钛及钛合金焊接工艺探讨_韦生

《钛及钛合金焊接工艺探讨_韦生》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、WeldingTechnologyVol．42No．4Apr.2013·焊工之友·73文章编号：1002－025X(2013)04-0073-03钛及钛合金焊接工艺探讨111222韦生，费东，田雷，徐连勇，韩永典，郭靖（1.海洋石油工程（青岛）有限公司建造公司设计部，山东青岛266520；2.天津大学材料科学与工程学院，天津300072）摘要：钛及钛合金由于具有优异的性能而广泛应用于航空航天、石油化工、船舶工业等领域。本文分析了钛合金的焊接性，综述国内钛合金焊接技术发展现状。关键词：钛及钛合金；焊接性；焊接工艺中图分

2、类号：457.19文献标志码：B与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐蚀性。0简述然而，随着温度的升高，钛及钛合金吸收氧、氮及钛及钛合金由于具有密度小、强度高、耐腐蚀氢的量明显增加，钛从250℃开始吸收氢，从400等优点而广泛应用于航空航天、石油化工、船舶工℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮。氢是影响钛业等领域。钛制设备虽然一次性投资较高，但全寿性能的有害元素之一，它会导致钛的塑性与韧性降命费用较低，经济效益明显。目前，钛合金管材越低，发生氢脆。在冷却时，焊缝中的氢来不及逸出来越多地应用到各个行业，如在石油、化工、

3、能源会产生气孔，故一般要求钛材中氢含量＜0.15％。钛在等工业中，作为海水淡化技术领域的结构材料等。600℃以上与氧、氮化合，使焊接接头的塑性韧性下对于钛及钛合金的焊接性及焊接工艺开发的研究工降，引起气孔和裂纹。钛还极易与碳反应生成脆性作，具有重要的理论意义和工程应用价值。的碳化物，降低塑性并影响焊接工艺可靠性。为了避免上述问题带来的危害，焊接过程中必需妥善保1钛及钛合金焊接性分析护那些受焊接热源影响而温度高于250℃的区域。钛是一种银白色的金属，主要物理性能为：密另外，Fe的存在会严重影响钛的耐腐蚀性能和3度4．5

4、g/cm，熔点1688℃，比热容522J/（kg·K），综合力学性能。铁元素的分布不均匀现象会导致富热导率16J/（m·s·K）。钛密度较小，强度较高，具Fe相区与贫Fe相区的出现，并且由此建立起自发电有良好的塑、韧性。钛有2种晶格结构：882℃以池，产生电偶腐蚀行为；此外，Fe会加速H的吸下为密排六方晶格结构，称为α钛；882℃以上为收，易产生氢致裂纹，造成氢脆破坏。因此，在焊体心立方晶格结构，称为β钛。接钛合金时要重视Fe的污染带来的影响。钛是较难焊接的金属，极易氧化、氮化、脆化。钛的弹性模量较低，焊后很容易产生

5、较大的焊常见的焊接缺陷主要有3种：焊接接头发生脆化、接变形；钛的冷变形回弹能力强，容易给矫形带来焊接接头出现裂纹、焊接接头中产生气孔。困难。因此，在制订焊接工艺时，必须考虑到如何O，N，H，C常作为杂质元素出现在钛合金中，预防焊接变形。这些元素本身以及它们的化合物的出现将会严重影为了避免出现常见的焊接缺陷，同时保证焊缝响钛的力学和耐蚀性能。在常温下，钛及钛合金能的力学性能和耐腐蚀性，在焊接钛时，必须制订合理的焊接工艺，以确保焊接质量。目前焊接钛及钛收稿日期：2012-09-11合金采用最多的方法是钨极氩弧焊，而熔化极

6、氩弧74·焊工之友·焊接技术第42卷第4期2013年4月焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等方法也得到状负极）产生的传热型等离子体。等离子弧焊时，了不同程度地应用。下面简要介绍采用上述几种焊常常通过在氩气中添加5％～7％的氢来避免产生钛的接方法焊接钛及钛合金。氢化物，使用无氢的纯氩气或氩与氦的混合气体来提高电弧的收缩性。但在焊接钛及钛合金时，为了2钛焊接常用的焊接工艺采用小孔法焊接时，可焊钛板厚度为1.5～15mm；当2.1钨极氩弧焊钛板厚度小于1.5mm时，应当采用熔入法试焊，同钨极氩弧焊是焊接钛合金最常用的焊接方法

7、，时加反面成形垫；而板厚在0.5mm以下时，应当采主要用于厚10mm以下钛及钛合金的焊接。TIG焊用微束等离子弧进行焊接才能保证焊接质量。郭必时，焊接设备采用直流氩弧焊机，并且采用直流正新对TC4钛合金的等离子弧焊接工艺进行了研究，接。焊接设备应采用逆变电源、电源衰减装置以及提出了焊接工艺及条件。廖志谦、王忠平对TA5钛高频引弧装置。用于钨极氩弧焊的氩气为一级氩气，合金板材进行了等离子弧焊接工艺研究，利用等离其纯度在99．99％以上，杂质的总质量分数不超过子的小孔效应，实现了厚12mm的TA5钛合金板材0．02％，露

8、点低于-40℃，空气相对湿度不超过5％，的单道焊双面成形，并且提出等离子弧焊接接头的水分含量不大于0．001mg/L。氩气流量的选择，以得强度与母材的相当，塑性、韧性较母材的有所降低。到良好的焊缝表面色泽为准。钛会与氧接触，在表2.4电子束焊面形成一层氧化膜，并且该氧化膜的颜色会随着自电子束焊接目前也越来越多地应用到钛合金板身形成时的温度不同而