊采用和正式焊接相同的焊接工艺。
3.1.4 脱脂处理：用赛璐珞海棉沾无硫乙醇或无硫丙酮对所有焊接表面和坡口附近50mm内全部做脱脂处理，处理后的表面应无任何残留物。
3.1.5 焊接：应在有关标准规定的条件下进行。
3.1.5.1 焊接工艺评定
在钛管正式施焊前，用φ252×14 TA2管进行焊接性试验，在此基础上进行φ36×4，φ252×14垂直固定及水平固定位置的四项焊接工艺评定。焊接工艺评定宜在焊接试验室进行。试验前拟定了与工程施工实际相同的焊接方案，评定原则、要求、方法均按ASME IX执行。评定合格的工艺参数如下：
a、坡口条件
管壁厚(mm) 坡口形式 坡口角度 对口间隙(mm) 钝边(mm) 清理范围(mm)
≤2 V 50° 0～0.8 0～0.8 每侧50～100
＜2 V 60° 0.5～2 1～1.5 每侧50～100
b电源种类和特性:直流正接
c焊接规范
壁厚mm ≤2 3～4 4～7 6～7 ＞7
焊接层数 1 1～2 2～3 3～4 4～5
钨极直径mm 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0
焊丝直径mm 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0
焊枪直径mm 10～12 16～20 16～20 16～20 16～20
电压V 10～12 12～14 12～14 12～14 12～14
电流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
层间温度℃ ＜200 ＜200 ＜200 ＜200 ＜200
线能量KJ/cm 2.4～6.7 3.9～9.3 5.3～11.8 5.8～15.1 5.8～15.1
喷咀氩气l/min 8～12 12～15 15～20 15～20 15～20
保护罩氩气l/min 16～25 25～30 35～45 35～45 35～45
管内氩气l/min 6～10 8～15 10～20 10～20 10～20
氩气保护时间S 30～60 ＞60 ＞60 ＞60 ＞60
保护区氩气充装系数 21.8 21.8 21.8 21.8 21.8
3.1.5.2 焊工资格
根据焊接工艺评定所提供的工艺参数，在专家的指导下组织焊工进行学习，并请有经验的焊工师傅作示范，对将参与焊接的焊工进行操作技能培训和考试。结果参加培训的五名焊工全部通过DIN8560规定的考试，并参加钛管的焊接工作。
3.1.5.3 焊材
焊丝为德方提供的ERTi-2，规格经工艺评定后确定为φ2.0、φ3.0。焊丝在使用前应按坡口的清理方法进行表面清理及脱脂处理，施焊时焊丝的端部应除去10～20mm长。
3.1.5.4 焊接环境
钛管施工需在预制厂房内进行，在现场焊接固定口时，应根据需要搭设防雨、防风棚，保证焊接环境符合工艺要求。若出现下列条件之一时，不准进行焊接。
3.1.5.5 层间清理与保护
对多层焊道，在下一层施焊前，首先检查表面氧化程度，如有异常情况，应立即进行表面处理或返修处理，处理时必须用专用的奥氏体不锈钢制钢丝刷和砂轮。
3.1.5.6 焊缝表面酸洗钝化处理
钛材焊接后，经表面色泽检查合格后须对焊缝和热影响区进行酸洗钝化处理。酸洗后必须立即用水彻底冲洗．以除去残留在焊件上的酸液。整个酸洗过程的温度应控制在40℃以下。
酸洗钝化液按下列比例配方；
3.1.6 焊接检验
所有焊缝均应进行外观检查，X射线照相检查，着色检验和压力试验等项检验，均应合格。

㈡ 钛合金如何进行焊接，有哪些需要注意的地方

目前针对TC4钛合金，多采用氩弧焊或等离子弧焊进行焊接加工，但该两种方法均需填充焊接材料，由于保护气氛、纯度及效果的限制，带来接头含氧量增加，强度下降，且焊后变形较大。采用电子束焊接和激光束焊接，研究了TC4钛合金的焊接工艺性，实现该种材料的精密焊接。

(1) 焊缝气孔倾向。焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷，存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。TC4钛合金电子束焊接，其焊缝中气孔缺陷很少。为此，着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。

由试验结果可以看出，激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系，若焊接线能量适中，焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔，线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外，焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系，比较试样试验结果可看出，随着焊接壁厚的增加，焊缝中出现气孔的概率增加。

(2) 焊缝内部质量。利用平板对接试样，采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量，经理化检测，焊缝内部质量经X射线探伤，达GB3233-87 II级要求，焊缝表面和内部均无裂纹出现，焊缝外观成型良好，色泽正常。

(3) 焊深及其波动情况。钛合金作为工程构件使用，对焊深有一定要求，否则不能满足构件强度要求；而且要实现精密焊接，必须对焊深波动加以控制。为此，采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环，焊后对试环进行了纵向及横向解剖，来考察焊深及焊深波动情况，结果表明，电子束焊接焊缝平均焊深可达2.70mm以上，焊深波动幅度为-5.2~+6.0%，不超过±10%；激光焊接焊缝平均焊深约为2.70mm，焊深波动幅度为- 3.8~+5.9%，不超过±10%。

(4) 接头变形分析。利用对接试环来考察接头焊接变形，检测了对接试环的径向及轴向变形，结果表明，电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f 0.05~f 0.09mm，轴向收缩量为0.06~0.14mm；激光焊接的径向收缩变形量为f 0.03~f 0.10mm，轴向收缩变形量为0.02~0.03mm。

(5) 焊缝组织分析。经理化检测，焊缝组织为a+b，组织形态为柱状晶+等轴晶，有少量的板条马氏体出现，晶粒度与基体接近，热影响区较窄，组织形态和特征较为理想。

经研究可得出：对于TC4钛合金，无论是激光焊接还是电子束焊接，只要工艺参数匹配合理，均可使焊缝内部质量达到国标GB3233-87Ⅱ级焊缝要求，实现TC4钛合金的精密焊接；焊缝外观成形良好，色泽正常；焊缝余高很小，无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。

㈢ 钛合金焊接性能是怎样的

钛及钛合金的焊接性能，具有许多显著特点，这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理化学性能决定的。其中气体及杂质污染对焊接性能的影响
在常温下，钛及钛合金是比较稳定的。但试验表时，在焊接过程中，液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用，而且在固态下，这些气体已与其发生作用。随着温度的升高，钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升，大约在250℃左右开始吸收氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮，这些气体被吸收后，将会直接引起焊接接头脆化，是影响焊接质量的极为重要的因素。
（1）氢的影响 氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著，其主要原因是随缝含氢弹量增加，焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。TiH2强度很低，故片状或针状卫HiH2的作用例以缺口，合冲击性能显著降低；焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很时显。
（2）氧的影响 氧在钛的α相和β想中都有有较高的熔解度，并能形成间隙固深相，使用权钛的晶伤口严重扭曲，从而提高钛及钛合金的硬度和强度，使塑性却显著降低。为了保证焊接接应的性能，除了在焊接过程中严防焊缝及焊按热影响区发主氧化外，同时还应限制基本金属及焊丝中的含氧量。
（3）氮的影响 在700℃以上的高温下，氮和钛发生剧作用，形成脆硬的氮化钛（riN）而且氮与钛形成间隙固溶体时所引起的晶格歪挪程度，比是量的氧引起的后果更为严重，因此，氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。
（4）碳的影响 碳也是钛及钛合金中常见的杂质，实验表明，当碳含量为0.13%时，碳因深在α钛中，焊缝强度极限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用强烈。但是当进一步提高焊缝含碳量时，焊缝却出现网状TiC，其数量随碳含量增高而增多，使焊缝塑性急剧下降，在焊接应力作用下易出现裂纹。因此，钛及钛合金母材的含碳量不大于0.1%，焊缝含碳量不超过母材含碳量。

㈣ 什么是钛合金材料焊接常用的焊接方法有哪些

通过加热或加压，或两者并用，使用或不用填充材料，使钛合金材料的工件达到专原子结合的属方法。
钛及钛合金常用的焊接方法有：溶融焊接、钎焊、固相结合、机械结合等。其中，熔融焊接用途最广泛，可分为：电弧焊、电子束焊、电阻焊等，使用较多的是惰性气体。
钛材料的焊接性，取决于材料本身的化学活性和物理性能。室温下，钛的表面具有薄而致密的氧化膜，性能稳定。随着温度的升高，钛的活性急剧增大，当焊接温度高于600℃时，致密的氧化膜被破坏，气体能通过疏松的氧化膜向金属内部扩散、和氢、氧、氮等元素产生剧烈化学反应，这些元素以间隙杂质存在于钛中，使其焊接接 头的性能特别是塑性下降。氢气的存在也常是焊接出现气孔和冷裂的原因。

㈤ 钛铝合金的焊接的概述

你好，钛合金一般使用氩弧焊焊接，其特点如下：
钛及钛合金的焊接特点:
（1） 杂质元素的沾污引起脆化
钛是一种活性元素,特别是在焊接高温下非常容易吸收氮、氢、氧,从而
使焊缝的硬度、强度增加,塑性、韧性降低,引起脆化.碳也会与钛形成硬而脆的TiC,易引起裂纹.因此,宇航钛业提醒您钛及钛合金焊接时必须进行有效的保
护,防止空气或其他因素的污染.因此钛及钛合金焊接不能采用气焊或焊条电弧焊方法进行,否则接头满足不了焊接质量要求,一般只能采用氩气保护或在真空下焊
接.
（2）焊接相变引起的接头塑性下降
常用的工业纯钛为α合金,宇航钛业在十几年的生产加工中体会到焊接时由于钛导热差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢,易形成粗大结晶；若采用加速冷却,又易产生针状α组织,也会使塑性下降.
（3）产生焊接裂纹
钛合金焊接时产生的焊接热裂纹的几率极小,只有当焊丝或母材质量不问题时才可能产生热裂纹.由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的,焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散,引起热影响区含氢量增加,造成热影响区出现延迟裂纹.
（4）产生气孔
钛及钛合金焊接时气孔是最常见的焊接缺陷.焊丝或母材表面清理不干净或氩气不纯都会造成气孔产生,因此保护气-氩气纯度要求在99.99％ 以上,焊丝及工件表面要酸洗、净水冲洗后烘干.
望采纳，谢谢。

㈥ 钛合金焊接的钛及钛合金的焊接性

1）气孔的产生。钛及钛合金焊接时最常见的缺陷是气孔，主要产生在熔合线附近。氢是形成气孔的重要原因，在焊接时由于钛吸收氢的能力很强，而随着温度的下降氢的溶解度显著下降，所以溶解于液态金属中的氢往往来不及逸出形成气孔。
2）接头的脆化问题 。在常温下，钛与氧反应生成致密的氧化膜，从而使其具有高的化学稳定性与耐腐蚀性。在施焊过程中，焊接温度高达5000～10000℃，钛及其合金与氧、氢和氮发生快速反应。据试验，钛合金在施焊过程中，温度在300℃以上时能快速吸氢，450℃以上时能快速吸氧，600℃以上时能快速吸氮。而当熔池中侵入这些有害气体后，焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化，特别是在882℃以上，接头晶粒严重粗大化，冷却时形成马氏体组织，使接头强度、硬度、塑性和韧性下降，过热倾向严重，接头严重脆化。因此，在进行钛合金焊接时，对熔池、熔滴及高温区，不管是正面还是反面都应进行全面可靠的气体保护。这是保证钛及其合金焊接质量的关键。 延迟裂纹的产生 在焊后一段时间内，钛及其合金的近缝区很容易产生裂纹，这是由氢从高温熔池向低温热影响区的扩散引起的。随着氢含量的增加，析出的钛氢化合物增加，热影响区脆性增大，再加上析出的氢化物体积膨胀时产生的组织应力，导致裂纹的产生。

㈦ 钛和钛合金焊接的优缺点

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㈧ 钛及钛合金有哪些焊接特性

钛焊接时容易氧化，所以焊接过程中一定要用气体保护好。

㈨ 钛和钛合金焊接时的主要问题有哪些

钛和钛合金的焊接所要求的工艺是很高的，这是因为，钛及钛合金的熔点很高版，第二权钛合金在高温下容易与氧或者是氮发生反应生成熔点更高或者是硬度很高的氧化物或者是氮化物，这些物质能形成致密坚硬的“壳”阻止了工件的熔接。所以，焊接需要惰性气体保护，而且这种保护必须是严密的，稍微一点氧气或者是氮气就能很大程度影响焊接的质量。