钛合金氩弧焊技术的特点及要点

  钛合金在焊接时我们常用的焊接方式有:氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊等。 3毫米以下厚度用钨极氩弧焊，3毫米以上用熔化极氩弧焊。氩气纯度不低于99.99﹪，严格控制氩气中空气和水蒸气的含量。 焊前进行除油污、除氧化皮、除氧化膜表面处理。 由于钛及钛合金的化学活性大，易被氧气、氮气、氢气污染，所以不能采用焊条电弧焊、氧乙炔(或氧丙烷等)气焊、C02焊、原子氢焊等方式焊接。

  采用氩弧焊焊接钛合金管道时通常是现场全位置焊接,其难度比不锈钢管焊接高得多,对400℃以上的钛及其合金焊缝区必须要进行保护,因其化学性质特别活泼,很容易吸收有害气体,导致材料性能下降,甚致出现裂纹。所以在焊接时要特别注意以下几个事项:

  1、氩弧焊在焊接钛管及其钛合金管道时,焊材选用基本上以等强原则,找不到合适的焊材时,可采用从母材上切取的方法来解决;而氩气的选用将直接影响焊缝的硬度和韧性,对焊接裂纹的产生也有明显的影响,所以要求选用(特别是纯钛)高纯度氩气(99.99%)。

  2、焊接钛管切割及破口制作应采用冷加工方法,不得使其过热而变色。在坡口内外表面不小于20mm范围内用砂轮或不锈钢丝轮打磨出金属光泽，用刮刀修整坡口的毛刺后再打磨光滑，避免在清洗时挂上布丝。

  3、在钛合金焊接时清洗质量的好坏直接影响到焊接裂纹和气孔的产生，通常先采用酸洗（3%HF＋35%HNO3＋H2O），再用清水冲洗干净，最后烘干，焊前用丙酮或酒精擦拭。清洗后的焊口必须马上焊完，不得超过4h,否则需要重新清洗。清洗时不能使用橡皮手套，应使用白净棉布手套。

  4、钛管钛合金管焊接时焊接区域的保护至关重要，与不锈钢管道焊接相似，但气体保护的要求更加严格，管内充氩要持续到焊接结束，直到焊接区域温度降至350℃以下才可停止；管外正面氩气保护采用大直径的喷嘴，并使用加长拖罩，为了提高保护效果，当焊接结束时，拖罩并没有结束，必须等温度降至200℃以下才能停止送气，取下拖罩。

  钛合金管TIG焊接时的操作手法基本上与不锈钢相似，在保证完全焊透的情况下尽量采用较小的焊接线能量，即快速焊直线运枪和填充焊丝。焊接操作主要注意以下几点：

  1、焊前预先通一段时间进行置换，可采用明火检测法对焊口进行检查，确认管内气体完全是氩气后，再进行焊接。采用短弧焊，不摆动焊枪和焊丝。盖面时即是要摆动，也只是微幅慢速摆动。焊丝端部在焊接过程中不能脱离保护范围，否则焊丝端部会被氧化，如发现焊丝端部已经氧化，须将氧化部分切去后才能使用。停焊后要滞后送气，直至焊接区温度降至300℃以下。焊接时，起弧和收弧点必须在破口内进行不得在母材上起弧和收弧。

  2、送丝的时候不能将焊丝快速地一送一抽填丝，应当慢速均匀地将焊丝往熔池里面送，否则会造成气体紊乱，影响保护效果。焊接时喷嘴和管口的距离在不影响视线的情况下越低越好，角度为75°左右，但又不能钨极与母材相碰而引起夹钨;焊丝与管口的夹角为12°左右。在焊接过程中，必须严格控制层间温度，美韩万一层要等温度降至室温时再继续焊接下一层。胶皮封堵板与管内径之间应有0.5～1mm间隙，在焊接时可起到焊前置换管内空气、焊接过程中释放多余氩气和冷却的作用。焊接时要时刻观测焊缝表面颜色，以银白色为最佳，其次为金黄、紫、蓝、灰、灰白。

  3、焊接环境很重要，施焊现场必须保持干燥和清洁，焊接时的环境温度应控制在18°以上；焊接区域没有穿堂风，焊接熔池和热影响区绝对禁止水、水汽或其他气体渗入，否则一定要有遮挡措施，避免焊缝受到污染而影响焊接质量。总之，要焊好钛及其合金管道，从选焊材、开坡口打磨、清洗烘干、环境措施、气体保护、工艺参数、焊接操作等每个环节都很重要，认真对待，这样才能焊出合格的焊接接头。