1.焊接性分析
(1)間隙元素沾污引起脆化
鈦在高溫下有很強的化學活潑性。鈦在300℃以上快速吸氫，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。所以鈦在焊接過程及焊后冷卻過程中若得不到有效保護，必然引起塑性下降，脆性增加。一般鈦材中碳的質量分數(shù)控制在0.1%以下。碳超過其溶解度時生成硬而脆的TiC，呈網(wǎng)狀分布，容易引起裂紋。
(2)熱裂紋
由于鈦及鈦合金雜質含量少，故不易產(chǎn)生熱裂紋，但如果焊絲質量不合格，特別是焊絲存在裂紋、夾層等缺陷，存在大量雜質時，則可能引起焊接熱裂紋。
(3)熱影響區(qū)可能出現(xiàn)延遲裂紋
焊接時由于熔池和低溫區(qū)母材中的氫向熱影響區(qū)擴散，引起熱影響區(qū)氫的聚集，在不利的應力條件下會引起裂紋。
(4)氣孔
氣孔是焊接鈦及鈦合金時最常見的缺陷。一般有兩類，焊縫中部氣孔和熔合線氣孔。在焊接線能量較大時氣孔一般位于熔合線附近。焊縫氣孔的形成原因主要在于焊接區(qū)，特別是由于對接端面被水分、油脂污染所致。
2.焊接工藝
(1)焊接方法
焊接方法采用GTAW，采用直流正接，使用帶有高頻引弧和衰減熄弧裝置的焊機。
(2)焊接材料
焊絲的選用應使在正常焊接工藝下的焊縫在焊后狀態(tài)的抗拉強度不低于母材退火狀態(tài)的標準抗拉強度下限值，焊縫焊后狀態(tài)的塑性和耐蝕性能不低于退火狀態(tài)下的母材或與母材相當，焊接性能良好，能滿足制造和使用的要求。
選擇的焊絲為ERTi-2，其化學成份見表1。
保護氣體的選用：
焊接用氬氣純度不應低于99.99%，露點不應高于-40℃，當瓶裝氬氣的壓力低于0.981MPa時不宜使用。對焊接熔池及焊接接頭內(nèi)外表面溫度高于400℃的區(qū)域均采用氬氣保護。
(3)焊前準備
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應采取有效的措施避免在焊接過程中出現(xiàn)鋼與鈦互溶，焊接場地潔凈，避免使用鐵制工具。
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坡口加工，管材切割后，采用砂輪機打磨出坡口，坡口角度為單邊30°±2.5°，鈍邊0.5～1.5mm。加工坡口不允許使母材產(chǎn)生過熱變色。
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坡口及焊絲清理，坡口及其兩側各25mm以內(nèi)的內(nèi)外表面進行清理，清理程序如下：磨光機打磨—砂紙輪拋光—丙酮清洗。焊絲也用沾丙酮的海綿擦拭干凈，并仔細的檢查母材坡口附近和焊絲有無裂紋和夾層，如有，清除后再焊接作業(yè)。清洗后不能直接進行焊接作業(yè)，待坡口端面晾干后方可以作業(yè)。如不能及時焊接，應用自粘膠帶及塑料(9645, -120.00, -1.23%)布對坡口予以保護。清理時間到焊接時間不超過2小時，焊工用手套應潔凈，用前須用無水乙醇(或丙酮)清洗，避免將棉質纖維附于焊件表面。
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焊接施工前，應根據(jù)焊接工藝評定編制焊接作業(yè)指導書，焊工應按指定的焊接作業(yè)指導書施焊。
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(4)焊接工藝參數(shù)(見表2)
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焊接時選擇的工藝參數(shù)在保證焊縫成形良好的情況下，選用小線能量焊接，層間溫度不得高于200℃，防止高溫時間過長晶粒長大。
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焊接作業(yè)均應在氬氣保護下進行：采用焊炬噴嘴保護熔池，焊炬拖罩保護熱態(tài)焊縫及近縫區(qū)的外表面，管內(nèi)充氬保護焊縫及近縫區(qū)的內(nèi)表面，具體措施：直徑較大的管子焊接時，管內(nèi)工作人員戴上防毒面具，手持保護罩對焊接熔池背面進行保護；直徑較小的管子或固定口焊接時，在管子內(nèi)表面距離坡口150～300mm(根據(jù)可操作性取較大值)處采用可溶紙密封，再塞入一團可溶紙防止管內(nèi)氣壓過大將密封可溶紙破壞，然后充入氬氣將管內(nèi)空氣排凈。焊接前必須充分預充氬氣，焊后應延時充氬，以使高溫區(qū)充分冷卻，防止表面氧化。
3.焊接操作注意事項
(1)施焊時，焊絲與焊件間夾角盡量保持最小，基本上不作橫向撥動，當需要擺動時，頻率要低，幅度不要太快，而且送絲要平穩(wěn)。焊接過程中填充焊絲應始終保持在氬氣的保護之下。熄弧后焊絲不得立即暴露在大氣中，應在焊縫脫離保護時取出。焊絲如被污染、氧化變色時，污染部分應予以切除。
(2)不得在焊件表面引弧或試驗電弧；焊接中應確保起弧與收弧的質量；收弧時應將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應相互錯開。
(3)除有特殊要求外，每條焊縫應一次連續(xù)焊完，如因故被迫中斷，再焊時必須進行檢查，確認無裂紋后方可繼續(xù)施焊。
(4)如果焊接作業(yè)時不慎出現(xiàn)夾鎢時，應停止焊接作業(yè)，用磨光機清除鎢點，鎢級端部重新打磨，達到要求后方可重新進行焊接作業(yè)，要求與開始焊接作業(yè)相同。
(5)為了減少焊接變形，焊前在接頭坡口間進行定位焊，定位焊應與正式的焊接工藝相同，定位焊的焊縫長度宜為10～15mm，高宜為2～4mm，且不超過壁厚的2/3。定位焊的焊縫不得有裂紋及其它缺陷，定位焊焊縫兩端，宜磨成緩坡形。
(6)鈦管焊接環(huán)境若出現(xiàn)下列情況之一，而未采取防護措施時應停止焊接：風速≥2m/s；相對濕度大于90%；下雨下雪；溫度低于0℃。
(7)焊縫返修工藝與原焊接工藝相同。同一部位的返修次數(shù)不得多于兩次，若需二次返修時，應制定返修措施。經(jīng)焊接責任工程師批準后進行，并應在施工記錄中注明。
4.焊接檢驗
(1)焊工應對焊好的焊道表面進行清理，要求外觀良好。寬度以每邊蓋過坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度符合設計規(guī)定，外形平穩(wěn)過渡。表面質量應符合下列要求：不允許有咬邊、裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在；焊縫余高：當壁厚小于5mm時，為0～1.5mm；當壁厚大于5 mm時，為1～2mm；c焊縫表面錯邊量不應大于壁厚的10%，且不大于1mm。
(2)底層焊道均應進行滲透檢驗，檢測方法按《壓力容器無損檢測》JB4730執(zhí)行，以無裂紋和其他任何表面缺陷為合格。
(3)對每道焊縫表面進行色澤檢查，其顏色的變化就是表面氧化膜在不同溫度下的顏色變化，它們的力學性能也不相同。合格標準見表3。
注：區(qū)別低溫氧化和高溫氧化的方法宜采用酸洗法。經(jīng)酸洗能除去紫色、藍色者為低溫氧化，除不掉者為高溫氧化，酸洗技術條件見表4。
注：酸洗后立即用清水沖洗干凈、晾干。
(4)RT檢驗所有焊道100%RT探傷，檢測方法按《承壓設備無損檢測》JB4730-2005執(zhí)行。
(文章來源：寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院)
