鈦是一種化學活性金屬，常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。在400℃以上高溫下，鈦與氮、氧、氫反應(yīng)速度快，在空氣中的氧化過程很容易進行。(1)氧與氮的影響。氧與氮以間隙形式固溶于β-Ti、β-Ti中，使鈦晶格畸變，變形抗力增加，強度和硬度增加，塑性和韌性降低，使工件的冷彎性能降低，若不能有效保護焊縫及其高溫區(qū)域，導(dǎo)致焊縫脆化，在焊接時會產(chǎn)生氣孔和裂紋。保護氣體氬氣中的氧與氮的雜質(zhì)含量增加，雖然能使焊縫硬度增加，但對焊縫質(zhì)量的保證是不利的，應(yīng)設(shè)法避免。(2)氫的影響。鈦中氫的含量增加，使得焊縫金屬的脆化轉(zhuǎn)變溫度升高，焊縫金屬沖擊韌性急劇降低，影響了焊縫和焊接接頭的力學性能，易產(chǎn)生冷裂紋。(3)碳的影響。碳以間隙形式固溶于a-Ti中，使強度提高，塑性下降。碳含量超出溶解度時，生成網(wǎng)狀分布的TiC，易引起裂紋。焊接時，工件及焊絲上的油污能使焊縫增碳。(4)冷卻速度的影響。鈦金屬的熔化溫度較高(1 725℃)，導(dǎo)熱系數(shù)小，在焊接熱循環(huán)作用下，使得高溫口相晶粒長大，致使焊縫塑性下降；當冷卻速度較快時，又易形成不穩(wěn)定的鈦馬氏體a′相，使焊縫變脆。因此，要嚴格控制冷卻速度，使焊縫的強度和塑性達到使用要求。(5)熱變形的影響。由于鈦的彈性模量小，約為碳鋼的一半，導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼小，線脹系數(shù)隨溫度升高而增加，在焊接中焊縫收縮與膨脹變形比鋼大。所以在鈦板焊接中要密切關(guān)注熱變形的防止與控制。

 

工業(yè)純鈦具有塑性韌性好、耐腐蝕、焊接性好和易于成形等特性，在化學工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在承接鈦材電鍍槽的試制生產(chǎn)時，采用4 mm的工業(yè)純鈦板材進行焊接制作。為此，設(shè)計了鈦材電鍍槽的焊接工藝。由于4 mm鈦板焊接屬于新試驗，考慮到產(chǎn)品的焊縫形式，按照JB／T4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》要求，進行對接焊縫接頭和T形角焊縫接頭的工藝評定。試件材料選用與電鍍槽材質(zhì)相同的TAl純鈦，規(guī)格為300 mm×125 mln×4.O mm，共4塊，其中2塊用于對接接頭，2塊用于T形角接頭。對于4 mln的鈦板焊接，若開坡口，增加焊縫面積，變形增大。制作試件時，采用了不留間隙雙面焊的方法。HG焊的焊絲選用與母材同牌號的TAl4直徑為1.5 mm的鈦絲；保護氣體選用氬氣，成分要求為：Ar≥99。9％、N≤O.01％、O≤O.005％、H2O≤O.07％；焊接時，對于對接接頭，不加填充焊絲，對于T形接頭，則雙面都加填充焊絲。

 

鈦板焊接的關(guān)鍵是400℃以上區(qū)域的保護，因為鈦在400℃以上即會與空氣中氧、氮等反應(yīng)，影響焊接質(zhì)量。影響氣體保護的因素有氣體純度、流量、噴嘴結(jié)構(gòu)與尺寸、噴嘴到工件表面的距離以及附加保護裝置等，著重解決兩個主要問題。(1)氣體流量和噴嘴尺寸選擇：流量太小或噴嘴太大時，保護氣體不足，保護效果較差；但流量太大或噴嘴太小也不行，它會使噴嘴前的氣體層流破壞，影響焊縫質(zhì)量。因此，選擇噴嘴尺寸和流量與焊接的板材厚度有關(guān)，選擇的原則是，在氣體保護區(qū)域面足夠覆蓋住高溫區(qū)域的情況下選用小尺寸噴嘴。通過對4 mm鈦板的焊接試驗，選用Φ16 mm的噴嘴，氣體流量為8～10 L／min，正面拖罩的氣體流量為10～12 T／min，反面拖罩的氣體流量為16-18 L／min。(2)保護拖罩的改進：鈦板焊接時，不僅要對熔化過程進行氣體保護，而且還要對尚處于高溫狀態(tài)的焊縫區(qū)進行氣體保護。由于鈦在400℃以上高溫下，即會與空氣中的氧、氮等快速反應(yīng)發(fā)生氧化過程，影響焊接質(zhì)量，故不但要對焊縫正面進行保護，而且也要對焊縫背面進行保護。在工作中，為節(jié)約氬氣，確保保護效果，保證焊縫質(zhì)量，在拖罩使用中采取了兩項改進措施：一是實行拖罩與焊槍分離，改變拖罩與焊槍一起拖動的一般做法，避免了因操作抖動而影響低保護的可靠性。二是背面拖罩采用磁力吸緊、增加氣密性。

 

焊接操作工藝:(1)采用直線運絲法焊接，不作擺動，以保證焊縫寬窄高低一致。對于角焊縫，焊絲與水平板的夾角為40°-50°，指向接頭的夾角處，可避免產(chǎn)生咬邊、焊瘤和焊縫下垂等缺陷。(2)為了減小焊接變形和鎢極燒損，盡可能采用小的熱輸入，嚴格控制焊接工藝參數(shù)。除上述工藝評定試驗選定的參數(shù)外，鎢極直徑為2．5 mm，頭部磨成錐形，鎢極伸出長度為3～4 mm，噴嘴直徑為16 mm。(3)長焊縫焊接時，為了減小變形，可采用分段退焊或分段跳焊法焊接，以減小熱量集中輸入，減小焊接變形。(4)確保氣體保護效果，焊前提前送氣，焊后延時關(guān)氣是必不可少的。施焊前，打開送氣閥門，在焊接區(qū)正、背面拖罩內(nèi)充滿保護氣體；焊接完成后，焊炬噴嘴中的氬氣在滅弧后10～15 s后關(guān)閉，正、背面拖罩內(nèi)氬氣在滅弧后40～45 s后才能關(guān)閉。(5)在大面積平板焊接時，可用自動氬弧焊機，以提高工效。