钛及其合金的焊接技巧有哪些(钛及其合金的焊接技巧和方法)

导语：钛及其合金的焊接技巧

一、钛及钛合金的分类

钛是一种非磁性金属，具有密度小、强度高，有较好的高温强度和低温韧性以及良好的耐腐蚀性等特点，沿海火力发电厂多用作冷却水管。

钛在885℃以下，为密排六方晶格，称为α钛。在885℃产生同素异晶转变，晶格变为体心立方晶格，称为β钛。钛长时间高温停留，会出现晶粒长大现象。快速冷却时，容易生成不稳定的针状组织α钛，俗称“钛马氏体”。

1、工业纯钛

按其纯度可分为TA1、TA2、TA3等牌号，其中TA1杂质最少。杂质的增加会使强度增高而塑性降低，工业纯钛具有良好的焊接性

2、α钛合金

加入了Sn、Al等元素，牌号为TA6、TA7等。有良好的高温强度和抗氧化性，焊接性良好。

3、β钛合金

加入了V、Mo、Mn、Cr等元素，牌号为TB1、TB2等。但耐热性较差，密度大，焊接性不良，很少制成焊接件。

4、α+β钛合金

加入了Sn、Al、Mo、Mn、Cr等元素，牌号为TC2、TC4等。焊接结构很少采用。

二、钛及钛合金的焊接性

1、热物理性能特殊

钛及钛合金具有熔点高、热容量小、热导率小的物理性能，焊接接头易产生过热组织，晶粒变得粗大，易降低接头塑性。因此，在选择焊接参数时，既要保证焊缝金属不过热，又要防止淬硬现象，要特别注意防止晶粒粗大。

2、化学活性大

钛及钛合金在400℃以上时，易吸收O2、H2、N2、C等，降低接头塑性和韧性，并引起气孔。因此，焊接时对熔池及温度超过400℃的热影响区都要妥善保护。

3、易产生气孔

极易在熔合线附近产生氢气孔。因为氢在钛中的溶解度随温度升高而下降，熔合线附近的钛升温最快，且向熔池方向扩散而形成气孔。

4、冷裂倾向较大

溶解于钛中的氢在320℃时和钛发生共析转变，析出TiH2，引起金属的塑性和冲击韧度降低，同时发生体积膨胀而引起较大的应力，严重时导致产生冷裂纹。

5、焊接变形大

焊后矫正困难。

三、钛及钛合金的焊接工艺

采用的焊接方法是氩弧焊、埋弧焊和电子束焊。

1、焊前清理

（1）除油污

焊前必须彻底清除母材或焊丝表面的污染物并进行干燥。可采用合适的溶剂清洗或用蒸汽或汽化法除脂。

（2）除氧化皮

当采用切削加工、喷砂、喷孔或钢丝刷清除焊接区氧化皮后，需进行酸洗、光泽处理和洗涤等化学方法综合清理。

（3）除氧化膜

采用短时酸洗的方法清除，采用的酸洗剂有：体积分数为2%～4%的HF酸，体积分数为30%～40%的HNO3，酸洗后应用不含氯离子的水进行冲洗并干燥，以防母材增氢。

2、焊接工艺

氩弧焊是焊接钛及钛合金应用最广的焊接方法，3mm以下的薄板采用钨极氩弧焊，3mm以上的板选用熔化极氩弧焊。

3、焊接材料及要求

氩气的纯度要求严格：ψ（Ar）不低于99.99%，且必须十分干燥。

常用焊丝有TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6及TC3共七种。

4、工艺要点

（1）双路气体保护；

（2）焊接部位严格清理；

（3）坡口及装配尺寸应严格控制；

（4）小电流大焊速焊接防过热

（5）保证氩气的保护效果；

（6）提前送氩、滞后停氩（熄弧要在400℃以下停送）。

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