钛TA2特性及焊接要点-全面

1.工业纯钛TA2

板材标准号：GB/T3621-2007（钛及钛合金板材），适用于350℃以下工作的零件，虽然强度较低，但由于塑韧性较好，抗腐蚀性能优良，特别是低温冲击性能好，而且可焊性好，它作为一种新兴的有发展前途的有色金属材料，逐渐在石油化工行业中得到越来越广泛的应用。

2.TA2基本特性及焊接特点

2.1物理性能

纯钛TA2在退火状态下抗拉强度值较低，物理性能特点是熔点高、导热性差、比热容、密度比铁低。此外它还具有电阻率较大，线膨胀系数较小等特点。

熔点高、导热性差，焊缝及近缝区容易产生晶粒粗大，引起焊缝塑性及韧性下降，因此焊接时对焊接热输入应严格控制。

2.2.化学性能

钛材的化学性质活泼，易受气体等杂质的污染引起焊接接头脆化，随着温度的升高，钛吸收氧、氮及氢的能力也逐渐上升，加热250℃开始吸收氢，400℃开始吸收氧，600℃开始吸收氮，如纯钛在焊接过程中由于保护不当，引起焊缝中过量含有这些气体元素，一方面焊缝中容易形成气孔等缺陷的产生，另一方面势必引起焊缝强度显著提高，使塑性严重下降焊缝变脆。所以氧、氮、氢是钛的有害元素，因此, 焊接时对熔池及温度超过400℃的焊缝及热影响区（包括熔池背面）都要加以保护。此外碳元素对母材和焊缝性能亦有显著的影响，提高含碳量，塑性明显下降，我国技术条件规定，工业纯钛及钛合金母材含碳量应不大于0.1%，焊缝含碳量应不超过母材含碳量。

3.TA2的焊接工艺

3.1.焊接方法

前面已经分析过，钛材性质非常活泼，采用普通的手工电弧焊等焊接方法并不适用于钛材的焊接，应用最多的应该是钨极氩弧焊。

3.2焊前准备

焊前工件接头附近表面，特别是对接端面必须认真进行机械清理，然后用丙酮或酒精进行擦洗，同样焊丝在用前也必须用丙酮进行脱脂处理。

3.3焊接材料

根据母材化学成分选择与母材同质的焊丝, 氩气纯度不应低于99.99%。

3.4焊接工艺要点

焊接热输入不能太大，防止焊缝晶粒粗大导致焊缝性能下降，焊接过程中加强保护措施, 对处于400℃以上的熔池后部焊缝及热影响区，均应用拖罩进行氩气保护，焊缝背面也应采用相同措施。层间温度尽可能低，最好待前一层焊缝冷却至70℃以下，再焊下一层焊缝，防止过热。焊炬摆动幅度尽量小，防止熔池脱离氩气保护。焊接过程中注意焊接接头颜色的变化, 一般应保证焊接接头焊后成银白色。

4.焊接工艺评定试验

4.1试验前准备

根据材料采购情况及焊接工艺评定试验要求，采用8mm TA2板材进行试验，填充材料采用与母材等质的焊丝ERTA2ELI ,Ф3mm焊丝符合NB/T47018.7-2011《承压设备用焊接材料订货技术条件》第7部分的要求，试板加工坡口尺寸型式如附图所示。

4.2焊接工艺参数及要求

焊前用丙酮清洗坡口两侧50mm范围内的油等污物，保证装配间隙与对口错边量，焊丝用丙酮进行清洗去油脂，焊接时喷嘴气体流量15 ~20L/min，背侧拖罩保护氩气流量20~25L/min，焊接完成后拖罩保护流量20~25L/min，焊接过程中控制

层间温度≤70℃，焊接工艺参数见附表。

附表焊接工艺参数

4.3无损检测

焊后100%RT，符合JB/T4730.2-2005，Ⅰ级合格。

4.4理化试验

焊接接头经过2个拉伸试验和4个弯曲试验, 均符合相关标准的要求。

5.结束语

TA2板材具有良好的可焊性，采用钨极氩弧焊，选择合适的规范，在有可靠的保护条件下，可以得到满意的焊接接头质量。