常溫下，鈦及鈦合金是比較穩(wěn)定的，鈦及鈦合金作為結(jié)構(gòu)材料有許多優(yōu)點，如比重小、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度高，在300~500℃下仍具有足夠高的強(qiáng)度，在海水及大多數(shù)酸堿鹽的介質(zhì)中均具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，在航空、化工、核工業(yè)上日益獲得廣泛的應(yīng)用。但隨著溫度的上升，鈦及其合金吸收氫氣、氧氣和氮氣的能力逐漸上升。鈦從250 ℃開始吸氫，從400 ℃開始吸氧，從600 ℃開始吸氮。由于鈦合金同O2、N2 、H2 的親和力高，接頭中含有這些氣體時會使接頭變脆，降低鈦合金焊接接頭的沖擊性能、塑性和韌性。鈦合金中含有氫時會在熱影響區(qū)產(chǎn)生延遲裂紋。而當(dāng)焊縫中含氧、氮量較高時，焊縫或熱影響區(qū)在較大的焊接應(yīng)力作用下也會出現(xiàn)裂紋，該裂紋也屬于延遲裂紋。因此惰性氣體( 或真空室) 保護(hù)是非常必要的。由于使用真空室本錢較高，所以一般使用惰性氣體保護(hù)的方法。保護(hù)氣體主要有氦氣和氬氣，由于氦氣價格高于氬氣，一般來說，對不是特殊要求的鈦合金的焊接接頭和熱影響區(qū)，使用高純氬氣進(jìn)行保護(hù)就可以防止氧化。

　　大多數(shù)鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進(jìn)行焊接，并且所有的鈦合金均可以使用固態(tài)焊接方法進(jìn)行焊接( 如TIG、MIG 、等離子弧焊、激光和電子束焊接) 。事實上，鈦合金焊接接頭發(fā)生裂紋的傾向性要比玄色金屬( 如鐵合金、鎳合金) 小得多。盡管鈦合金具有如此良好的性質(zhì)和其他一些優(yōu)異的焊接特性，一些工程師們?nèi)匀灰詾殁伜辖鸬暮附邮窍喈?dāng)困難的，主要在于鈦合金焊接對于氣體保護(hù)的要求特別高，一般只有非常專業(yè)的職員才能保證氣體保護(hù)符合要求。實際上，很多焊接手段均可以用來焊接鈦合金。由于在焊接過程中引進(jìn)的空氣的N2 、O2 和含碳物質(zhì)使得鈦合金的熔化焊接頭變脆，因此待焊區(qū)一定要清理干凈并使用惰性氣體保護(hù)。焊接材料基本上也是根據(jù)被焊材料的特性進(jìn)行選取的。鈦合金的焊接性一般根據(jù)焊接接頭的延展性和強(qiáng)度來評價。常見鈦合金的焊接性如表所示。

　　關(guān)于鈦合金的激光焊接目前的應(yīng)用趨勢是越來越廣泛，激光焊接的變形小，生產(chǎn)效率高，而且實現(xiàn)自動化的程度比電子束和TIG 要高。同電子束焊接相比，激光焊不需要真空室等復(fù)雜的設(shè)備，所以激光焊接實用性更強(qiáng)，而且激光焊可以以不同焊接狀態(tài)直接焊接。CO2 激光由于功率大，使用25kW/h 可以一次性焊透20mm厚的鈦板。Nd ： YAG 激光由于可以使用光纖進(jìn)行能量傳輸而使得YAG 的焊接更具靈活性，但由于功率低而使得穿透深度受到限制。激光焊接時輕易產(chǎn)生飛濺，這樣就使得表面不清潔，在不能進(jìn)行焊后處理時一定要特別小心。

　　焊后檢查：對鈦合金焊接部位進(jìn)行目視檢查，主要是為了評估氣體保護(hù)的好壞。當(dāng)表面呈銀白色時，表示氣體保護(hù)非常好；而當(dāng)表面為淺黃色或深黃色，表示鈦合金受到稍微污染，但仍然還是可以接受的；表面為深藍(lán)色，表示污染比較嚴(yán)重，但由于使用工況的不同，有的可以使用；表面為淺藍(lán)色，污染嚴(yán)重，幾乎不可能使用；表面為灰藍(lán)色或灰色時，污染非常嚴(yán)重，不可使用；同樣表面為白色時，污染非常嚴(yán)重，不可用。

　　著色檢測的辦法：硬度測試和渦流檢測可以用來檢測接頭是否含雜質(zhì)，由于含有雜質(zhì)時接頭性質(zhì)會發(fā)生改變，主要表現(xiàn)在含有雜質(zhì)時接頭的硬度和電阻率會明顯變高。便攜式手持硬度測試儀可以原位進(jìn)行測試焊接件的硬度。這一技術(shù)的應(yīng)用可以方便的檢測出焊接質(zhì)量的好壞。一般情況下，鈦合金出現(xiàn)焊接裂紋的情況比較少。然而，有時也會在焊縫或因含雜質(zhì)而產(chǎn)生裂紋。此時，缺陷可以通過著色檢查來發(fā)現(xiàn)，同時此方法對疏松也有一定的效果。必須留意的是，在繼續(xù)進(jìn)行焊接前一定要將著色液清洗干凈。鈦材具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，可用于其它金屬材料難以勝任的高氯離子濃度介質(zhì)下工作的設(shè)備，選材上一般采用加工性能及力學(xué)性能優(yōu)良的工業(yè)純鈦。工業(yè)純鈦中的雜質(zhì)能提高材料的強(qiáng)度，但會使塑性顯著降低，以上3種等級的工業(yè)鈦材隨雜質(zhì)的增多強(qiáng)度依次增加，塑性同時依次下降。與鈦合金相比，純鈦的強(qiáng)度較低，但塑性及韌性較好，特別是低溫沖擊韌性優(yōu)良, 缺點是溫度升高時強(qiáng)度顯著下降，故只能在350℃以下溫度使用，與普通容器用鋼相比，鈦材屈強(qiáng)比較高，塑性韌性相對較差。

　　常溫下鈦材是很穩(wěn)定的，但隨著溫度升高，鈦焊縫吸收氫、氧、氮的能力隨之也明顯上升。試驗研究表明, 鈦材一般從250℃開始就吸收氫、氧、氮，在焊接時，溫度越高，保溫時間越長，焊縫塑性則越差，所以在焊接鈦材時，如采用氬弧焊接，普通的焊槍是不能滿足要求的，因為它不能使焊縫得到有效的保護(hù)，普通焊槍形成的保護(hù)氣只能保護(hù)焊接熔池，對于處于已凝固的高溫區(qū)的焊縫及熱影響區(qū), 不能提供保護(hù)，就會造成高溫焊縫及熱影響區(qū)吸收氫、氧、氮等氣體。氮、氧和氫的侵入均能在焊縫形成間隙固溶體，使焊縫的強(qiáng)度提高，降低焊縫的塑性及韌性，而氫還會顯著降低焊縫的沖擊韌性進(jìn)而使焊接接頭脆化。因此，焊接時要對于400℃以上的高溫區(qū)給予充分的保護(hù)，包括焊縫背面。

　　當(dāng)焊縫氫、氧、氮、碳的含量較高時，焊縫及熱影響區(qū)會變脆，在較大焊接應(yīng)力作用下會出現(xiàn)裂紋，這些裂紋一般是在較低溫度下形成的，產(chǎn)生原因主要與焊接區(qū)氣體的保護(hù)及待焊工件表面的清理有關(guān)。對于鎢極氬弧焊而言，良好的氣體保護(hù)，徹底地清理干凈待焊區(qū)域，即可避免裂紋的產(chǎn)生。鈦材焊接時的氣孔形成原因主要是在保護(hù)氣及母材焊絲中含有的氫、氧、氮、水等雜質(zhì)，工件表面或鈦焊絲上的油脂、氧化物等污染未能清理干凈。所以消除氣孔形成的方法就是要使用較高純度的氬氣進(jìn)行保護(hù)，一般純度要達(dá)到99.99%，并對焊接時400℃ 以上的區(qū)域進(jìn)行充分的保護(hù)，同時焊接前仔細(xì)清理鈦絲、坡口、工件上的油脂等氧化物。

　　鈦焊接接頭中氣孔的產(chǎn)生主要受焊接前的清潔程度和焊接接頭的預(yù)備以及焊接時間是非的影響，同時還有其他一些因素。盡管表面不清潔導(dǎo)致的吸氫是弧焊接頭氣孔產(chǎn)生的主要原因，但其他因素如氧氣、氮氣、二氧化碳以及用作保護(hù)的惰性氣體均有可能導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。同鋁的氧化物一樣，鈦的氧化物具有吸濕性，很輕易從環(huán)境大氣中吸收濕氣。鈦部件同含水( 或含水汽) 的接頭進(jìn)行焊接時就會有氣態(tài)的氫溶解到接頭中，隨后在凝固時形成小孔。減少鈦焊接接頭中氣孔的措檀越要有：

　　( 1) 鈦部件和焊料要干燥。

　　( 2) 預(yù)備好的焊料建議在48h 內(nèi)使用完。

　　( 3) 待焊鈦部件的部位與焊料進(jìn)行往油脂與清洗，然后進(jìn)行酸洗。

　　( 4) 使用高純氬氣或氦氣進(jìn)行保護(hù)。焊材的選擇一般是要求焊材的成分與被焊鈦材相匹配，但為了改善接頭性能，有時也可選用屈服強(qiáng)度低于母材的焊接材料。在AWS A5.16中規(guī)定有工業(yè)純鈦焊絲的成分與性能，國標(biāo)中規(guī)定的焊絲成分與性能同AWS一致。在確保嚴(yán)格清理干凈待焊區(qū)域及保護(hù)氣良好的情況下，采用如表3規(guī)范進(jìn)行焊接，焊材選用與母材等成分的TA2（AWS 為ERTi-2）焊絲，層間溫度控制≤100℃，層間清理干凈焊縫表面。焊縫保護(hù)效果判斷：銀白色為保護(hù)最好；淺黃色為輕微氧化；藍(lán)色表示氧化嚴(yán)重；灰色則為極差，按不合格處理。