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钛管接头焊接时焊缝的处理介绍

文章来源：网上搜集　访问3512次　2016-05-20 09:59:38

    常温下，钛及钛合金是比较稳定的，钛及钛合金作为结构材料有许多优点，如比重小、抗拉强度和屈服强度高，在300~500℃下仍具有足够高的强度，在海水及大多数酸碱盐的介质中均具有优良的抗腐蚀性能，在航空、化工、核工业上日益获得广泛的应用。但随着温度的上升，钛及其合金吸收氢气、氧气和氮气的能力逐渐上升。钛从250 ℃开始吸氢，从400 ℃开始吸氧，从600 ℃开始吸氮。由于钛合金同O2、N2 、H2 的亲和力高，接头中含有这些气体时会使接头变脆，降低钛合金焊接接头的冲击性能、塑性和韧性。钛合金中含有氢时会在热影响区产生延迟裂纹。而当焊缝中含氧、氮量较高时，焊缝或热影响区在较大的焊接应力作用下也会出现裂纹，该裂纹也属于延迟裂纹。因此惰性气体( 或真空室) 保护是非常必要的。由于使用真空室本钱较高，所以一般使用惰性气体保护的方法。保护气体主要有氦气和氩气，由于氦气价格高于氩气，一般来说，对不是特殊要求的钛合金的焊接接头和热影响区，使用高纯氩气进行保护就可以防止氧化。

    钛焊接接头中气孔的产生主要受焊接前的清洁程度和焊接接头的预备以及焊接时间是非的影响，同时还有其他一些因素。尽管表面不清洁导致的吸氢是弧焊接头气孔产生的主要原因，但其他因素如氧气、氮气、二氧化碳以及用作保护的惰性气体均有可能导致气孔的产生。同铝的氧化物一样，钛的氧化物具有吸湿性，很轻易从环境大气中吸收湿气。钛部件同含水( 或含水汽) 的接头进行焊接时就会有气态的氢溶解到接头中，随后在凝固时形成小孔。减少钛焊接接头中气孔的措檀越要有：(1) 钛部件和焊料要干燥。(2) 预备好的焊料建议在48h 内使用完。(3) 待焊钛部件的部位与焊料进行往油脂与清洗，然后进行酸洗。(4) 使用高纯氩气或氦气进行保护。焊材的选择一般是要求焊材的成分与被焊钛材相匹配，但为了改善接头性能，有时也可选用屈服强度低于母材的焊接材料。在AWS A5.16中规定有工业纯钛焊丝的成分与性能，国标中规定的焊丝成分与性能同AWS一致。在确保严格清理干净待焊区域及保护气良好的情况下，采用如表3规范进行焊接，焊材选用与母材等成分的TA2（AWS 为ERTi-2）焊丝，层间温度控制≤100℃，层间清理干净焊缝表面。焊缝保护效果判断：银白色为保护最好；浅黄色为轻微氧化；蓝色表示氧化严重；灰色则为极差，按不合格处理。

    钛管焊缝缺陷是由于钛管焊接时，因氩弧焊枪形成的氩气气体维护层只能维护好焊接熔池不受空气的有害作用，而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用，而处于这种状态的钛管焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮，而空气种含有大量氮和氧。随氧化水平逐步加重，钛管焊缝颜色发生变化及焊缝塑性下降的规律。银白色（无氧化）金黄色（TiO,大约在250℃左右钛开始吸收氢。轻微氧化）蓝色（Ti2O3氧化稍为严重）灰色(TiO2)氧化严重。
1.碳的影响。钛及钛合金是比较稳定的但在焊接过程中，常温下。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℃左右钛开始吸收氢，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，影响焊接质量的极为重要的因素。
2.氮的影响。氮和钛板发生剧作用，700℃以上的高温下。形成脆硬的氮化钛（TiN而且氮与钛形成间隙固溶体时所引起的晶格歪挪程度，比等量的氧引起的后果更为严重，因此，氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。当焊缝含氮量在0.13％以上是焊缝由于过脆而产生裂纹。
3.氢是影响。其主要原因是随缝含氢弹量增加，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。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。
4.氧的影响。焊缝的硬度和抗拉强度明显增加，焊缝含氧量基本上是随氩气中含氧量增加而直线上升的随焊缝含氧量上升。而塑性却显著降低。为了保证焊接接头的性能，焊接过程中应严防焊缝及焊接热影响区发氧化。

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