浅谈钛管的手工钨极氩弧焊焊接工艺
钛管的焊接特性及焊接工艺技术分析
钛管的焊接特性及焊接工艺技术分析摘要：钛材以其优良的耐腐蚀能力，且造价相对其他钛合金较低，在化工行业管道上获得了广泛的应用。
本文针对钛合金焊接特性，焊接区需要多重氩气保护，增加了焊接施工的难度，过对钛管焊接工艺规范的不断摸索，以及对试验过程出现的问题的合理分析，总结出钛管焊接工艺特点及操作要领，通过在分工，焊接工艺参数和施工方法等方面的改进，提高了凝汽器钛管焊接一次成功率。
关键词：钛管；焊接一次成功率；氧化色彩；裂纹；气孔；钛管焊接试验；焊接工艺参数0前言钛材料具有良好的耐酸碱的腐蚀能力，且造价相对其他钛基材料较低，目前，化工行业较多的走腐蚀性较强介质的管线都趋向于选用这种钛基材料。
由于钛管敏感的焊接特性和各种外部因素导致在钛管焊接过程中钛管焊缝极易出现氧化色彩、裂纹、气孔等缺陷。
从而降低了钛管焊接一次成功率，对工程质量造成负面影响。
为提高钛管焊接一次成功率, 针对以钛管焊接容易出现的焊接缺陷，进行了详细分析和钛管焊接试验。
求找到合适的焊接工艺参数、正确的焊接对方等以提高钛管焊接一次成功率。
1、钛合金的焊接特性钛合金的焊接性能，具有许多显著特点，这些焊接特点是由于钛合金的物理化学性能决定的。
1.1气体等杂质污染引起焊接接头脆化钛材具有良好的焊接性能，在常温下，钛及钛合金是比较稳定的。
但是其在焊接过程中，温度达到250度时开始吸氢；温度达到400度时开始吸氧；温度达到600度时开始吸氮；从而使焊缝的硬度、强度增加，塑性、韧性降低，引起脆化。
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。
在实际生过程中，只要能有效的控制这些气体元素的来源，就能有效的控制钛材的焊接质量。
（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，氢的增加会使钛的焊缝金属冲击韧性急剧下降，而塑性下降少许，氢化物会引起接头的脆性，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。
钛合金的钨极氩弧焊
钛合金的钨极氩弧焊首先对钛合金做了简单介绍，特别强调钛合金在航空领域的应用，然后通过对钛合金焊接性能的分析，指出钛合金焊接时会产生脆化现象、冷裂纹和气孔问题。
最后以8 mm 厚的TA7 钛合金板为例，重点介绍在钨极氩弧焊焊接过程中应如何正确选择焊接工艺参数，应该采取哪些工艺措施保证钛合金的焊接接头质量。
1 前言钛是 20 世纪50 年代发展起来的一种重要的结构金属，以钛为基体加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。
钛合金按性能和用途可分为结构钛合金、耐蚀钛合金、耐热钛合金和低温钛合金；按生产工艺可分为铸造钛合金、变形钛合金和粉末钛合金；根据退火组织可分为α钛合金、β钛合金、α+β钛合金3 大类。
钛合金具有很高的强度和刚度，良好的塑性和韧性，足够的抗腐蚀性能，较好的高温性能和低温性能，最为突出的是密度小，比强度高，工艺性能好，焊接性能优良，是一种优良的结构材料，其应用范围日益广泛。
钛合金优异的综合性能使它在航空、航天、化工、造船等工业领域发展迅猛，在航空航天领域的优势尤为突出。
目前主要用于火箭、导弹和高速飞机的一些结构件，可制造飞机的机身、机翼、蒙皮和起落架等承力构件。
比如F-15 战斗机的机体结构材料，钛合金用量达7000 kg，约占结构质量的34%。
波音757 客机的结构件，钛合金约占5%，用量达3640 kg。
某些钛合金的最高工作温度为550 ℃，预期可达700 ℃。
因此特别适合于制造涡轮喷气发动机、涡轮发电装置、涡轮风扇发动机、燃气轮机等飞机发动机的零部件。
2 钛合金的焊接特点钛合金的焊接具有许多显著的特点，了解钛合金的焊接性，是正确选择焊接工艺参数、确定焊接工艺措施、提高焊接接头质量的前提[1,2]。
（1）接头区的脆化现象钛元素的化学性质非常活泼，对氧具有很强的亲和力，常温下由于表面致密氧化膜的作用钛能保持很高的化学稳定性和耐腐蚀性。
但是无保护的钛在300 ℃以上吸氢，600 ℃以上吸氧，700℃以上吸氮，随着温度的升高，钛与氧、氢、氮的反应速度加快，因此在焊接过程中对钛合金影响最大的元素就是氧、氢、氮。
管道手工钨极氩弧焊打底焊接工艺
管道手工钨极氩弧焊打底焊接工艺摘要：阐述了手工钨极氩弧焊焊接工艺及打底操作技术。
电极和电弧区及融化金属都处在氩气的保护中，使之与空气隔离从而达到保护熔池金属的作用，是一种高质量的焊接方法，手工钨极氩弧焊（“TIG”焊）是气体保护焊的一种。
当“TIG”焊工作时，电极采用难容金属钨或钨的合金棒。
在管道打底施工中，推广使用“TIG”焊保证生产质量具有一定的技术优势。
关键词：手工钨极氩弧焊焊接工艺一、氩弧焊接工艺（1）焊前准备。
对焊件和焊丝清洁程度的要求比电气焊更要严格。
（2）设备检查。
在日常的生产工作中我们应该时常注意安全上产、文明施工，在工作前一定要对使用设备进行检查。
（3）焊接工艺。
钨极氩弧焊分自动和手工两种。
手工钨极氩弧焊设备的组成大致可以分为主电路系统（焊接电源）、控制系统、供气系统（包括气瓶流量计等）、和焊炬几部分。
不断地清除焊件表面的氧化膜，以及利用交流电正半周使钨极冷却的作用，使其不致烧损严重。
二、气体保护效果（1）氩气的纯度。
要求氩气的纯度大于99.70%；接铝、镁及其合金，要求氩气纯度大于99.90%；焊接钛及其合金要求氩气纯度大于99.99%。
（2）保护条件。
氩气流量通常的使用范围6～10L/in。
钨极长度应伸出端面一般为6～9mm。
（3）始焊点与终点的保护。
始焊时提前几秒送气，停焊时滞后8～10s停气，即在焊接结束后焊枪应对熔池继续保护8～10s。
（4）管道内充氩气保护。
实践证明，对于低碳钢、低合金钢、耐热钢管道氩弧焊打底时，内壁可以不充氩气保护。
对于中、高合金钢与奥氏体不锈钢管道打底焊时，要求内壁充氩气保护，否则在高温作用下，内壁产生强烈氧化，降低焊缝质量。
焊接时，内充氩气可用气垫形成。
（5）焊接工艺参数。
焊丝通常用Φ2.5mm的焊丝，仅对特别薄的小直径管子才采用Φ1.6mm、Φ2.0mm的焊丝钨极一般选用铈钨极，规格为Φ2.5mm，氩气流量通常使用范围为6～10L/min，对厚壁管（壁厚大于26mm）或在低温条件下，焊前应适当预热50～100℃。
【最新精选】手工钨极氩弧焊接工艺指导书
【最新精选】手工钨极氩弧焊接工艺指导书手工钨极氩弧焊接工艺指导书2009-03-02 14:42手工钨极氩弧焊接工艺指导书氩弧焊, 工艺, 手工, 指导手工钨极氩弧焊接工艺指导书氩弧焊是用氩气作保护气体的气体保护电弧焊，焊接时从焊枪喷嘴连续喷出保护气体氩气，以排除焊接区的空气,保护电极和溶池不受大气有害气体的危害。
㈠手工钨极氩弧焊工艺参数钨极氩弧焊是以高熔点钨棒做为电极，利用氩气层流保护下的钨极与工件间放电的电弧加热焊丝及母材进行焊接。
由于电弧具有良好的稳定性，即使在20~30A 的低电流下电弧还可稳定地燃烧。
手工钨极氩弧焊工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、钨极直径、氩气流量、焊丝直径、喷嘴直径、钨极伸出长度、焊接速度等。
1.焊接电流电流过大容易产生烧穿或焊缝下陷、咬边等缺陷，还会引起钨极烧损或产生夹钨缺陷；电流过小，电弧燃烧不稳定甚至发生偏吹。
2. 电弧电压钨极端部越尖，电压越高。
过高影响气体保护效果，也会使焊缝氧化或产生焊透不匀等缺陷。
应在保证良好视线的前提下短弧操作。
通常电弧电压的选用范围是10~20V。
3. 钨极直径不同电源极性、钨极直径的最大许用电流直径最大1.62.43.24.05.06.4电流mm直流正接70~150A150~250A250~400A400~500A500~750A750~1000A 直流反接10~20A15~30A25~40A40~55A55~80A80~125A 交流60~120A100~180A160~250A200~320A290~390A340~525A 4. 焊丝直径和氩气流量：D=（2.5~3.5）dD—喷嘴直径（mm）d--钨极直径（mm）氩气流量过大可能破坏层流保护、卷入空气；流量过小，气流挺度减弱，也易使空气侵入。
气体流量取决于喷嘴形状、尺寸、坡口形式、焊接电流及喷嘴与工件间距离，也与外界环境有关。
Q=KDQ—喷嘴直径（mm）K—系数，K=0.8~1.2（大喷嘴取上限，小喷嘴取下限）Q--氩气流量（L/min）5. 钨极伸出长度系钨极端头伸出喷嘴端面的距离。
施工技术总结--手工钨极氩弧焊焊接技术
手工钨极氩弧焊焊接技术1. 手工钨极氩弧工艺特点（1）工作原理钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极，利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法,通过钨极与工件之间产生电弧，利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的气层，使电极和金属熔池与空气隔离，以防止空气的侵入。
同时利用电弧热来熔化基本金属和填充焊丝形成熔池。
液态金属熔池凝固后形成焊缝。
由于氩气是一种惰性气体，不与金属起化学反应，所以能充分保护金属熔池不被氧化。
同时氩气在高温时不溶于液态金属中，所以焊缝不易生成气孔。
因此，氩气的保护作用是有效和可靠的，可以获得较高质量的焊缝。
焊接时钨极不熔化，所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。
根据所采用的电源种类，钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种。
（2）工艺特点1) 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点a 保护效果好，焊缝质量高：氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程，因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。
b 焊接变形和应力小：由于电弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，热影响区很窄，焊接变形与应力均小，尤其适于薄板焊接。
c 易观察、易操作：由于是明弧焊，所以观察方便，操作容易，尤其适用于全位置焊接。
d 稳定：电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。
e 易控制熔池尺寸：由于焊丝和电极是分开的，焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。
f 可焊的材料范围广：几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。
特别适宜焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛等。
2）缺点ａ设备成本较高。
ｂ氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置。
ｃ氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的5－30倍，所以要加强防护。
ｄ焊接时需有防风措施。
2.手工钨极氩弧焊工艺参数手工钨极氩弧焊的工艺参数有：焊接电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度、喷嘴直径及喷嘴至焊件的距离和钨极伸出长度等。
必须正确的选择并合理的配合，才能得到满意的焊接质量。
钛合金焊接工艺(氩弧焊工艺)
钛合金焊接工艺(氩弧焊工艺)简介钛合金是一种重要的金属材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
氩弧焊是一种常用的钛合金焊接工艺，本文将介绍其基本原理和操作步骤。
工艺原理氩弧焊是利用钨电极产生的电弧加热钛合金，同时使用保护气体氩将焊接区域保护起来，以避免氧气和氮气等对焊接区域的污染。
氩气还可冷却电弧焊滤镜和焊接区域，确保焊缝质量。
操作步骤1. 准备工作：选择合适的钨电极、氩气和焊丝，并按照规定的比例配置保护气体，并确保工作区域通风良好。
2. 准备焊接表面：将要焊接的钛合金表面进行清洁，以去除杂质、氧化物和油污，可使用溶剂或机械方法清洁。
3. 设置焊接电流：根据钛合金材料的类型和厚度，调整焊机的电流参数，并确保电弧稳定且不过热。
4. 开始焊接：将钨电极与焊丝接触于焊接表面，通过按下开关启动电弧。
同时，向焊缝区域输送保护气体，确保区域干燥且无氧气。
5. 控制焊接速度：根据焊接表面的热输入和充分熔化程度，适当调整焊接速度，避免过热和焊缝质量不佳。
6. 完成焊接：焊接完毕后，及时切断电弧和保护气体供应，并让焊缝区域冷却。
注意事项- 进行钛合金焊接时，要佩戴合适的防护设备，防止钛烟尘的吸入和焊接辐射对身体的伤害。
- 在进行氩弧焊时，要确保焊接区域干燥，以避免气泡和其他气体排出导致焊缝质量下降。
- 根据钛合金材料的特性和要求，选择合适的焊机和焊接参数。
以上是钛合金氩弧焊工艺的一般步骤和注意事项，通过良好的操作和实践，可以获得高质量的钛合金焊接接头。
在实际应用中，请遵循相关法律法规和安全操作规程。
浅谈钛管的手工钨极氩弧焊焊接工艺
一
②辅助保护装置的准备 。已凝 固的焊缝金属 以及热影响 区在冷却至 ４ ０ ０ ￣ ２ 前也须加 以保护 。常规做法是在焊枪上加 个拖 罩来 提供保护气体 （ 如图 ２所示 ） 。 拖罩 的材质应选用 奥氏体 不锈 钢或 紫铜 ， 规格可按 内弧 长为 １ ０ ０ ２ ０ ０ ｍｍ、 宽度
性和韧 性降低 的ｆ ＂ － ｌ ￣， 从焊前准备 、 工艺要求 、 焊后检验及返修 等方 面予 以论述 ， 总结 出一套采 用手 工钨极 氩弧焊
施 焊方法， 保证 了钛管的焊接质量 。
关 键 词 工业 纯 钛 ； 焊接性 ； 手 工钨 极 氩 弧 焊
０ 引言
钛是一种非磁性材料 ， 具有密度小 （ 约４ ． ５ ｇ ／ ｃ ｍ ） 、 强度高 （ 比铁约高 １ 倍） 、 较好 的高温强度 和低温韧性 以及 良好的耐
１ ． ３ 焊 接 裂 纹分 析
（ １ ） 焊接热裂纹分析。 钛金属 由于高温塑性较好 、 液相线
与固相线 的温度区间窄 、 凝固时的收缩量也 比较小 ， 加上 ｓ 、
ห้องสมุดไป่ตู้
纯钛是一种银 白色 、 化学性质活泼 的金属 。资料显示［ ２ １ ， 高温 下钛 与氢 、 氧、 氮、 碳 等 的亲 和力很 强 ， 无保 护 的钛 在 ３ ０ ０ ｏ Ｃ以上开始吸氢 ， ６ ０ ０ ＇ １ ２ 以上开始吸氧 ， ７ ０ ０ ￣ Ｃ以上开始 吸 氮。钛 的这种吸气作用将导致焊接接头塑性 、 韧性下 降， 甚 至 脆化开裂 ， 给焊接带来 了很大困难 。为 了使焊件 的高 温部 位 免遭氢 、 氧、 氮、 碳等杂质 的污染 ， 焊接时须采取 必要 的保 护 措施 。 （ １ ） 氢的影响。氢是气体杂 质中对钛的力学性能影 响最 严重 的因素 。 这 是因为过量的氢溶 于钛 中 ， 不仅 导致气孔 ， 而 且冷却时会以钛的氢化物 （ Ｔ ｉ Ｈ ： ）的形 式沿 晶界 析出。由于 Ｔ ｉ ｌ ： 的强度很低 ，在钛金属 中的作 用有 如微小 的缺 口或裂 纹， 会大大降低钛 的冲击韧度 ， 导致所谓 的“ 氢脆 ” 。为防止氢 造成 的脆化 ， 焊接时要严格 控制氢 的来 源 ， 尤 其要严 格限制 母材和焊接接头的含氢量 ， 通常不得超过 ０ ． ０ １ ５ ％。
钛管焊接工艺
钛管焊接工艺钛管是一种优良的金属材料，具有良好的耐腐蚀性能和力学性能，被广泛应用于航空、海洋、化工等领域。
钛管的焊接工艺对于钛管的使用性能具有至关重要的影响。
以下是钛管焊接工艺的一些基本介绍：一、钛管焊接的分类1.手工电弧焊手工电弧焊是一种简单易行、成本低廉的钛管焊接方法。
它主要适用于轻质、壁薄的钛管，因其操作简便，可直接采用降温焊接方法，避免过快的冷却，从而获得最佳的焊接效果。
2.氩弧焊氩弧焊是钛管焊接中最常用的方法之一，它可按照焊丝的不同材质来分为纯钛丝焊和钛合金丝焊。
氩弧焊具有高效、高抗渗性、高品质等优点，适用于壁厚较大的钛管焊接。
3.等离子弧焊等离子弧焊是一种高功率、高速度、高品质的焊接方法，可用于较厚的壁钛管焊接。
等离子弧焊的优点是焊缝密度高且表面光滑，缺点是设备价格较贵，需要较高的焊接技能。
4.电子束焊电子束焊是一种高能量电子束焊接技术，需要相对复杂的装置，但可以实现对大直径、壁厚的钛管进行焊接，且焊接速度极快，堆焊效果好，但需要高压高功率电子束设备，需要技能相当高的焊接工人操作。
二、焊接前的准备工作1.准备焊接材料和设备选择符合工艺要求的焊接材料和设备，包括焊接电源、氩气、钨极、焊接丝等。
2.清洗和预热钛管清洗和预热钛管是钛管焊接前必要的准备工作。
钛管表面应使用去油剂和酸洗剂进行清洗处理，以消除表面污垢和氧化层。
同时，要对钛管进行预热，避免从室温直接进入焊接状态，产生热应力。
3.选择恰当的焊接工艺选择适合钛管的焊接工艺，由于不同类别的钛管需要不同的焊接方法，因此需要针对钛管的材质和焊接工艺的不同进行相应的选择。
三、焊接过程中的注意事项1.维护氩气流量稳定氩气是焊接过程中的保护气体，通过送入高纯度的氩气，防止氧气和氮气等空气组分对钛及钛合金材料产生污染。
因此，焊接过程中需要维护氩气流量的稳定性，以确保焊缝的质量。
2.控制焊接温度钛管的焊接温度控制非常关键。
温度过高会导致微观组织变性、变质和结晶，这可能会影响到材料的耐腐蚀性和耐热性。
手工钨极氩弧焊操作方法
手工钨极氩弧焊操作方法
手工钨极氩弧焊（也称为TIG焊）是一种高质量、高精度的焊接方法。
以下是手工钨极氩弧焊的基本操作步骤：
1. 准备工作：检查钨极是否磨损，将其磨尖并削尖，清洁钨极和焊材表面。
确保焊接区域干净。
2. 设定电流和氩气流量：根据焊接材料的类型和厚度，设置适当的电流和氩气流量。
碳钢通常需要较高的电流，而不锈钢和铝等材料需要较低的电流。
氩气流量应足够保护焊接区域和钨极。
3. 钨极准备：将磨好的钨极装入气冷或水冷钨极夹中。
确保钨极凸出约1.5倍钨极直径，使其能够适当接触焊接区域。
4. 起弧：将钨极轻轻接触焊接区域，同时按下起弧按钮或踏板。
将钨极抬起约3-4毫米并保持弧长稳定。
5. 稳定弧焊：保持适当的焊接速度，控制焊接区域的温度。
按照需要移动焊枪或焊接材料以保持恒定和合适的焊接位置。
6. 控制焊接速度：快速焊接可能导致焊缝质量下降，而过慢的焊接速度则可能导致过热和变形。
保持适当的焊接速度，使焊接区域充分融化并形成均匀的焊缝。
7. 结束焊接：焊接结束后，逐渐将焊枪抬起，同时继续焊接，直到弧熄灭。
等待焊缝冷却后，进行后续处理和清洁。
重要注意事项：
- 在手工钨极氩弧焊时，保持焊接区域干净，并确保周围环境有良好通风，以防止有毒气体的积聚。
- 需要根据确切的应用要求和材料类型选择合适的钨极和焊接电流。
- 注意安全操作，例如佩戴防护眼镜、手套和防火衣，并避免将赤裸皮肤暴露在焊接辐射和飞溅金属上。
为了确保高质量的焊接，请参考相关的焊接手册或咨询专业人士。
钛及钛合金的氩弧焊
钛 及 钛 合 金 的 氩 弧 焊钨极氩弧焊是焊接钛及钛合金最常用的方法，常用于焊接厚度3mm 以下的钛及钛合金。
钨极氩弧焊可以分为敞开式焊接和箱内焊接两种类型，它们又各自分为手工焊和自动焊。
敞开式焊接是在大气环境中的普通钨极氩弧焊，是利用焊枪喷嘴、拖罩和背面保护装置通以适当流量的氩气或氩氦混合气，把焊接高温区与空气隔开，以防止空气侵入而沾污焊接区的金属。
这是一种局部气体保护的焊接方法。
当焊件结构复杂，难以实现拖罩或背面保护时，则应该采用箱内焊接。
箱体在焊接前要先抽真空，然后充氩气或氩氦混合气，焊件在箱体内处于惰性气氛下施焊，是一种整体气体保护的焊接方法。
（1）焊前准备钛及钛合金焊接接头的质量在很大程度上取决于焊件和焊丝的焊前清理，当清理不彻底时，会在焊件和焊丝表面形成吸气层，并导致焊接接头形成裂纹和气孔。
因此焊接前应对坡口及其附近区域进行认真的清理。
清理通常采用机械清理和化学清理。
1）机械清理采用剪切、冲压和切割下料的工件需要焊前对其接头边缘进行机械清理。
对于焊接质量要求不高或酸洗有困难的焊件，可以用细砂布或不锈钢丝刷擦拭，或用硬质合金刮刀刮削待焊边缘去除表面氧化膜，刮深0.025mm 即可。
对于采用气焊切割下料的工件，机械加工切削层的厚度应不小于1～2mm 。
然后用丙酮或乙醇、四氯化碳或甲醇等溶剂去除坡口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等。
在除油时需使用厚棉布、毛刷或人造纤维刷刷洗。
对于焊前经过热加工或在无保护气体的情况下热处理的工件，需要进行喷丸或喷砂清理表面，然后进行化学清理。
2）化学清理如果钛板热轧后已经酸洗，但由于存放较久又生成新的氧化膜时，可室温条件下将钛板浸泡在（2%～4%）HF ＋（30%～40%）HNO 3＋H 2O 的溶液中15～20min ，然后用清水冲洗干静并烘干。
对于热轧后未经酸洗的钛板，由于其氧化膜较厚，应先进行碱洗。
碱洗时，将钛板浸泡在含烧碱80%；、碳酸氢钠20%的浓碱水溶液中10～15min ，溶液的温度保持在40～50℃。
最新ta2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性的研究(可编辑
T A2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性的研究（可编辑）TA2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性的研究TA2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性研究Study on TIG Welding Procedure andReliability of TA2 Commercial PureTitanium Pipe学科专业:材料加工工程研究生:郭靖指导教师:荆洪阳教授天津大学材料学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名: 签字日期: 年月日我是爱天大的! !学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名: 导师签名:签字日期:年月日签字日期:年月日摘要钛及钛合金由于自身优异的综合力学性能、良好的耐腐蚀性而广泛地应用于航空航天、石油化工、船舶工业等领域。
由于钛及钛合金得到了越来越多的重视,工业界对于钛合金的焊接的研究也越来越多。
本研究以直径 50.8 mm、壁厚 4.0 mm的 TA2工业纯钛管为对象,分析了钛合金的焊接性及焊接中的常见问题,制定了合理的手工钨极氩弧焊焊接工艺参数。
第一层焊接参数:焊接电流 80-90 A,焊接电压 8.5-11 V;第二次焊接参数:80-90 A,焊接电压 8.9-11.6 V。
通过焊接工艺试验,明确了合适的坡口设计、焊前清理方法、焊接工艺参数。
钛管手工氩弧焊接工艺
文章编号 ： １ ０ Ｏ Ｏ 一 ３ ８ ７ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ － ０ ０ ６ ７ — ０ ４
造 船 技 术
Ｍ ＡＲＩ Ｎ Ｅ Ｔ ＥＣ Ｈ Ｎ０ Ｌ０Ｇ Ｙ
ＮＯ． 弧 焊接 工 艺
新 工艺 的 需求也 日益迫 切 。
高， 易吸收 空 气 中的 氢 、 氧、 氮 等 元 素 。在 ４ ０ ０ ℃ 时 焊缝 能快 速 氧 化 变 色 ， 接 头 性能 下 降较 快 ］ 。由 于 钛合 金 比热较 高 ， 同时其 导热 系数较 低 ， 易 导致 焊接 完成后 焊 缝仍 保持着 较高 的温 度 ， 冷 却 很慢 ， 这 就对 焊接保 护 提 出了很 高 的要 求 。 本 文 针对海 水 管 路 用 钛 管 焊 接 ， 开 展手 工 氩 弧 焊接工 艺 研究 ， 分析 钛合金 管 的焊接 性 能 ， 设 计 适 于
何 磊 ，王 高飞 ，兰 玲
（ １ ． 海 军驻 沪 东 中华 造 船 （ 集 团） 有 限 公 司 军 事 代 表 室 ，上海 ２ ０ ０ １ ２ ９ ； ２ ． 上 海 船 舶 工 艺 研 究 所 ，上 海 ２ ０ ０ Ｏ ３ ２ ）
摘
要
针对船用钛管 ， 开展 手 工 氩弧 焊接 技 术研 究 。通 过 焊 接 保 护 气 罩 的 制 作 和 手 工 焊 接 试 验 ， 分析 了
ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｃ ａ ｌ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ａ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｄｅ ｓ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ｌ ｄｉ ｎｇ ｂｅ ａ ｍ ｈ ａ ｓ ｎｏ ｄｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｂｅ ａ ｍ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｖ ａ ｌ ｕｅ ｉ ｓ ａ ｂｏ ｖｅ ０ ．９ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕｅ ｏｆ ｔ ｈｅ ｐｉ ｐ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｍｅ ｅ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄａ ｒ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｔ ｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕｍ ｐ ｉ ｐｅ；ＴＩ Ｇ ｗｅ ｌ ｄｉ ｎｇ；ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏｇ ｙ
手工钨极氩弧焊工艺技术
手工钨极氩弧焊工艺技术手工钨极氩弧焊采用氩气为保护气体。
在焊接时钨极与焊件之间产生的电弧热量集中，弧柱温度非常高，电弧非常稳定。
电源种类、极性及焊接电流手工钨极氩弧焊可以使用交流或直流两种电源。
直流正接：直流正接即钨极接弧焊电源的负极，焊件接弧焊电源的正极。
焊接时电子向焊件高速冲击，这样钨极的发热量小，不易过热，因而可以采用较大的焊接电流。
由于焊件的发热量大，因而熔深大，焊缝宽度较窄，生产率高。
同时由于钨极为负极，热电子发射能力强，电弧稳定而集中，因此大多数的金属焊接都采用直流正接。
直流反接：直流反接即钨极接正极，焊件接负极。
焊接时由于钨极受电子高速冲击，钨极温度高，钨极损耗快，寿命短，所以很少采用。
但是它具有一种去除熔池表面氧化膜的作用，通常称为“阴极破碎”现象。
当焊接铝、镁及其合金时，熔池表面会生成一层致密难熔氧化膜，如不及时消除，焊接时会形成未熔合，并使焊缝表面形成皱皮或内部产生气孔、夹渣。
当采用直流反接时，被电离的正离子会高速地冲击作为负极的熔池，使熔池表面的氧化膜被击碎，因而能够得到表面光亮美观、无氧化膜、成形良好的焊缝。
交流电源：交流手工钨极氩弧焊时，当焊件处于负半周时，同样会产生“阴极破碎”现象，可用来焊接铝、镁及其合金等易氧化金属，并且此时的钨极损耗要比直流反接小得多，所以一般选择交流手工钨极氩弧焊来焊接铝、镁及其合金等易氧化金属。
焊接电流：手工钨极氩弧焊需根据焊件的材料与厚度来确定，焊接电流过大易引起咬边、烧穿等缺陷，焊接电流太小易产生未焊透。
焊前清理为了确保手工钨极氩弧焊的质量，对材料表面清理有很高的要求。
在焊接前应严格清除填充焊丝及焊件坡口和坡口两侧表面至少20mm范围内的油污、水分、灰尘、氧化膜等。
否则在焊接过程中将影响电弧的稳定性，产生气孔和未熔合等缺陷。
常用的清理方法如下：1.去除油污、灰尘：可以用有机溶剂擦洗，常用的有机溶剂有汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等。
2.机械清理氧化膜：此方法只适用于焊件。
钛的焊接工艺
钛的焊接工艺钛是一种具有高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温性能的金属材料，因此在航空航天、核工业、化工等领域得到广泛应用。
钛的焊接工艺是将多个钛件通过熔化融合的方式进行连接，以实现构件的制造和组装。
钛的焊接工艺主要包括手工电弧焊、氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
下面将分别介绍这些焊接工艺及其特点。
1. 手工电弧焊手工电弧焊是最常用的一种焊接方法，主要适用于对接焊和角焊。
焊接时，通过电弧的高温作用使工件达到熔化状态，再通过熔化的填充材料填补焊缝。
手工电弧焊的优点是设备简单、成本低，但焊接速度较慢，易产生氧化层和焊接变形。
2. 氩弧焊氩弧焊是将纯钨电极接触钛工件，产生的电弧在惰性气体保护下进行焊接。
氩气具有惰性，可以有效保护焊缝不受氧化，避免气孔和缺陷的产生。
氩弧焊可以分为直流氩弧焊和交流氩弧焊两种。
直流氩弧焊适用于焊接钛合金，交流氩弧焊适用于焊接纯钛。
氩弧焊的优点是焊接速度较快且焊接质量稳定，但设备复杂，需要进行氩气保护。
3. 电子束焊电子束焊是利用高能电子束的热能进行焊接的一种方法。
焊接时，通过电子枪发射高速电子束，将钛工件定向照射，使其局部加热到熔化温度，并通过填充材料填补焊缝。
电子束焊具有焊接速度快、热影响区小、热循环影响低等优点，适用于焊接较厚的钛件和特殊形状的焊缝。
4. 激光焊激光焊是利用高能激光束进行焊接的一种方法。
焊接时，通过高能激光束的照射使钛工件达到熔化温度，并通过填充材料填补焊缝。
激光焊具有焊接速度快、热影响区小、焊缝精度高等优点，适用于焊接薄壁和复杂形状的工件，但设备复杂、设备成本高。
除了上述主要的焊接工艺，钛还可以通过爆炸焊、摩擦焊、等离子焊等方法进行连接。
这些焊接工艺各有特点，可以根据具体的应用需求选择合适的工艺。
总的来说，钛的焊接工艺选择要根据焊接接头形式、焊接材料和工件厚度等因素来确定。
选用合适的焊接工艺能够提高焊接质量和效率，确保焊接接头的可靠性和稳定性，进而保障钛制构件的安全运行。
纯钛的钨极氩弧焊工艺
纯钛的钨极氩弧焊工艺摘要：通过对阀门制造中纯钛阀门的焊接采用钨极氩弧焊的工艺的研究，确定了合理的焊接工艺参数。
工艺评定结果表明，接头性能满足有关技术条件的要求。
关键词：纯钛钨极氩弧焊冷裂纹0 前言钛及钛合金具有优良的耐蚀性、密度小、比强度高（强度极限与密度之比）及较好的耐热性、加工性，因此在化工机械、炼油机械等工业行业得到了广泛的应用。
在阀门的制造中由于阀门工作介质的要求经常会碰到一些钛及钛合金的阀门。
在常温下，钛及钛合金是比较稳定的。
但在焊接过程中，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℃左右钛开始吸收氢，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。
本文对经常用到的TA2（工业纯钛）的焊接工艺在阀门制造中应用的可行性进行了试验研究，并做了相关工艺评定及产品试运用。
1 TA-2材料焊接性分析1.1 焊接接头脆化常温下，钛及钛合金是比较稳定的。
随着温度的升高，钛及钛合金吸收氧、氮及氢的量明显增加，钛从250℃开始吸收氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮。
氧在α钛中的最大溶解度为14.5%（原子），在β钛中为1.8%（原子）；氮分别为7%和2%（原子）。
氮和氧固溶于钛中，使钛晶格畸变，变形抗力提高，强度和硬度增加，塑性和韧性降低。
钛焊缝的含氢量对焊缝冲击性能的影响最为显著。
其原因主要是随着焊缝含氢量的增加，焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。
TiH2的强度很低，故片状或针状TiH2的作用像微型缺口一样，大大降低了焊接接头的冲击性能。
1.2 焊接接头的冷裂纹钛及钛合金对热裂纹不敏感，这主要是因为钛及钛合金含硫、磷杂质少，晶界很少生成低熔点共晶。
另一个原因是钛及钛合金凝固时收缩量小。
钛合金焊接接头的裂纹主要是出现在热影响区的延迟裂纹，这与氢有关。
管道的手工钨极氩弧焊焊接技巧
管道的手工钨极氩弧焊焊接技巧管道的手工钨极氩弧焊操作技巧手工钨极氩弧焊在管道焊接中主要应用在两方面；一方面是大直径管对接的打底层焊接；另一方面主要是小直径管的焊接。
1.管道的钨极氩弧焊打底工艺与操作技巧钨极氩弧焊的操作与焊条电弧焊不同，与气焊有些相似，一般是右手握焊枪，左手握焊丝。
管道焊接时，其焊接方法不限，立向上或立向下均可。
平焊时采用左向焊法，即沿焊接方向，焊丝在前，焊枪在后。
为了送丝方便，不影响焊工视线和防止喷嘴被烧损，钨极应伸出喷嘴端面6～9mm。
钨极端头与熔池表面的距离，即电弧长度应保持2～4mm。
电弧过短，钨极易与焊丝或熔池相碰，造成焊缝表面污染和夹钨缺陷，并破坏电弧的稳定燃烧；电弧过长，则引起电弧飘浮，易产生未焊透缺陷。
为了加强氩气保护效果，喷嘴与焊件应尽量垂直或保持较大的夹角，一般为70°～85°；而焊丝与焊件的夹角则较小，一般为15°～20°。
焊枪与焊丝的相对位置见图2-25。
图2-25 管道钨极氩弧焊时焊枪和焊丝的位置1—焊丝；2—钨极；3—喷嘴；4—熔池；5—焊缝打底层焊缝应具有一定的厚度，对于壁厚≤10mm的管道，其厚度不得小于2～3mm；壁厚≤mm的管道，其厚度不得低于4～5mm。
（1）坡口形式及尺寸。
坡口形式、尺寸、对口间隙对焊缝质量和根部裂纹倾向有很大的影响。
坡口形式及尺寸的选择原则是在尽量缩小焊缝截面积、减小熔敷金属量的前提下，应使焊枪喷嘴在坡口中运弧不受阻碍，焊工视线不会被遮挡，便于各种位置打底焊和以后各层的焊接操作。
常用的坡口形式有V形、U形、双V形和上V下U形四种。
①V形坡口。
适用于厚度为3～15mm的管道，见图2-26。
②U形坡口。
适用于壁厚为15～25mm的管道，见图2-27。
③双V形坡口。
适用于壁厚为15～50mm的管道，见图2-28。
④上V下U形坡口。
适用于壁厚大于25mm的管道，见图2-29。
图2-26 V形坡口图2-27 U形坡口图2-28 双V形坡口图2-29 上V下U形坡口（2）焊接电流、钨极直径和焊丝直径。
钛及钛合金手工钨极氩弧焊焊接参数
钛及钛合金手工钨极氩弧焊焊接参数下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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浅谈施工过程中钛管的焊接
浅谈施工过程中钛管的焊接摘要：现代工程建设对钛管焊接工作提出了更高的要求，在开展具体施工作业时，相关工作人员必须合理优化钛管焊接，确保能够进一步保障钛管焊接质量。
本文分别从准备工作，焊接作业和焊接检验三个方面综合探究钛管焊接作业。
关键词：施工过程中；钛管；焊接引言：在项目施工过程中，钛管焊接是其极其重要的一项工作，对其整体工程建设效果具有一定程度的决定性影响，相关工作人员必须对其加强重视，确保能够更为科学的焊接钛管，有效提升整体焊接效果，为了进一步在施工过程中如何更为科学的焊接钛管，特此展开本次研究。
一、科学完善准备工作在具体焊接钛管之前，首先需要科学完善准备工作，通常情况下，由于焊接过程中局部温度相对较高，而钛在400摄氏度以上容易出现氧化，因此需要科学应用气体保护罩，有效保护焊缝表面，基于此，在具体焊接钛管时，需要对管内管外进行冲氩保护。
在进行保护罩规格选择时，需要深入分析钛的外径，确保保护罩选择的合理性。
在具体进行保护工作时，需要将其分为三个部分，同时开展工作。
其一，利用焊炬喷嘴，对焊后温度超过400摄氏度的焊丝和焊缝进行保护。
其二，应用气体保护罩，对温度达到400摄氏度以上的热影响区和焊缝进行科学保护。
其三，通过管内局部冲氩，对热影响区和焊缝进行科学保护。
在进行钛管预制工作时，对其预制场地具有较高的要求，尽量选择在室内无尘区域焊接钛管，对于钛管坡口需要合理应用机械加工法，同时还需要将表面缺陷，毛刺或氧化膜清除。
二、有效落实焊接作业首先需要进行接头组队，拆下接口位置的白布，使用丙酮对焊丝表面和坡口进行重新清洗，在具体进行钛管组队时，需要注意不留空隙，防止漏气。
在具体进行典范作业时可以选择不在保护罩内，但是必须在管内充氩气，在具体进行碘化过程中，电焊需要将其长度控制到10到15毫米，在此过程中，需要先进行两点点焊，在第三处开始进行焊接。
其次，在具体进行焊接作业时，必须对管内进行充气，为了进一步保障焊接质量，必须确保进氩气端的严密性，避免充氩进气管出现喷射作用吸入空气，在出气端还需要设置排列均匀的排气孔，保证管内氩气始终保持微弱正压，和空气相比较而言，氩气较重，因此需要在出气口，下方设置进气口。
TA2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性的研究(可编辑)
TA2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性的研究TA2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性研究Study on TIG Welding Procedure andReliability of TA2 Commercial PureTitanium Pipe学科专业:材料加工工程研究生:郭靖指导教师:荆洪阳教授天津大学材料学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名: 签字日期: 年月日我是爱天大的! !学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名: 导师签名:签字日期:年月日签字日期:年月日摘要钛及钛合金由于自身优异的综合力学性能、良好的耐腐蚀性而广泛地应用于航空航天、石油化工、船舶工业等领域。
由于钛及钛合金得到了越来越多的重视,工业界对于钛合金的焊接的研究也越来越多。
本研究以直径 50.8 mm、壁厚 4.0 mm的 TA2工业纯钛管为对象,分析了钛合金的焊接性及焊接中的常见问题,制定了合理的手工钨极氩弧焊焊接工艺参数。
第一层焊接参数:焊接电流 80-90 A,焊接电压 8.5-11 V;第二次焊接参数:80-90 A,焊接电压 8.9-11.6 V。
通过焊接工艺试验,明确了合适的坡口设计、焊前清理方法、焊接工艺参数。
并设计了针对钛管焊接的气体保护罩来避免气孔、裂纹等工艺缺陷。
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棒。
参照执行。
（３）焊丝。焊丝成分一般应与母材金属相同，可选用 ＥＲ
表 １ ．１ 焊后检验 （１）外观检查。 ①焊缝外观检查。焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣、咬
边、焊瘤等缺陷存在，不得低于《现场设备、工业管道焊接工 程施工质量验收规范》（ＧＢ５０６８３）关于外观质量Ⅰ级规定的 要求［３］。
（１）氢的影响。氢是气体杂质中对钛的力学性能影响最 严重的因素。这是因为过量的氢溶于钛中，不仅导致气孔，而 且冷却时会以钛的氢化物 （ＴｉＨ２） 的形式沿晶界析出。由于 ＴｉＨ２ 的强度很低，在钛金属中的作用有如微小的缺口或裂 纹，会大大降低钛的冲击韧度，导致所谓的“氢脆”。为防止氢 造成的脆化，焊接时要严格控制氢的来源，尤其要严格限制 母材和焊接接头的含氢量，通常不得超过 ０．０１５％。
③背面保护装置的准备。对于 ＤＮ＜５００ｍｍ 的钛管道来 说，可采用由不锈钢堵板、密封胶皮等组成的临时封堵装置 （见图 ２ 所示）。焊接前，先在管道内隔出不小于 ２００ｍｍ 的空 间，然后再向该空间充入氩气（因氩气比空气重，进气口应装 在下部、出气口则安排在上部），待该区域完全处于氩气的保 护之下时，方可开始施焊。须注意的是：应使管内的氩气呈流 动状态、保持微弱的正压，且持续到焊接完成、焊缝金属冷却 到 ２００℃以下才能停止。如果钛管 ＤＮ≥５００ｍｍ，则应安排焊 接跟罩人员进入管内，拿着保护气罩（可参照辅助保护的拖 罩进行制作，长度不少于 ３００ｍｍ、方便手持即可）对接头的高 温区进行跟踪保护。焊接跟罩人员（宜为焊工）应经相应的培 训，合格后方可上岗。
（１）对口夹具的准备。为了更好地保证组对质量，需要制 作专用的活动对口夹具进行辅助对口（见图 １ 所示）。如此做 法，既可避免组对过程中因使用铁质连接固定板，造成铁离 子对钛管道的污染，也可在组对时通过调节丝杠来保证焊口 同心，防止对口错边现象的产生。
（１—丝杆 ２—钛管） 图 １ 对口夹具示意图
（２）气保护装置的准备。钛管焊接过程中须保护的部位 包括：熔池及其邻近的母材（主保护）、已凝固的高温焊缝金 属和热影响区（辅助保护）、接头的背面（背面保护）等。故应 准备好适用的气保护装置。
①主保护装置的准备。主保护气体由焊枪的喷嘴提供 的。为了增强保护效果并获得稳定的层流气体，喷嘴的直径 要适当加大，通常为 １２～２０ｍｍ；喷嘴首选陶瓷材质，截面宜 为圆柱形。较圆锥形而言，圆柱形喷嘴有一段不变截面的气 流通道，气体的喷出速度均匀，层流厚度较大，保护效果更 好。在不影响可见度和方便填充焊丝的情况下，喷嘴到工件 的距离要适当缩短（一般取 ８～１０ｍｍ），以防气体紊流卷入周
（２）氧和氮的影响。钛金属在高温状态下吸收的氧或氮， 将产生固溶强化，从而导致焊接接头的强度和硬度增加、塑 性和韧性下降。另外，氮和钛会发生剧烈作用，形成脆硬的氮 化钛（ＴｉＮ），它引起的不良后果比氧更为严重。
（３）碳的影响。碳在钛的溶解度范围内（常温下约为 ０．１３％） 时，会使钛的强度提高、塑性下降，但影响程度不如氧、氮显 著；超过溶解度时会析出脆硬的 ＴｉＣ，其数量随碳含量的增高 而增多，焊接时将使接头的塑性迅速下降，在应力作用下容 易产生裂纹。可见，必须严格限制焊件中碳的含量（≤０．１％）。 １．２ 焊接气孔分析
（①—焊接方向；②—焊枪；③—充氩接口；④—拖罩；⑤—钛管； ⑥—不锈钢堵板⑦—进气接口；⑧—焊缝；⑨—密封胶皮；⑩—排气接口）
图 ２ 辅助保护装置及 ＤＮ＜５００ｍｍ 的背面保护装置示意图
２．２ 工艺要求 ２．２．１ 坡口的制备与定位焊
坡口型式及尺寸的制定，以尽量减少焊接层数和填充金 属量为宜。对于壁厚在 ３～１５ｍｍ 之间的，推荐采用单边 Ｖ 型 坡口。钛管的切割和坡口加工，宜采用机械方法。使用角向磨 光机时要选择无铁钛材专用砂轮片；打磨时应间断进行，进 度和力度要适当，不得使钛金属表面因过热而变色，打磨后 表面呈银白色或黄色金属光泽为合格。组对前，应用钿锉或 奥氏体不锈钢丝刷、铣刀等机械方法清除坡口及其两侧不小 于 ５０ｍｍ 范围内的油污、氧化膜、毛刺等杂质；焊接前，还需 使用不含硫的丙酮或乙醇，对经机械清理干净后的表面进行 脱脂处理，待管道表面干燥后及时进行组焊，以减少空气、灰 尘的再次污染。组对时，注意确保内壁平齐，对口错边量符合 规范要求。组对合格后，进行相应的定位焊：定位焊由合格焊 工进行，采用与正式施焊相同的焊接材料及工艺，焊缝长度
参考文献 ［1] 徐初雄. 焊接工艺 500 问 [M]. 北京：机械工业出版社,
2004：227. [2] 陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社,
2006：1156. [3] GB50683-2011.现场设备、工业管道焊接工程施工质量
验收规范[S].
■施工技术
2014 年
浅谈钛管的手工钨极氩弧焊焊接工艺
戴来生 （福建四海建设有限公司，福建 厦门 361009）
摘 要 本文在阐述分析工业纯钛焊接性的基础上，针对工业纯钛高温下易发生化学反应，进而使焊接接头塑 性和韧性降低的问题，从焊前准备、工艺要求、焊后检验及返修等方面予以论述，总结出一套采用手工钨极氩弧焊 施焊方法，保证了钛管的焊接质量。
２ 手工钨极氩弧焊工艺
２．１ 焊前准备 ２．１．１ 预制车间准备
·82·
第 4 期（总第 156 期）
施工技术■
钛管的预制应在洁净的专用场所内进行，施工过程中还要经 常用吸尘器将场所内的灰尘吸干净。预制车间要求布局合 理、设备齐全，一般分成原材料存放区、预制区、半成品堆放 区等三个区。 ２．１．２ 焊工准备
（２）焊接冷裂纹分析。当接头中因氢、氧、氮等杂质含量 较多时，性能会变脆，在焊接应力作用下易出现冷裂纹；其 次，由于熔池和母材金属低温区中的氢会向热影响区扩散， 引起该区域的氢含量增加，致使热影响区可能出现延迟裂 纹。由此可知，为了从根本上降低焊接接头的氢含量，就必须 选用含氢量低的母材和焊接材料。
·83·
■施工技术
2014 年
为 １０～１５ｍｍ，高度不超过壁厚的 ２／３，焊点数不少于 ３ 处；定 ＴＡ－２ 焊丝。焊丝使用前应参照坡口清理方式进行机械清理
位焊缝应杜绝裂纹、气孔、夹渣及氧化变色等缺陷的存在。
和脱脂处理。焊接过程中，应确保焊丝加热端始终处在氩气
２．２．２ 焊接材料的选择
的保护之中，熄弧后焊丝也不能立即暴露在大气中，待焊缝
边的空气。 ②辅助保护装置的准备。已凝固的焊缝金属以及热影响
区在冷却至 ４００℃前也须加以保护。常规做法是在焊枪上加 一个拖罩来提供保护气体（如图 ２ 所示）。拖罩的材质应选用 奥氏体不锈钢或紫铜，规格可按内弧长为 １００～２００ｍｍ、宽度 为 ６０～８０ｍｍ、厚度为 ３０ｍｍ 进行制作。为了减轻拖罩的重 量，可将拖罩制作成月牙形；同时，拖罩气室内设置 ３ 层 １２０ 目的不锈钢丝网或铜丝网，以确保向接头区提供均匀、稳定 的层流保护。
②焊缝表面色泽检查。钛管焊缝表面以呈现银白色金属 光泽为最佳、呈现金黄色金属光泽为次之，两者均为合格。出 现其它色泽的，均视为不合格。
（２）Ｘ 射线检测。由于钛管的接头有延迟裂纹倾向，至少 应在焊接完成 ２４ｈ 后才能进行 Ｘ 射线检测。 ３．２ 返修
对于经外观检查或无损检测不合格的部位，应采用细 锉、不锈钢丝刷或旋转锉等机械方法将其清除；需要补焊的， 按照正式焊接工艺要求进行；同一部位的返修次数不得超过 两次。
钛管、焊接材料等到货后，应组织业主、监理、施工等相 关方的责任人员对其规格、数量、质量以及有关证明文件进 行查验；必要时，还应进行材料的复验。验收合格后，办理相 关的入库手续、分类存放，发放时须做好相应的领用手续。 ２．１．４ 焊接设备
焊机应选用具有高频引弧和电流衰减装置且性能稳定 的直流氩弧焊机。例如：ＷＳ－４００Ｂ 型氩弧焊机。焊机摆放位置 应合理、稳固，电源连接可靠，接地良好。 ２．１．５ 对口夹具和气保护装置的准备
（１）氩气。钛管焊接用的氩气应为一级氩气。还须注意两 脱离保护时一并取出，否则，应将受污染的部位予以裁除。
件事项：一是压力降至 １．０ＭＰａ 时，应停止使用氩气；二是氩
（４）焊接工艺要点。焊接过程中，要做到电源极性采用直
气的输送，应选用环氧基或乙烯基塑料软管，不能采用会吸 流正接；焊枪与工件表面夹角宜为 ７０～８０°、移动要均匀且
本不使用；钍钨极：虽降低了空载电压、增大了许用电流范 保护装置，延时时间为 ３０～６０ｓ；更重要的是，应按规范要求
围，但有微量放射性；铈钨极比钍钨极更易引弧，钨极损耗更 进行焊接工艺评定，严格执行经验证合格的工艺参数。表 １
小，放射性剂量也较低。通过比选，推荐选用 Ф２．４ｍｍ 的铈钨 列出了三种不同规格钛管的工艺参数，壁厚相同或相近的可
气的橡皮软管。
不作摆动；焊丝与工件的夹角保持 １０～１５°；多层多道焊时，
（２）钨极。常用的钨极材料有纯钨极、钍钨极和铈钨极三 层间或道间的温度应低于 １００℃；起弧（使用高频引弧）时，焊
种。纯钨极：要求的空载电压较高、承载电流能力较小，已基 枪提前送气 ３０～６０ｓ。熄弧时，使用电流衰减装置和延时气体
参加施焊的焊工应进行专项技术培训，掌握钛金属的材 料特性、焊接工艺要求和操作要领，并按照《特种设备焊接操 作人员考核细则》要求，取得相应的资格，持证上岗；参加焊 接跟罩人员，同样要具备较强的责任心和丰富的焊接经验 （对于 ＤＮ≥５００ｍｍ 的钛管，可安排一人在管内拿着气保护 罩，对接头的背部进行保护）。 ２．１．３ 材料准备
４ 结语
通过在某化工厂醋酸管线的 ＴＡ２ 钛管施工实践，证明了 采用技术改进后的“钛管手工氩弧焊焊接工艺”进行施焊，焊 缝合格率达到 １００％，一次性 Ｘ 射线探伤合格率大于 ９６％ 。 经总结分析形成的钛管焊接改进工艺已趋于成熟，可以有效 提高工程施工质量。该方法为今后同类工程施工技术的提高 奠定了基础。同时，也有利于培养造就一大批钛管焊接的技 术人才。
１ 焊接性分析
焊接性［１］是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设 计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、 焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。就用于石 油化工设备的工业纯钛而言，主要是指其力学性能和耐腐蚀 性能。 １．１ 焊接接头区脆化分析