钛及钛合金焊接工艺分析通用版
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
钛及钛合金焊接方法
钛及钛合金焊接方法1.氙弧焊：氙弧焊是常用的钛及钛合金焊接方法之一，适用于板材和薄壁件的焊接。
该方法利用氙气的高温高能量电弧，将钛材料加热至熔点，通过填充金属焊丝或无填充物的方式进行焊接。
氙弧焊具有操作简单、成本低、焊缝质量高的优点。
2.电弧焊：电弧焊是另一种常见的钛及钛合金焊接方法，适用于较厚的钛合金构件的焊接。
电弧焊的原理是利用电弧产生高温将工件的两个部分熔化并结合。
根据焊接条件，电弧焊可分为手工电弧焊、气体保护电弧焊和等离子弧焊等。
3.激光焊：激光焊是一种高功率激光束对焊件进行加热并熔化的焊接方法，适用于对细小焊缝的高精度要求。
激光焊可以快速加热和冷却，焊缝热影响区较小，避免了材料的变形和裂纹产生，具有高效率、高强度和高质量的特点。
4.电子束焊：电子束焊是利用电子束对工件进行高能量密集的热源处理，将焊件熔化并结合的焊接方法。
电子束焊具有高焊接速度、狭窄的焊缝和小的热影响区等优势，适用于对高质量焊接的要求较高以及对焊接时间和能耗有限制的情况。
除了确认焊接方法外，还应注意以下几点：1.避免氧化：钛及钛合金容易与氧气反应生成氧化物，影响焊接质量。
在焊接过程中，应确保焊接区域与空气隔离，采用惰性气体如氩气或氦气进行保护。
2.确保焊接完整性：钛及钛合金焊接时，应确保焊缝的完整性，避免裂纹和未焊透等问题。
可采用预热、控制焊接速度和冷却等措施，以提高焊接质量。
3.选择适合的焊接材料：钛及钛合金焊接时，可以选择与基材相似或相近的填充材料，以确保焊缝的相容性和良好的焊接连接。
总之，钛及钛合金的焊接方法应根据具体的应用场景和要求进行选择。
通过合理的焊接方法和控制措施，可以确保焊接质量和连接强度，并最大程度地发挥钛及钛合金材料的优势。
钛合金的焊接工艺
钛合金的焊接工艺---钛合金是一种具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能的金属材料，被广泛用于航空航天、船舶和化工等领域。
而在钛合金的应用过程中，焊接工艺是一项关键的工艺活动，它决定了焊接接头的质量和可靠性。
钛合金的焊接方法钛合金的焊接方法包括氩弧焊、电束焊、电阻焊和激光焊等。
其中氩弧焊是最常用的焊接方法，下面将重点介绍。
氩弧焊氩弧焊是一种常见的钛合金焊接方法，其主要特点有：- 使用直流电源供电，焊接电流一般较小。
- 采用惰性气体（如氩气）作为保护气体，以防止焊接区域与空气接触导致氧化和污染。
- 需要使用钨电极作为焊接电极，并通过高频电弧点燃电弧。
- 焊接过程中需要加入钛合金焊条或线作为填充材料。
氩弧焊的优点是焊缝质量高、熔深度大、熔池稳定性好，适用于大部分钛合金的焊接。
然而，氩弧焊也存在一些问题，如焊接速度较慢、焊接变形和残余应力较大等。
其他焊接方法除了氩弧焊，钛合金还可以采用其他焊接方法，如：- 电束焊：利用电子束的高能量进行焊接，适用于薄板焊接和复杂形状的焊接。
- 电阻焊：利用电流通过焊接接触面产生的热量进行焊接，适用于焊接接触面积较小的情况。
- 激光焊：利用激光束的高能量进行焊接，适用于焊接薄板和高精度焊接。
这些焊接方法各有优缺点，选择适合的焊接方法需要综合考虑钛合金材料的性质、焊接要求和焊接设备的可行性等因素。
钛合金焊接的注意事项在进行钛合金焊接时，还需要注意以下事项：1. 防止氧化：钛合金对氧敏感，焊接过程中要采用惰性气体进行保护，避免氧化和污染。
2. 增加预热温度：钛合金的导热性较差，为了提高焊接速度和质量，需要增加预热温度。
3. 控制焊接速度：焊接速度过慢会导致熔深度过大，速度过快会导致熔深度不足，影响焊缝质量。
4. 控制熔深度：合理控制焊接电流和电弧形状，以控制焊接熔深度，避免焊接过热。
5. 防止残余应力：钛合金焊接后易产生残余应力，要进行适当的热处理和冷却措施。
总之，钛合金的焊接工艺是一个复杂而关键的环节，需要综合考虑材料性质、焊接要求和焊接设备等因素来选择合适的焊接方法和参数，并注意采取措施保护焊接区域，以保证焊接质量和可靠性。
钛合金激光焊接工艺分析
为典 型 ， 对其进 行 激光 焊接 性 能分析 ， 并针 对焊接 性 能 开展 激 光 焊接 工 艺分析 ， Ｔ 系列及 其他 类 型钛 对 Ｃ
合 金 激 光 焊 接 加 工 具 有 一 定 现 实指 导 意 义 。 关 键 词 ： 合 金 ； 光 ； 接 ； 艺 分 析 钛 Ｔ ５．
ｃ ｎｃ ｏ ａ ｅ ｆ ｒ ＴＣ ｅ ｉｓ ａ ｈｅ ｙｐｅ ｆ ｔｔ ｎｉ ｓ ｒｅ ｎｄ ｏｔ ｒｔ ｓ ｏ ｉａ ｕｍ ａｓ ｒ ｗｅ ｄｉｇ ｐｒ ｅ ｓ ｌ ｅ ｌ ｎ ｏｃ ｓ ．
Ｋｅ ｒ ｓ Ｔｉ ｎ ｕ ａｌ ｙ，Ｌａ ｅ ，Ｗ ｅ ｄ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｉ ｍ ｌ ａ ｏ ｓｒ ｌ ｉ ｇ，Ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｓ ａ ａｙ ｉ
（ ）
接方 法 一 般 采 用 氩 弧 焊 或 等 离 子 弧 焊 ， ２种 方法 均
性能 较 好 ， ＴＣ 、 ２ ＴＣ 除 Ｉ ＴＣ 、 ７外 ， 他 系 列 均 可 热 其
处理 强 化 ， 削加 工 、 切 压力 加 工 性 能 良好 ， 温强 度 室 高 ， １０ ０ 在 ５ ～５ ０℃具有 良好 的耐热 性ｎ 。 ］ 钛 合 金 的焊 接 方 法 主要 有 钨 极 氩 弧 焊 、 化极 熔
加 工 工 艺
材 料 研 究
钛 合 金 激 光 焊 接 工 艺 分析 ＊
王 中林
（ 汉软 件 工 程 职 业 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ０ ） 武 湖 ３ ２ ５
摘 要 ： 合 金 广泛 应 用 于工业 生 产 ， 钛 ＴＣ 系列钛 合金 是 其 中应 用 最广 的一 种 。 以 ＴＣ 系列钛合 金 作
型钛 合 金 中产量 最 多 、 用 最 广 的一 种 。传 统 的 焊 应
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。
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。
钛及钛合金的钎焊
钛及钛合金的钎焊1 钛及钛合金的钎焊特点1.1 表面氧化物稳定钛对氧的亲和力很大，所以钛及其合金有强烈氧化的倾向。
钎焊时必须防止钛的氧化，并充分去除这层氧化膜。
1.2具有强烈的吸气倾向钛和钛合金在加热过程中会吸收氢和氮。
例如钛从250℃开始强烈地吸氢；400℃时吸氧；600℃时吸氮。
温度愈高，吸气愈猛烈。
吸气的结果，使合金的塑性、韧性急剧下降。
所以，钎焊时要防止加热区的氢化和氮化。
1.3 组织及性能变化a）纯钛在885℃时发生α→β的相变。
加热温度超过该温度，晶粒开始长大，温度愈高，晶粒愈大。
在冷却速度较快的情况下，在室温形成α＇相针状组织，这些组织使钛的塑性下降。
b）α钛合金，如 TA7(Ti-5Al-2.5Sn) 加热到927℃时发生的相变，到1038℃对全部转变为β相。
β相在冷却速度较快情况下同样形成α＇相针状组织。
α钛合金过热的倾向比纯钛小。
c）α+β钛合金，如 TC4(Ti-6Al-4V)，它的淬火温度为 850～950℃，时效温度为 480～550℃。
因此对这种钛合金，高温钎焊温度不宜比淬火温度高出很多，在较低温度下钎焊时，钎焊温度则不宜超过550℃，以免过时效而发生软化现象。
d）总之，钎焊钛及其合金时必须注意钎焊加热温度。
一般说来，钎焊温度不宜超过 950～1000℃，钎焊温度越低，对母材性能的影响也越小。
对淬火时效合金来说，也可以在不超过其时效温度的条件下进行钎焊。
1.4 形成脆性化合物钛与许多金属容易形成脆性化合物，用来钎焊其它金属的钎科一般均能同钛形成化合物，使接头变脆。
因此基本上都不适用于钎焊钛及其合金，使选择钎焊钛用的钎料存在一定的因难。
2 钎料2.1银基钎料a）纯银是最早用来钎焊钛的钎料。
银对钛的润湿性很好。
此时在钎缝的界面区形成金属间化合物 TiAg，与钛及其它金属的金属间化合物相比它不算太脆。
但是其线膨胀系数同钛的线膨张系数相比差别较大，在应力作用下易产生裂纹，故用银钎焊的接头强度不是很高。
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。
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钛及钛合金焊接工艺分析通用版
The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation.
标准/ 权威/ 规范/ 实用
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钛及钛合金焊接工艺分析通用版
使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。
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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。
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