钛及钛合金焊接工艺
焊接论文总结范文
随着现代工业的飞速发展，焊接技术作为连接金属或其他材料的重要手段，其应用领域日益广泛。
本文将对近期焊接领域的几篇优秀论文进行总结，以期为焊接技术的发展提供有益的参考。
一、论文一：《钛及钛合金焊接工艺研究与应用》该论文主要研究了钛及钛合金的焊接工艺特点及操作要领。
通过对TC2薄板钛合金化学成分、组织、性能和焊接工艺规范的不断摸索，总结了钛及钛合金的焊接工艺特点及操作要领。
论文指出，钛及钛合金焊接过程中容易出现气孔、裂纹等问题，因此需要严格控制焊接参数，如焊接电流、焊接速度、预热温度等。
此外，论文还简要论述了钨极氩弧焊的原理和工艺特性，以及焊件的焊后质量检测原则。
二、论文二：《全自动焊接技术管理》该论文针对管道全位置自动焊接技术进行了研究。
论文介绍了全位置自动焊接装置的组成，包括焊接小车、行走轨道、自动控制系统等。
论文重点分析了焊接小车的核心部分，如行走机构、送丝机构和焊枪摆动调节机构。
论文指出，全自动焊接技术能够提高焊接质量和劳动生产率，减轻工人的劳动强度。
此外，论文还探讨了全自动焊接技术的应用前景。
三、论文三：《焊接技术的发展趋势》该论文对焊接技术的发展趋势进行了简单阐述。
论文指出，焊接技术以高效、节能、优质为其主要特点，并呈现出以下发展趋势：1. 提高焊接生产率：通过采用自动化、智能化焊接设备，提高焊接速度，降低生产成本。
2. 提高焊接质量：通过优化焊接工艺、控制焊接参数，提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能。
3. 节能减排：研究新型焊接材料、焊接方法，降低焊接过程中的能耗和排放。
4. 智能化焊接：利用物联网、大数据、人工智能等技术，实现焊接过程的智能化管理。
四、总结通过对上述论文的总结，可以看出，焊接技术在不断发展，应用领域日益广泛。
未来，焊接技术将朝着高效、优质、节能、环保、智能化的方向发展。
为了实现这一目标，我们需要不断深入研究焊接工艺、焊接材料、焊接设备，为焊接技术的发展提供有力支持。
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。
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作业人员表2.2 主要作业人员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。
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。
钛及钛合金焊接技术
钛及钛合金焊接技术摘要：随着我国社会生产力的快速发展，我国综合实力得到了显著的提高，科学技术也在发展中得到了不断地完善。
先进的焊接技术是能够降低材料的消耗以及减轻结构质量的有效途径。
本文对钛及钛合金焊接技术，钛及钛合金焊接特点进行了分析。
关键词：钛及钛合金；焊接技术；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。
随着产业结构的变化和科学技术的发展，先进的焊接结构是降低材料消耗、减轻结构质量的有效途径, 各种焊接技术将有着广阔的应用前景。
1.慨况钛及其合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性，在航空、航天、造船、化工等工业部门中得到广泛应用。
钛属于多晶形材料，基本上决定了钛合金焊接时的行为。
适于钛及其合金的焊接方法有很多，但对焊接方法的分类国内外各有差异，把它分为 3 大类：族系法、一元坐标法和二元坐标法。
而最常用的族系法又分为 3 种：熔化焊接、固相焊接及钎焊。
钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等熔化焊接方式在钛及钛合金的焊接中应用广泛，在钛及钛合金的焊接中，钎焊适于焊接受载不大或在常温下工作的接头，对于精密的、微型复杂的及多钎缝的焊件尤其适用。
其他焊接方法如：高频焊、爆炸焊、摩擦焊、扩散焊等随着焊件的具体焊接情况而采用相应地焊接方法。
二、钛及钛合金焊接特点1.钛及钛合金的物理、化学性能。
钛的化学活性强，随着温度的增高，其化学活性也将迅速增大，并在固态下能强烈地吸收各种气体。
例如：将纯钛板加热到300℃时，在钛板表面就会吸附氢气；而加热至400℃时即吸收氧气；600℃吸收氮气。
含有氧、氮、氢等杂质元素的纯钛，焊接接头的强度显著提高，而塑性和韧性急剧下降。
钛的熔化温度高、热容量大、电阻系数大、热导率比铝、铁等金属低，所以钛的焊接熔池具有更高的温度、较大的熔池尺寸，热影响区金属在高温下的停留时间长，因此，易引起焊接接头的过热倾向，使晶粒变得十分粗大，接头的塑性显著降低。
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。
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和保管应按照相关标准规范进行，材料应符合设计要求和施工标准规范的要求。
2.3.1.2钛及钛合金材料的验收应按照GB/T2965《钛及钛合金棒材》和GB/T3621《钛及钛合金板材》的要求进行。
2.3.1.3钛及钛合金焊丝的验收应按照GB/T3623《钛及钛合金焊丝》的要求进行。
2.3.1.4钛及钛合金管的验收应按照GB/T3624《钛及钛合金管》的要求进行。
2.3.1.5钛及钛合金换热器及冷凝器的验收应按照GB/T3625《换热器及冷凝器用钛及钛合金》的要求进行。
2.3.2材料的保管2.3.2.1钛及钛合金材料应分类存放，避免混淆、污染和损坏。
2.3.2.2钛及钛合金材料应存放在干燥、通风、避光、无腐蚀性气体、无尘、无杂物的库房内。
2.3.2.3钛及钛合金材料应按照不同的牌号、规格、批号、质量等级标识，做好记录，保证材料的追溯性。
2.3.2.4钛及钛合金焊丝应存放在密封的内，避免受潮、受热、受污染和受机械损伤。
2.3.2.5焊接用钛及钛合金管应存放在干燥、通风、避光、无尘、无杂物的库房内，避免受潮、受热、受污染和受机械损伤。
2.4设备的检查和准备2.4.1设备检查2.4.1.1焊接设备的检查应按照相关标准规范进行，确保设备完好、可靠、安全。
2.4.1.2焊接设备的接地应符合国家电气安全标准的要求。
2.4.1.3焊接设备的电源电压应符合设备技术要求和使用说明书的要求。
2.4.1.4焊接设备的接线应符合设备技术要求和使用说明书的要求。
2.4.2设备准备2.4.2.1焊接设备的准备应按照焊接工艺指导书的要求进行。
2.4.2.2焊接设备的调试应在空载状态下进行。
2.4.2.3焊接设备的参数应根据焊接工艺指导书的要求进行设置。
2.4.2.4焊接设备的保养和维修应按照设备使用说明书和相关标准规范进行，确保设备的正常运行和安全使用。
2.5环境条件2.5.1施工环境2.5.1.1焊接施工环境应符合相关标准规范的要求，确保施工安全、质量和效率。
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
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。
钛合金的焊接
钛合金的焊接(1)熔化极氩弧焊(MIG焊) 对于钛及钛合金的中、厚板采用MIG焊可以减少焊接层数，提高焊接速度和生产率。
但MIG焊飞溅大，影响焊缝成形和保护效果。
MIG焊一般采用细颗粒过渡，使用焊丝较多，填充金属受污染的可能性大，因此对保护要求比TIG焊更为严格。
TIG焊的拖罩可用于MIG焊，但由于MIG焊焊接速度快，金属的高温区段较长，拖罩应加长，并采用流动水冷却。
MIG焊的焊接材料选择与TIG焊相同，但对气体纯度和焊丝的表面清洁度要求更高。
厚度15~25 mm的板材可选用90˚单面V形坡口。
钛及钛合金MIG焊的工艺参数见表8—26。
表8—26钛及钛合金MIG焊的工艺参数材料焊丝直径/mm 焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/（cm/s-1）坡口形式氩气流量/（L·min-1）焊枪拖罩背面纯钛 1.6 280~300 30~31 1 Y型70˚20 20~30 30~40 TC4 1.6 280~300 31~32 0.8 Y型70˚20 20~30 30~40(2)等离子弧焊等离子弧焊具有能量密度大、穿透力强、效率高等特点，所用气体为氩气，很适合钛及钛合金的焊接。
液态钛的表面张力大、密度小，有利于采用穿透形等离子弧焊工艺，5～15 mm的钛及钛合金板材可一次焊透，并可有效防止气孔的产生。
熔透法等离子弧焊接工艺适合于焊接各种板厚，但一次焊接的厚度较小，3 mm以上的板需要开坡口。
5．焊后热处理钛及钛合金焊接接头在焊后存在很大的焊接残余应力，如果不及时消除，会引起冷裂纹，还会增大接头对应力腐蚀开裂的敏感性，因此焊后须进行热处理。
采用合理的退火规范可完全消除内应力并能保证较高的强度，而且空冷时不产生马氏体或少产生马氏体，故塑性也较好。
为防止工件表面氧化，热处理应在真空或惰性气体中进行。
几种钛及钛合金的焊后热处理工艺参数见表8—27。
表8-27 几种钛及钛合金的焊后热处理工艺参数材料工业纯钛TA7 TC4 TC10 加热温度/℃482~593 533~649 538~593 482~649保温时间/h 0.5~1 1~4 1~2 1~4。
钛及钛合金的焊接工艺方法
钛及钛合金的焊接工艺方法简介钛及钛合金是一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
焊接是钛及钛合金加工中常用的连接方法之一，本文将介绍钛及钛合金的焊接工艺方法。
1. 气体保护电弧焊（GTAW）气体保护电弧焊，又称为TIG焊。
该方法使用惰性气体作为保护气体，将钨熔丝作为电极，通过电弧在焊接部位形成熔池，实现钛及钛合金的焊接。
工艺流程1. 准备工作：清洁焊接部位，去除油污和氧化物。
2. 装配焊接设备：安装惰性气体供应系统和电弧焊机。
3. 调节焊接参数：根据钛及钛合金的厚度和焊接要求，调节电弧电流、气体流量等参数。
4. 开始焊接：将钨极接触焊接部位，通过脚踏开关启动电弧。
同时，用辅助材料（如焊丝）提供补充材料。
5. 焊接结束：焊接完成后，关闭电弧，并进行后续的冷却处理。
优势- 焊接质量高，焊缝外观美观。
- 焊接热输入量小，对焊接材料影响小。
- 钛及钛合金的焊接速度快，适用于大量生产。
2. 电阻焊接电阻焊接是利用电流通过接触部位产生热量，使接触部位熔化并连接在一起的焊接方法。
工艺流程1. 准备工作：清洁焊接部位，确保表面光洁。
2. 调节焊接参数：根据钛及钛合金的厚度和焊接要求，调节电流强度、焊接时间等参数。
3. 开始焊接：将待焊接的两块金属材料夹在电极夹具中，通电使其接触部位产生热量。
同时，用辅助材料（如焊接补偿材料）提供补充材料。
4. 焊接结束：断开电流，冷却焊接部位。
优势- 钛及钛合金的电阻焊接速度快。
- 可以焊接不同材料的组合。
- 适用于大面积焊接和连续焊接。
3. 激光焊接激光焊接利用激光束的高能量将焊接部位加热至熔化温度，实现钛及钛合金的焊接。
工艺流程1. 准备工作：清洁焊接部位，并进行定位和固定。
2. 调节焊接参数：设置激光功率、焦距和扫描速度等参数。
3. 开始焊接：使用激光束扫描焊接部位，将其加热至熔化，并通过辅助材料（如焊丝）提供补充材料。
4. 焊接结束：停止激光焊接，并进行后续的冷却处理。
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。
钛及钛合金的焊接性
钛及钛合金的焊接性简介钛及钛合金是一种具有优异性能的金属材料，其在航空航天、化工、医疗等领域有着广泛的应用。
然而，由于其特殊的化学特性和高熔点，钛及钛合金的焊接性相对较差。
本文将介绍钛及钛合金的焊接性能，包括它们的焊接方法、焊接材料以及焊接工艺参数等方面的内容。
1. 钛及钛合金的化学特性钛及钛合金具有以下化学特性： - 高熔点：钛的熔点约为1668℃，比绝大多数金属材料都要高。
- 强氧化性：钛具有很强的氧化性，容易与空气中的氧发生反应生成氧化钛，从而影响焊接质量。
- 低热导率：钛的热导率较低，导致焊接过程中热量聚集较大，容易产生焊接变形和残余应力。
2. 焊接方法钛及钛合金的焊接方法主要包括以下几种： - 气体保护电弧焊：气体保护电弧焊是一种常用的焊接方法。
在此方法中，钛及钛合金的焊接区域通过惰性气体（如氩气）进行保护，以防止氧与钛反应。
根据电弧是否直接接触工件，气体保护电弧焊可分为两种形式：非等离子弧焊和等离子弧焊。
- 电阻焊接：电阻焊接是一种将两个钛片或钛合金片通过压力和电流形成焊接接头的方法。
该方法适用于薄板材焊接，可以实现高强度、高气密性的焊接。
- 激光焊接：激光焊接是一种高能量密度焊接方法，可以实现高精度且无接触的焊接。
由于激光焊接具有快速加热和冷却的特点，因此可以减少热输入和热影响区域，从而降低焊接变形和残余应力。
3. 焊接材料钛及钛合金的焊接材料包括焊条、焊丝和焊剂。
选择合适的焊接材料对于实现良好的焊接质量至关重要。
- 焊条：钛及钛合金的焊条通常包括钛合金芯材和焊剂。
焊剂在焊接过程中起到保护气氛、清除氧化物和提供容量等作用。
常用的焊条有纯钛焊条和钛合金焊条。
- 焊丝：钛及钛合金的焊丝用于气体保护电弧焊和激光焊接等方法。
焊丝要具有良好的流动性和抗氧化性，并且与基材的化学成分相匹配。
- 焊剂：焊剂在焊接过程中起到清除氧化物、降低熔点和提供容量的作用。
常用的焊剂有钛酸钠、硼酸钠等。
钛合金焊接工艺.pptx
2、钢与钛及其合金的焊接特性
图12所示为铁－钛合金状态图。铁在钛中的溶解度极低，焊接时焊缝 金属中容易形成金属间化合物FeTi、Fe2Ti，使接头金属塑性严重下 降，脆性增加。与不锈钢焊接时，钛还会与Fe、Cr、Ni形成更加复 杂的金属间化合物，使焊缝严重脆化，甚至产生裂纹、气孔。因此， 最好避免采用熔焊方法，尽量采用压焊或钎等方法。
中的固溶体外,还形成了脆性的TiFe 型-金属间化合物,这些相的硬度 达Hv600 ,有的甚至到Hv800～1050 ,致使焊缝发脆,在冷却过程中形 成裂纹,TiFe 型及TiC 等脆性相是导致焊缝开裂的主要原因。
为使钛与铁能焊在一起,必须在焊接过程中避免产生这些脆性相,解决 这个问题的途径可以归纳为以下几种:
焊缝气孔： 氩气、母材、焊丝中O2、N2、H2、CO2、H2O都可以引起气孔 其中H是形成气孔的组要气体。 措施：加强清理（机械清理和化学清理），缩短焊接时间，良好的焊接
工艺等。
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2、钛及钛合金焊接特点
钛及钛合金密度小，强度高，良好的塑性和韧性，足够的抗腐蚀性和 高温强度，最为突出的特点是比强度高。 因而，在石油、化工、航空航天以及原子能工业生产中得到了广泛 应用，尤其是钢+铁的双金属焊接结构应用更为广泛。 因此，对钢与钛焊接的研究更为迫切。
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1、钛合金特点、分类及性能钛合 钛合金：加入Al、稳定相，中性元素Sn、Zr。
加入Al 5％，再结晶温度600 ——800 ，耐热性提高，减少H的敏感性， 过多（7％），Ti3Al相——脆性。
钛合金高温强度高、韧性好，抗氧化能力强，焊接性好，组织稳定， 但加工性比钛合金和＋钛合金差，不同进行热处理强化，只是600 ℃——700 ℃退火消除加工硬化， 500 ℃——600 ℃不完全退火消除焊接 残余应力。
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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。
•进行充分测试和调整，确保焊接质量和效率。
4.焊接环境
•钛及钛合金焊接需要在惰性气体保护下进行，避免氧化和污染。
•控制焊接环境的温度、湿度和风速等因素。
5.焊接后处理
•除渣、退火和表面处理等后处理措施是必不可少的。
•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）。