钛及钛合金焊接工艺分析正式样本
钛及钛合金焊接工艺
钛及钛合金焊接工艺钛及钛合金焊接工艺引言•钛及钛合金是一种广泛应用于航空航天、船舶和汽车等领域的优质材料。
•钛及钛合金的焊接工艺对产品的质量和性能具有重要影响。
优势•钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性和高的强度重量比。
•焊接是钛及钛合金制造中重要的一环，能够将不同构件连接为一个整体。
需要注意的问题1.材料准备•焊接前必须对钛及钛合金进行表面处理，以确保清洁和脱氧。
•需要根据焊接材料的类型和规格选择合适的电极、焊条和气体。
2.焊接方法•常用的钛及钛合金焊接方法包括氩弧焊、电子束焊和激光焊。
•不同的焊接方法适用于不同的应用场景，需要根据具体需求选择合适的方法。
3.焊接参数•焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度和焊接角度等。
•焊接参数的设置直接影响焊接质量和效率，需要进行充分测试和调整。
4.焊接环境•钛及钛合金焊接需要在惰性气体保护下进行，以避免氧化和污染。
•焊接环境的温度、湿度和风速等因素也需要被控制在合适范围内。
5.焊接后处理•焊接完成后，还需要进行后处理，如除渣、退火和表面处理等。
•合适的后处理可以提高焊接接头的强度和外观质量。
结论•钛及钛合金焊接工艺的规范和控制对于确保产品质量和安全性至关重要。
•合理选择焊接方法、调整焊接参数以及正确进行后处理是保证焊接效果的关键。
（文章仅供参考）钛及钛合金焊接工艺引言•钛及钛合金是一种广泛应用于航空航天、船舶和汽车等领域的优质材料。
•钛及钛合金的焊接工艺对产品的质量和性能具有重要影响。
优势•钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性和高的强度重量比。
•焊接是钛及钛合金制造中重要的一环，能够将不同构件连接为一个整体。
需要注意的问题1.材料准备•对钛及钛合金进行表面处理，确保清洁和脱氧。
•选择合适的焊接材料：电极、焊条和气体。
2.焊接方法•氩弧焊：适用于一般焊接需求。
•电子束焊：适用于高精度焊接，但适应范围较窄。
•激光焊：适用于高速焊接和复杂形状的组件。
3.焊接参数•焊接电流、电压、焊接速度和焊接角度等参数需要根据实际情况进行设置。
TC4钛合金焊接工艺分析
≤２ ２～３ ２ ｌ
钛 具 有 高 比 强 度 、 高 温 、 韧 性 、 密 度 、 热 性 耐 高 低 导
能 好 、 宽 的 工 作 温 度 范 围 和 抗 疲 劳 性 好 等 优 点 ， 其 较 尤
是 具 有 优 异 的 抗 腐 蚀 性 能 ， 在 大 多 数 酸 、 、 及 海 能 碱 盐 水 中 不 腐 蚀 。 此 ， 在 国 防 、 空 、 天 、 油 、 工 等 因 钛 航 航 石 化
一
参数 喷嘴孔径／ ｍｍ
钨极直径／ ｍｍ
数值 ３２ ．
５
参 数 填充丝速度 ／（ ｈ ｍ／ ）
填充丝直径 ／ ｍ ｍ
数值 ９ ６
１Ｏ ．
种 活 泼金 属 ， 接 后 出 现 的 突 出问题 是 气 体 等 杂质 焊
污染 而引起 焊接 接头脆 化 、 孔 和裂纹 。 气
１ ２ 等 离子 弧 焊 ．
１３ ．
真 空 电 子 束 焊
应 用 真 空 电 子 束 焊 焊 接 Ｔ ４ 合 金 能 获 得 很 高 的 ｃ钛
接 头质 量 。 为 电子 束 能 量密 度 大 ， 度 极 高 ， 缝深 因 温 焊 宽 比可 达２ ： ， 件 不开坡 口 ， 单边 快 速焊 接厚 达５ ５ １焊 可 ０ ｍｍ 以 上 的 钛 及 钛 合 金 板 ， 能 焊 极 薄 的 焊 件 。 子 束 也 电
Ｆｅ Ｓ ｉ Ｃ Ｎ Ｈ Ｏ
ｌ 化学成分组
Ｔ．Ａ１ Ｖ ｉ ． ６ ４
Ｔｉ
ＡＩ
Ｖ
基 ５ ５～６ ８ ． ． ． ３ ５～４ ５ ．Ｏ ． ５ ． Ｏ ．５ ． ｌ ０ １ ． Ｏ ３ Ｏ １ Ｏ １ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ５ ． ５
钛及钛合金焊接特点及焊接工艺
钛 的化 学性 能很 活泼 ， 在 液 态或 高于 ６ ０ ０ ％ 的 固 态 下极 易 和 氧 、 氮、 氢等元素相互作用 ， 产 生 脆 化 。在 常 温下 ， 由于 表 面氧 化膜 的作用 ， 钛 材 保 持 着 稳定 性 和耐 腐蚀 性 ，但 钛 在 高温 下 特别 是 熔 融
性能 ， 为 了掌握 钛 及钛 合 金 的焊 接工 艺 ， 提 高 焊 接 质量 ， 必须 深入 了解 钛及 钛合 金 的特 点 。
２ ． １焊 接接 头的脆 化
焊接钛及钛合金时 ， 影 响区有时会 出现延迟裂纹 ，
其 主要 原 因是 氢 造成 的 ，氢 脆 及 氢化 物 析 出 时产
形 成 ，但 氢 是钛 及钛 合 金 焊接 中形 成气 孔 的主 要
有效保护的情况下 ， 很容易与氧、 氮、 氢发生反应 ，
生 成 硬度 脆性 较 大 的氧 化 钛 、 二氧 化 钛 ， 空气 中 的 氢 产 生氢 脆 。 因此 ， 在钛 焊 接 时 ， 为保 护 焊缝 热 影 响 区免受 空 气 污染 ，我 们 通 常采 用 的高 纯 度 的惰
主要来源于母材 、 焊丝和油污等 ， 碳在超过溶解度 时析 出硬脆 的碳化钛 ， 使焊缝塑性迅速下降 ， 在焊
接应 力 的作用 下易 产生 裂纹 。
２ ＿ ２焊接 接 头的裂 纹
度小 、 比强度高、 塑韧性好 、 耐热蚀性好 、 可加工性
较 好 等 特点 ， 因 此 广 泛应 用 在航 空航 天 、 化工 、 造
及钛合金 的焊接特 及焊接工艺做一简单介绍。
当焊 缝 中含 有 氧 、 氢、 氮量较多时 ， 焊 缝 和 热 影 响 区性 能 变 脆 ，在 较 大 的焊接 应 力 作 用下 容 易 出 现裂 纹 ， 这 种裂 纹 是在 较低 的温 度下 形 成 的 ， 在
钛及钛合金焊接工艺分析
钛及钛合金焊接工艺分析简介钛及钛合金因其高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能被广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域。
而钛及钛合金的加工难度也因此增加，特别是焊接工艺。
所以，本文将从钛及钛合金的物理特性和化学特性出发，结合常见的钛及钛合金焊接工艺进行分析和总结。
钛及钛合金焊接的物理特性和化学特性物理特性•高熔点：钛的熔点为1668℃，是常见金属中的较高值，高于铁、镍、铜、铝等大多数金属。
•低热导率和热容：钛的热导率和热容都比较低，导致热输入时钛材料温度变化较小，且热输入冷却时间长。
•高线膨胀系数：钛的线膨胀系数高于常见金属，故焊接时应注意热输入焊缝后产生的应力和变形。
•利用率低：钛粉末的比表面积大、氧化能力强，因此在加工过程中容易吸附空气中的氧、氮等气体，形成氧化物，会降低钛粉末的利用率。
•易吸气：在高温下钛及钛合金易吸氧气、氮气、水蒸气等气体，从而会在焊接时造成钛材料的氧化。
•易反应：钛与许多元素及化合物很容易发生化学反应。
例如，钛会与氧、氮、碳、硫、氢、氟等元素發生反应，在焊接时会对焊接区域造成不良影响。
•局部氧化：钛属于活泼向氧化物反应的金属，局部氧化的钛容易发生熔池中的气泡、夹杂、气孔及非金属夹杂物等缺陷，影响焊接质量。
•低松散度：钛及钛合金的密度相对其它金属偏低，故焊接后的焊缝内部板层松散较大，且没有弹性。
常见的钛及钛合金焊接工艺等离子弧焊等离子弧焊是常见的钛及钛合金焊接工艺之一。
该焊接工艺的原理是利用高温等离子体对钛材料表面进行加热并进行加压使之焊接。
等离子弧焊的优点是加热速度快且对钛材料氧化小，但缺点是容易影响焊接材料的附着力。
TIG焊TIG焊（Gas Tungsten Arc Welding）是一种适用于钛以及大多数合金的高质量焊接工艺。
其原理是使用钨极电弧加热钛及钛合金，并通过加入惰性气体形成保护层以保护熔融区域。
该焊接工艺的优点是焊缝质量好，但脆性松散等问题也延长了焊接时间。
离子束焊是采用高速离子束照射工艺对钛及钛合金进行组装或焊接。
TA2的焊接实验
TA2的焊接实验p钛及钛合金很容易受到气体等杂质的污染而产生脆化，造成钛及钛合金焊接接头脆化的主要元素有氧、氮、氢、碳等。
在常温下，如果受到不同程度的影响，尤其是在表面氧化膜的作用下，钛能够保持相对高的温度，形成一定的稳定性和耐腐蚀性，并且，钛在高温条件下，容易形成熔融状态，对气体也有很大的化学活性，特别在温度达到540摄氏度以上的情况下，钛表面就会生成氧化膜，并且相对松散，在温度不断上升的情况下，很容易被空气、水分、油脂等构成污染，使钛与氧、氮、氢的反应速度加快，降低焊接接头的塑性和韧性。
无保护的钛在300℃以上吸氢，600℃以上吸氧，700℃以上吸氮。
1.2 焊接接头裂纹（1）热裂纹：由于钛及钛合金中含硫、磷、碳等杂质较少，很少有低熔点共晶在晶界处生成，而且其结晶温度区间很窄，焊缝凝固时收缩量小，因此，热裂纹敏感性低。
但当母材和焊丝质量不合格，特别是当焊丝有裂纹、夹层等缺陷时，会在夹层和裂纹处积聚大量有害杂质而使焊缝产生热裂纹。
（2）冷裂纹和延迟裂纹倾向：当焊缝中含氧、氢、氮量较多时，焊缝和热影响区的性能变脆，在较大的焊接应力作用下容易出现冷裂纹。
在焊接钛合金时，热影响区有时也会出现延迟裂纹，这种裂纹可以延迟到几个小时、几天甚至几个月后发生。
氢是引起延迟裂纹形成的主要原因，这是由于熔池中的氢和母材金属低温区中的氢向热影响区扩散，引起氢在热影响区的含量增加并析出TiH2，使热影响区脆性增大。
此外，氢化物析出时的体积膨胀会引起较大的组织应力，再加上氢原子的扩散与聚集，最终使得接头形成裂纹。
1.3 焊缝气孔在常见的焊缝气孔中，钛以及钛元素的合金焊接是一种常见的缺陷。
O2、N2、H2、CO2、H2O这些都是引起焊接气孔形成的主要原因。
此外，形成钛合金焊缝形成气孔的影响因素也很多，包括有焊接区的氛围构成等等，以及焊丝、焊件、焊接条件、坡口形式等，但是，其中，氢是构成钛以及钛合金焊接形成气孔的主要影响气体。
钛及钛合金焊接
钛及钛合金的焊接- 压力容器焊工培训教材钛及钛合金的焊接第一节钛及钛合金一、概述钛是一种银白色的有色金属，其主要物理性能到于表1•钛及钛合金的特点是具有较高的比重的强度，良好的塑性，韧性和较高的耐蚀性，尤其是对碱介质, 氯化物，硫化物，硝酸化合物，强腐蚀性气体（氯气、亚硫酸气、硫酸氢）等，具有很高耐蚀性（年腐蚀率在0.13mm以下），因此广泛应用于研究航天工业，化学工业,也用于制造船舶与海洋工程及火电，核电设备中的海水淡化装置及热交换器等.表1 钛与奥氏体不锈钢的物理性能二、钛及钛合金分类钛材分为工业纯钛和n含有稳定化元素的钛合金二大类。
工业屯钛根据其杂质（主要是氧和铁含量，以及由此而引起的强度差别分为TA0 TA1、TA2、TA3 等牌号它具有良好的耐蚀性塑性、韧性、和焊接性主要用作化学工业的耐蚀结构材料。
钛合金按所含稳定化元素形成不同的固熔相，又可分为a型钛合金a + B型钛合金和B型钛合金a型钛合金主要通过加入铝(Al),有的再加入中性元素锰(Sn)等进行固溶强化而形成，例如牌号为TA7 (Ti-5AI-2.5Sn钛合金。
a型钛合金的强度比工业纯钛高，具有良好的耐蚀性和焊接性能。
a + B型钛合金的组织，是以a型钛为与B型钛为基的两相固溶体组织结构。
它的特点是可通过热处理强化而得到高强度，因此，其力学性能可以在较宽的范围内变化，以适应不同的用途。
但是，随着其中的B相比例的提高，使焊接性能变差。
B型钛合金含有较高的B相稳定化元素，在一般的工艺条件下，其组织几乎全为B相，通过时效热处理，B型钛合金强度增高。
单一B相的B型钛合金，具有良好的加工硬化特性，常用作弹簧，销钉等物件，其缺点是低温脆性大，焊接性能差。
三、压力容器用钛及钛合金材料1、钛制焊接压力容器对钛材的要求钛制焊接压力容器，由于其使用制造和检验要求，因此，对用于钛制焊接压力容器的钛及钛合金材料，有它特殊的要求，主要有下列三方面：⑴ 制造容器用钛及钛合金材料应当具有良好的耐蚀性能、力学性能、焊接性能、成形性能及其他工艺性能。
钛及钛合金焊接指南
钛及钛合金焊接指南钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接；广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。
(1)杂质污染引起的脆化由于钛的化学活性大，在焊接热循环的作用下，焊接熔池及高于350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。
钛在300C以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，含碳量较多时，会出现网状TiC脆性相。
以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。
钛表面生成氧化膜的颜色与生产温度有关。
在200℃以下为银白色、300C时为淡黄色400C时为金黄色、500C和600℃时为蓝色和紫色，700 ~900℃为深浅不同的灰色。
可根据表面生成氧化膜的颜色来判断焊接过程未保护区的温度。
(2)焊接相变引起的性能变坏有两种同素异构的晶体结构，882C以上到熔点为体心立方晶格，叫β钛，882C以下为密排六方晶格，叫αo容器用钛中含β稳定元素很少，都是a铁合金。
这些钛在焊接高温下，焊缝及部分热影响区为β晶格，有晶粒急剧长大的倾向。
钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性，因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍，高温热影响区较宽，使焊缝和高温热影响区的β晶粒长大明显，会使焊接接头的塑性下降较多，因而钛焊接时，通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间，减少晶粒长大的程度，缩小高温热影响区，减少塑性下降的影响。
(3)焊接区需采用惰性气体保护在高温下和空气中氧的亲和力非常强，在200℃以上的区域必须采用惰性气体保护，以避免氧化。
钛的弹性模量仅为碳钢的一半，在同样的焊接应力下，钛的焊接变形量会比碳钢大1倍。
因此焊接钛时，一般应用垫板及压板压紧工件，以减小焊接变形量。
(5)易产生气孔气孔是钦焊缝中常见的缺陷。
钛焊接中产生的气孔主要是氢气孔，也有CO气体形成的气孔。
钛及钛合金的焊接
钛及钛合金的焊接一、前言随着我国经济的快速发展，钛合金材料得到广泛应用。
但由于钛合金是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下对氧、氢和氮等气体具有极大的亲和力，特别是在钛焊接过程中，这种能力伴随着焊接温度的升高更为强烈。
实践证明，焊接时如果对钛合金与氧、氢和氮等气体的吸收和溶解不加以控制，无疑会给钛合金焊接接头的施焊过程带来了极大的困难。
二、钛的特性对钛焊接的影响1)氧和氮的影响。
氧和氮间隙固熔于钛中，使钛晶格畸变，变形抗力增加，强度和硬度增加，塑性和韧性却降低，焊缝中含焊氧、氮是不利的，应设法避免。
2)氢的影响。
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。
3)碳的影响。
常温下，碳以间隙形式固溶于钛中，使强度增加，塑性下降，但不如氧、氮明显，碳量超过溶解度时生成硬而脆的TiC，呈网状分布，易产生裂纹，国标规定钛其钛合金中碳含量不得超过0.1%，焊接时，工件及焊丝的油污能增加碳含量，因此焊接时需清理干净。
三、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。
钛及钛合金管道的焊接
钛及钛合金管道的焊接摘要：本文通过对钛及钛合金金属物理化学性质的总结，分析了钛合金的焊接性及其存在的主要缺陷，提出了相应的解决方案，以作为同类型项目的有益参考。
关键词：钛合金；焊接性；焊接工艺钛及钛合金是二十世纪四十年代末开始发展起来的一种优良的工业金属材料，其主要特点是密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温以及良好的低温性能，并且具有某些特殊的物理、化学特性，如超导、记忆、储氢等特殊功能，因此在宇航、航空、化工、石油、冶金、电力、医疗等领域得到了广泛的应用。
我公司承接的美国某化工项目中涉及到大量的钛及钛合金管道的焊接，该项目采用美国ASTM标准，主要包括ASTM B861GR2，GR7和GR12等级别的材料。
其中ASTM B861GR2位纯钛管材，ASTM B861GR7为添加了0.12%到0.25%的钯元素的钛管，ASTM B861GR12为含钼0.3%，含镍0.8%的钛合金。
由于我国钛资源丰富，储量居世界首位，因此所有钛材都从国内采购，按美国ASME IX 标准进行焊接工艺评定和焊接。
由于这是我公司首次焊接上述钛及钛合金管道，没有现成的工艺可用，因此必须从分析钛及钛合金的物理化学性质及其焊接性开始，制定正确完善的焊接工艺，预判其焊接过程中可能出现的缺陷问题并提前制定预防方案，方能保证该项目的顺利进行。
1.钛及其合金的物理化学性质钛的主要物理性能为：密度4.5g/cm3，熔点1688℃，比热容522J/（kg·K），热导率16J/（m·s·K）。
钛有两种结构：882℃以下为密排六方晶格结构，称为α钛；882℃以上为体心立方晶格结构，称为β钛。
钛和常用的奥氏体不锈钢ASTM A312 TP304L的主要物理性能对比如下：从上表可以看出，钛的比强度接近不锈钢的3倍，这让钛材在某些要求强度高、重量轻的领域（如宇航）相对于不锈钢有不可替代的优势。
钛的化学性质活泼，对氧有极高的亲和力。
钛材料的焊接分析
钛材料的焊接分析一、钛材料的特性分析钛及钛合金分类工业纯钛：TA1、TA2、TA3。
钛合金：α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。
钛材性能优异、质量小（密度4.51g/cm3），强度高，耐腐蚀性优良，低温性能好，在海水和大多数酸、碱、盐介质中均有优良的抗腐蚀性能，在尿素生产中，其耐腐蚀性比超低碳奥氏体不锈钢还高10倍。
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、影响钛材焊接质量的因素1.气体杂质对焊缝金属性能的影响钛具有很高的化学活泼性，与空气中的氧、氮有极高的亲和力。
在较低的温度下，钛与氧相互作用生成一层致密的氧化膜，随着温度的提高，氧化膜的厚度随之增厚，超过600℃钛开始吸氧并使氧溶解到钛中。
温度再高，钛的活性就会急剧增加并与氧发生激烈反应而生成钛的氧化物。
钛在300℃以上开始吸氢，在700℃以上开始吸氮。
钛及钛合金的焊接工艺
钛及钛合金的焊接工艺一、常用钛及钛合金及其分类钛是一种活性金属，常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。
钛及钛合金的最大优点是比强度大，综合性能优越。
钛合金首先在航空工业中得到应用，钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能；在化工、海水淡化、电站冷凝器等方面成功应用。
钛及钛合金按其退火态的组织分为α钛合金、β钛合金、α＋β钛合金三类，分别用TA、TB和TC表示。
在压力容器制作中，牌号为TA2的工业纯钛使用居多，使用状态一般为退火态。
二、钛及钛合金的焊接性1、间隙元素沾污引起脆化由于钛的活性强，高温下钛与氧、氮、氢反应速度很快。
氧和氮固溶于钛中，使钛晶格畸变，强度硬度增加，塑性韧性降低；而氢含量增加，焊缝金属的冲击韧性急剧降低，塑性下降较少；碳以间隙形式固溶于钛中，使强度提高，塑性下降，作用不如氮、氧显著，但碳量超过溶解度时，易于引起裂纹，因此钛及钛合金焊接时必须进行有效的保护。
2、焊接相变引起的性能变化对于常用的工业纯钛，其组织为α合金，这类合金的焊接性最好。
在用钨极氩弧焊填加同质焊丝或不加焊丝，在保护良好的条件下焊接接头强度可与母材等强度，接头塑性较差。
焊接接头塑性降低的主要原因有：①焊缝为铸造组织，它比轧制状态塑性低；②焊接时由于导热性差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢，易形成粗晶；③若采用加速冷却，又易产生针状α组织，也会使塑性下降。
3、裂纹由于钛及钛合金中杂质很少，因此很少出现热裂纹，只有当焊丝或母材质量有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，例如选用氢含量低的焊接材料和母材，注意焊前清理，在可能的条件下，焊后进行真空去氢处理等。
4、气孔气孔是钛及钛合金焊接时最常见的焊接缺陷。
在焊接热输入较大时，气孔一般位于熔合线附近；而焊接热输入较小时，气孔则位于焊缝中部。
气孔主要降低焊接接头的疲劳强度，能使疲劳强度降低一半甚至四分之三。
影响气孔的主要因素是焊丝和坡口表面的清洁度，焊丝表面的润滑剂、打磨时残留在坡口表面的磨粒、薄板剪切时形成的粗糙的端面等等都可能使焊缝产生气孔。
钛及钛合金焊接技术应用分析
钛及钛合金焊接技术应用分析摘要：随着我国社会经济的快速发展，以及现代科技的全面进步，钛及钛合金材料在各个领域中的应用越来越广泛。
在规模化、精细化生产加工场景下，钛及钛合金材料的焊接技术十分关键。
文章阐述了钛及钛合金材料的分类及特点，分析了该材料的焊接性问题。
结合实践，针对钛及钛合金焊接技术的具体应用要点进行了探讨，希望能为相关技术研究应用提供参考。
关键词：钛；钛合金；焊接技术前言：近年来，我国社会经济快速发展、社会生产力全面进步，现代科技在各个领域中得到了大量的应用。
钛及钛合金材料作为一种在航天航空、医疗等领域逐步得到广泛应用的材料，其加工工艺与其他材料工艺存在一定的差别。
在如今钛及钛合金应用范围越来越广、加工技术要求越来越高的情况下，有必要针对钛及钛合金的焊接加工技术进行深入的探究。
一、钛及钛合金材料的主要分类及特点钛（Ti）是一种金属化学元素，具有耐腐蚀、强度高、重量轻等特点，在现代工业生产领域中是十分重要的金属材料。
在如今的应用领域中，钛主要有两大类，即α钛和β钛，区分两种类别的关键在于882℃上下，材料晶体结构存在明显差异。
从钛合金材料的角度来讲，其主要可以分为三个大类，即α钛合金、β钛合金以及αβ钛合金材料，目前在我国工业领域中用得比较多的类别为α钛合金材料[1]。
在针对钛及钛合金材料的生产加工中，比较常用的是焊接工艺。
和其他金属材料类似，焊接加工时需要综合对材料特性的研究，对焊接温度、方法进行优化，在不影响钛及钛合金材料物理特性及化学稳定性的基础上，保证焊接质量。
二、钛及钛合金材料焊接技术问题分析（一）焊接塑性及韧性问题和所有金属材料类似，钛及钛合金材料具有很好的塑性，而焊接技术本身就是对金属材料塑性特性的发挥。
如果焊接施工时材料混入气体或其他杂质，很容易导致其金属塑性受到影响。
钛元素的金属活动性位于铝元素和锌元素之间，焊接时连接点的温度大幅度升高，相对较高的金属活动性让材料开始吸收各种气体。
钛及钛合金的焊接-1
钛及钛合金的焊接一钛的十大性能1 密度小,比强度高金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之首。
2、耐腐蚀性能钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。
但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。
这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。
即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。
这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。
介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。
为了提高钛的耐蚀性，研究出氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等表面处理技术，对钛的氧化膜起到了增强保护性作用，获得了所希望的耐腐蚀效果。
针对在硫酸、盐酸、甲胺溶液、高温湿氯气和高温氯化物等生产中对金属材料的需要，开发出钛-钼、钛-钯、钛-钼-镍等一系列耐蚀钛合金。
钛铸件使用了钛-32钼合金，对常发生缝隙腐蚀或点蚀的环境使用了钛-0.3钼-0.8镍合金或钛设备的局部使用了钛-0.2钯合金,均获得了很好的使用效果。
3、耐热性能好新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。
4、耐低温性能好钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。
在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。
5、抗阻尼性能强金属钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。
利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。
6、无磁性、无毒钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相溶性，所以被医疗界采用。
7、抗拉强度与其屈服强度接近钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。
钛及钛合金的焊接
钛及钛合金的焊接本文说尽阐述了钛及钛合金的材料特点及焊接性、并针对钛及钛合金焊接中易产生氧化、裂纹、气孔筹焊接缺陷，进行了焊接性试验。
能过对钛及钛合金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，总结出钛及钛合金焊接工艺特点及操作要领。
一、钛及钛的分类及特点国产工业纯钛有TA1、TA2、TA3三种，其区别在于含氢氧氮杂质的含量不同，这些杂质使工业纯钛强化，但是塑性显著降低。
工业纯钛尽管强度不高，但塑性及韧性优良，尤其是具有良好的低温冲击韧性；同时具有良好的抗腐蚀性能。
所以，这种材料多用于化学工业、石油工业等，实际上多用于350℃以下的工作条件。
根据钛合金退火状态的室温组织，可将钛合金分为三种类型：α型钛合金、(α+β)型钛合金及β型钛合金。
α型钛合金中，应用较多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-AI系合金和TA7、TA8型的Ti+AI+Sn合金。
这种合金室温下，其强度可达到931N/mm2，而且在高温下（500℃以下）性能稳定，可焊性良好。
β型钛合金在我国的应用量较少，其使用范围有待进一步扩大。
二、钛及钛合金的焊接性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。
1.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）氢是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。
钛及钛合金的焊接
钛及钛合金手工TIG焊的工艺参数
板 坡 钨极 焊丝 焊接 焊接 氩气流量/(L/min)
厚 口 直径 直径 层数 电流
/m 形 /mm /mm
/A 主喷嘴 拖罩
背面
m式
喷嘴 孔径
/mm
0． I形 1． 1．0 1
5
5
30～5 8～10 14～16 6～8 10 0
③焊前工件及焊丝应仔细清理。
④根据不同的母材及性能要求，正确选择焊丝规范及焊后 热处理。
⑤施焊时应加强保护：T > 400℃时熔池采用Ar2保护，焊 正面时，背面也要Ar气保护。
1.氩气流量 2.气体保护 3.工艺参数
工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系
焊缝表面颜 温度
色
/℃
保护效 果
银白色 金黄色
2.焊前准备 一.焊前清洗
• 1．机械清理
• 可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，刮削 0.025mm即可去除氧化膜。然后用丙酮、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
• 2．化学清理
• 如果钛板热轧后已经酸洗，存放中又生成新的氧化膜时，可在质量分数 为2％-4％的HF+质量分数为30％-40％的HN03 + H20 溶液中浸泡 15-20min，然后用清水冲洗干净并烘干。
钛及钛合金的焊接工艺
10材控1
李萧
5.3.3钛及钛合金焊接工艺
（1）焊接方法及焊接材料
钛及钛合金的性质活泼，溶解氮、氢、氧的能 力很强，常规的焊条电弧焊、气焊、CO2气体保 护焊不适用于钛及钛合金的焊接。用于钛及钛合 金的主要焊接方法及其特点见表5-37。应用最多 的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，等离子弧焊、 电子束焊、钎焊和扩散焊等也有应用。
钛及钛合金焊接工艺分析示范文本
钛及钛合金焊接工艺分析示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月钛及钛合金焊接工艺分析示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们逐渐对钛合金焊接技术的应用重视起来。
众所周知，钛和钛合金焊接工艺是我们在进行焊接工作中的重点焊接环节，因为钛的比强度相对较高，且钛的耐海水性以及耐低温性也比较高，与此同时，钛也具有无磁透声等和防抗击震动等优点。
本文针对当前钛及钛合金焊接形状，对钛及钛合金具体焊接工艺进行详细分析和阐述，希望为我国焊接行业的发展贡献出一份力量。
广义来讲，钛及钛合金是以建筑结构材料形式产生的，同时由于钛及钛合金密度小以及抗拉强度相对较高等特点现已倍受青睐。
而在300摄氏度到500摄氏度的高温状态下，钛合金金属材料仍具有足够高的强度，并且钛及钛合金具有优良抗腐蚀性，被多用于船只建造。
钛及钛合金焊接工艺特点分析工业纯钛的抗拉强度普遍偏低，要想使得工业纯钛强度达到标准要求，就得对其进行合金元素施加，对工业纯钛进行不同种类元素和不同数量元素的施加会使工业纯钛产生三种不同类型的钛合金。
其中，Ti-230材质的钛合金较为常用，一般加力燃烧室滚动轴承通常是由相应支撑环组件和加强环焊接组件共同构成。
钛及钛合金焊接工艺探讨
钛及钛合金焊接工艺探讨摘要：钛及钛合金的焊接工艺在整个过程中是极其重要的，并且与其应用质量息息相关。
我们必须增加对钛及钛合金的焊接工艺的深入了解，才能够使钛及钛合金焊接工艺的发展更为迅速。
本文就钛及钛合金的焊接工艺进行阐述，希望对其分析可以使钛及钛合金的工艺得到改变，从而使其更好的应用在我们的生活和工业中，为社会做出贡献。
关键词：钛合金；焊接；工艺随着社会的繁荣，科学技术在不断的发展。
而钛及钛合金，因为其特殊的优良的性能，被广泛的应用在各个行业。
钛及钛合金的应用，促进了我国工业的进步，因此，我们不可以忽视，要重点关注它的发展进程。
人们的生活水平在提高，对各方面的要求和标准也在改变，对钛及钛合金的应用合理的优化成为了我们工业发展中必不可少的任务。
想要优化发展，就必须对其各方面的工艺了如指掌，再加以行动改变，才可以更上一层楼。
焊接工艺作为重点工艺，它的进步对提高效率和质量有很大的影响。
更加先进的钛及钛合金焊接工艺可以降低材料用料，还可以减轻构件的质量，其重要性不言而喻。
一、钛及钛合金概述钛，是地壳中一种金属元素，并且在地壳中含量比较多，是可与铁、铝含量相提并论的。
其性能比较优良，密度小，强度高，耐腐蚀能力高，塑性良好。
而钛合金，就是在钛的基础上加入别的元素组合而成的。
而由钛及钛合金制造的，其制造费用比较高，但是总体来说，使用寿命长，使用效率更高，可以体现出明显的经济效益。
二、钛及钛合金焊接工艺2.1焊接材料在钛合金的焊接过程中，要选择合适的材料来进行工作。
没有焊接材料，焊接工作也无法进行，如果选择的材料不适合，可能会达到事倍功半的效果。
一般的来说，焊接材料的成分要与母材料相似。
常用的有TA1、TA2、TA3、TA4、 TA5、TA6、TC4等。
在接头的位置，由于其需要韧性的需求，所以选择低于母材料强度的焊丝，适当的就降低焊接强度。
如果没有合适的材料，可以从母材料中拆取焊丝，来当做焊接材料。
2.2焊接清理焊接前，是必须要经过清理工作的。
22105钛及钛合金焊接施工工艺标准修改稿
22105钛及钛合⾦焊接施⼯⼯艺标准修改稿钛及钛合⾦焊接⼯艺标准QB-CNCEC J22105-20061 适⽤范围本施⼯⼯艺标准适⽤于钛及钛合⾦的⼿⼯钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊和惰性⽓体保护等离⼦焊接。
2 施⼯准备2.1 技术准备2.1.1施⼯技术资料2.1.1.1设计⽂件(施⼯图、材料表、标准图、设计说明及技术规定等)及焊接⼯艺评定。
2.1.2 现⾏施⼯标准规范JB/T4745《钛制焊接容器》GB/T2965《钛及钛合⾦棒材》SH3502《钛管道施⼯及验收规范》GB/T3620.1《钛及钛合⾦牌号和化学成分》GB/T3621《钛及钛合⾦板材》GB/T3623《钛及钛合⾦焊丝》GB/T3624《钛及钛合⾦管》GB/T3625《换热器及冷凝器⽤钛及钛合⾦》GB/T4842《纯氩》《锅炉压⼒容器压⼒管道焊⼯考试与管理规则》2.1.3 施⼯⽅案2.1.3.1焊接施⼯⽅案、焊接⼯艺评定报告、焊接⼯艺指导书钛及钛合⾦材料的焊接⼯艺评定应当按GB50236《现场设备、⼯艺管道焊接⼯程施⼯及验收规范》的要求进⾏，或者按设计要求的标准进⾏评定；依据评定合格的焊接⼯艺编制焊接⼯艺指导书。
2.1.4技术及安全交底⼯号技术员应按要求向所有焊接⼈员进⾏技术及安全交底。
2.1.5焊⼯培训考试2.1.5.1从事钛及钛合⾦材料焊接的焊⼯应进⾏培训和考试，考试包括基本知识和焊接操作技能两部分，基本知识考试合格后才能参加操作技能的考试，考试内容应与焊⼯所从事的⼯作范围相适应。
2.1.5.2钛及钛合⾦焊接的焊⼯考试依据设计⽂件要求进⾏，如设计没有明确规定可以按《锅炉压⼒容器压⼒管道焊⼯考试与管理规则》和GB50236《现场设备、⼯艺管道焊接⼯程施⼯及验收规范》要求进⾏。
2.2 作业⼈员2.3 材料的验收与保管2.3.1.1⼯程材料的验收⑴应由具有材料知识、识别能⼒、实践经验及熟悉规章制度的⼈员管理参与验收。
⑵材料⼊库时，业主、监理、施⼯单位三⽅共同进⾏验收，应检查下列项⽬符合要求⽅可验收：制造⼚合格证及质量证明书核对材质、规格型号、数量外观检查按规定要求做好检查记录2.3.1.2⼯程材料的保管⑴经检验合格的钛材，应按规定尺⼨分别放置在垫⽊上，单独堆放，严禁与钢材混堆和直接接触或碰伤，防⽌污染和腐蚀。
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钛及钛合金焊接工艺分
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随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们逐渐对钛合金焊接技术的应用重视起来。
众所周知，钛和钛合金焊接工艺是我们在进行焊接工作中的重点焊接环节，因为钛的比强度相对较高，且钛的耐海水性以及耐低温性也比较高，与此同时，钛也具有无磁透声等和防抗击震动等优点。
本文针对当前钛及钛合金焊接形状，对钛及钛合金具体焊接工艺进行详细分析和阐述，希望为我国焊接行业的发展贡献出一份力量。
广义来讲，钛及钛合金是以建筑结构材料形式产生的，同时由于钛及钛合金密度小以及抗拉强度相对
较高等特点现已倍受青睐。
而在300摄氏度到500摄氏度的高温状态下，钛合金金属材料仍具有足够高的强度，并且钛及钛合金具有优良抗腐蚀性，被多用于船只建造。
钛及钛合金焊接工艺特点分析
工业纯钛的抗拉强度普遍偏低，要想使得工业纯钛强度达到标准要求，就得对其进行合金元素施加，对工业纯钛进行不同种类元素和不同数量元素的施加会使工业纯钛产生三种不同类型的钛合金。
其中，Ti-230材质的钛合金较为常用，一般加力燃烧室滚动轴承通常是由相应支撑环组件和加强环焊接组件共同构成。
钛及钛合金焊接组织和钛及钛合金相关焊接缺陷详述
2.1.钛及钛合金焊接组织
工业纯钛焊接组织和α钛合金组织二者在常温之下的显示状态为单相，但是二者的冷却速度却存在着很大不同，因为其会根据不同的冷却速度进行锯齿状组织生成和针状组织生成。
机械性能相对于母材而言并不会发生较大变化，并且其具体焊接性能也非常良好。
一般而言，α+β钛合金是从相关β相中加以冷却分解出来的，而在此过程中形成正规马氏体，但α'相数量和α'相形式都是按照钛及钛合金组成和钛及钛合金冷却速度加以进行细节变化的。
我们应该知道，当α' 相有所增加时，钛及钛合金延伸性以及钛及钛合金韧性就会受其影响而降低，此时Ti-6Al-4V 的焊接性能也会有所下降，虽然β稳定元素钒含量已经处在5%以上。
需要强调的是，当马氏体温度低于室内温度时，此时焊接部位始处于亚稳定β相，所以可以确定焊接性能并不会劣化，但是由于元素过多所
造成的影响，延伸性性能会在一定程度上得以降低。
2.2.钛及钛合金焊接缺陷分析
钛及钛合金通常会受到O元素和N元素以及C元素等影响致使污染状况发生且会出现脆化，在常温状态下钛及钛合金的状态比较稳定，但温度升高会对其造成相应影响，同时钛及钛合金对O元素和N元素以及H元素等的吸收能力也不断增强。
Ti会从温度到达250摄氏度时开始实行收氢操作流程，之后当温度达到400摄氏度时便开始收氧，而温度达到600摄氏度时则进行收碳。
焊缝区内比较容易出现裂纹，而裂纹种类主要包括热裂纹和冷裂纹以及延迟裂纹三种，热裂纹产生的主要原因是低熔点共晶在相应晶界的生成几率相对较小，当焊缝凝固时其相关缩量反而会减小。
冷裂纹是指在温度较低状态且焊缝含氧量较高时钛及钛合金回首到焊接应力的影响出现一定数量的裂
缝。
延迟裂纹是指在进行钛合金焊接的过程中受到热影响区作用以至裂纹产生的一种状况。
钛及钛合金焊接工艺和焊接种类分析
3.1.钛及钛合金钨极氩弧焊工艺
一般而言，钨极氩弧焊工艺是在进行钛及钛合金焊接过程中最为常用的一种焊接手段，钨极氩弧焊是连接薄板和链接打底焊中最为适宜的焊接工艺。
此类焊接工艺要求对相关工艺参数进行合理选择，因为只有选择适合焊接工艺的焊接工艺参数，才能在一定程度上提高焊接效率。
钨极氩弧焊工艺主要缺陷就是其焊速相对较慢且焊接过程中焊件会产生变形，此时相应焊缝组织会显得极为粗大。
活性焊剂会对钛及钛合金焊接工作造成不小影响，在同等焊接条件下，焊缝熔深会有所增加，同时焊缝宽度会被减小，此时若降低热输入，那么晶粒尺寸也会降低。
活性剂配方是我
们在焊接过程中所要考虑的重点事项，因为受作用机理不同所影响，种类较好的单作用材料被实施混合后其效果会下降，所以应在进行具体焊接施工的过程中要加大活性剂研发力度。
3.2.钛及钛合金等离子弧焊工艺
众所周知，等离子弧焊工艺的相关焊接范围较窄，并且等离子弧焊的焊接性较差，同时等离子弧焊重复性差的特点会造成等离子弧焊工艺技术发展停滞不前。
我们应该知道，掌握影响钛及钛合金焊接稳定因素和了解钛及钛合金焊接稳定性作用规律是进行焊接工艺施工的首要工作，之后在此基础上运用现代化焊接控制技术以至提高钛及钛合金焊机自动化程度和准确合理控制等离子弧焊精确化程度。
在等离子弧焊工艺中，其接头拉伸性与相应母材性能都比较良好，但是等离子弧焊焊缝冲击韧性却不尽人意，此时β相
和马氏体针状α相二者与等离子焊接接头拉伸性能以及等离子弧焊焊接接头冲击性能都是以相对应形式出现的，但其塑性较低。
3.3.钛及钛合金真空电子束焊工艺
真空电子束焊比较适用于钛及钛合金焊接，因为真空电子束工艺中其焊接冶金质量高并且其焊缝较其他焊接工艺相比较窄，同时焊缝晶粒及热影响区晶粒较为细小，上述因素并不会被空气污染。
但真空电子束焊工艺焊缝中容易出现大量气孔，并且结构尺寸会受到真空室限值，这样就阻碍了大量生产计划和生产流程。
板厚方向深度增加的同时其融合区相应晶粒尺寸会得以减少，但此时显微硬度会增加。
综上所述，在航空行业和化学行业以及造船工业中，钛及钛合金逐渐被广泛应用。
需要注意的是，我
们应该对钛及钛合金的焊接工艺以及相应焊接手段重视起来，因为只有对钛及钛合金实施科学合理焊接施工，才能达到企业的预期使用目的。
此处输入对应的公司或组织名字
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