根據(jù)工藝要求及鈦本身良好的性能，在國(guó)內(nèi)很多的化纖工程，特別是在PTA裝置中鈦材管道被廣泛地應(yīng)用。但是鈦在固熔狀態(tài)下250oC開始吸收氫，從400oC開始吸收氧，從600oC開始吸收氮，且隨著溫度的提高，其吸收能力也隨之增強(qiáng)。當(dāng)鈦金屬在吸收了一定數(shù)量的氧、氮、氫等氣體雜質(zhì)之后，其屈服極限和延伸率等力學(xué)性能將急劇下降。因此對(duì)鈦的焊接要求很高，本文對(duì)鈦焊接時(shí)常見的缺陷進(jìn)行分析，制定了合理的焊接工藝，從而提高了鈦管的焊接質(zhì)量，保證了工程質(zhì)量與進(jìn)度。

　　l鈦材管道焊接的缺陷分析

　　1．1 氣體等雜質(zhì)污染傾向分析

　　常溫下工業(yè)純鈦比較穩(wěn)定，與氧生成致密的氧化膜具有高的耐腐性能。但在高溫下其化學(xué)活性急劇增大，具有極強(qiáng)的吸收空氣中氧、氫、氮等雜質(zhì)的能力，降低焊接接頭的塑性和韌性。在熔化狀態(tài)下尤其嚴(yán)重。因此，焊接時(shí)對(duì)溫度超過250cc的焊縫和熱影響金屬(包括熔池背面)都要加以妥善保護(hù)。

　　1．2 粗晶傾向分析

　　由于工業(yè)純鈦的熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱容量小，電阻系數(shù)大，在焊接過程中，液態(tài)熔池金屬具有尺寸大、高溫停留時(shí)間長(zhǎng)和冷卻速度慢等特點(diǎn)。這種情況容易使焊接接頭產(chǎn)生過熱組織，晶粒變得粗大，脆化傾向明顯。

　　1．3 焊接氣孔傾向分析

　　氣孔是較為常見的缺陷。形成的因素很多，也很復(fù)雜，0，、N，、H，、CO?[3H，0都可能引起氣孔。但一般認(rèn)為氫氣是引起氣孔的主要原因，氣孔多集中在熔合線附近，有時(shí)也發(fā)生在焊縫中心線附近。氫在鈦中的溶解度隨溫度升高而降低，在凝固溫度處有躍變。熔池中部比溶池邊緣溫度高，故熔池中部的氫易相熔池邊緣擴(kuò)散富集。防止焊縫氣孔的關(guān)鍵是杜絕有害氣體的一切來源。

　　1．4 焊接裂紋傾向分析

　　由于純鈦中硫、磷、碳等雜質(zhì)很少，低熔點(diǎn)共晶難在晶界出現(xiàn)，而且結(jié)晶溫度區(qū)窄和焊縫凝固時(shí)收縮量小等，所以很少會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。焊接純鈦時(shí)極易受到氧、氫、氮等雜質(zhì)污染，當(dāng)這些雜質(zhì)含量較高時(shí)，焊縫和熱影響性能變脆，在焊接應(yīng)力作用下易產(chǎn)生冷裂紋。其中氫是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因。氫從高溫熔池向較低溫度的熱影響區(qū)擴(kuò)散，當(dāng)該區(qū)氫富集到一定程度將從固溶體中析出TiH。使之脆化；隨著TiH。析出將產(chǎn)生較大的體積變化而引起較大的內(nèi)應(yīng)力。這些因素，促使冷裂紋的生成，而且具有延遲性質(zhì)。

　　2鈦材管道的焊接

　　2．1 根據(jù)對(duì)以上缺陷的分析，在現(xiàn)場(chǎng)一般選擇鎢極氬弧焊，使用電極為鈰鎢極，焊接環(huán)境必須清潔、干凈。現(xiàn)場(chǎng)固定口焊接時(shí)，要求搭設(shè)臨時(shí)防風(fēng)棚。保護(hù)氣體選用純度在>t99．999％以上高純液態(tài)氬氣。在焊接時(shí)采用特殊的保護(hù)裝置一噴嘴加托罩見圖l，氬氣從拖罩中噴出，用以保護(hù)焊接高溫區(qū)域，拖罩的尺寸可根據(jù)焊縫形狀、焊件尺寸和操作方法確定。焊件背面也需采用充氬保護(hù)裝置。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件由于難以實(shí)現(xiàn)良好的保護(hù)，宜在充氬一氦混合氣的箱內(nèi)焊接。

　　2．2 焊前的清理

　　焊接前應(yīng)將焊絲和焊件表面的油污和氧化物清理干凈，以防止焊縫增碳、氧、氫，使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋，并降低焊縫金屬的力學(xué)性能。坡口必須用絞刀和金剛石銼刀處理去氧化膜、毛刺(因毛刺會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔)，用丙酮連同焊絲一塊擦洗干凈。處理完氧化膜的坡口要求4h之內(nèi)焊接，如果4h之內(nèi)沒有施焊，再施焊前必須重新處理氧化膜方能焊接。

　　2．3 鈦管道的焊接操作要點(diǎn)

　　2．3．1 鈦管焊接時(shí)焊縫間隙收縮量相對(duì)較大，坡口間隙要略微增大，坡口間隙宜為4mm，不留鈍邊。封底焊絲宜 2mm，封底焊絲直徑太粗不易掌握。焊絲須酸洗后才可使用，也可用砂紙打磨再用丙酮擦洗后施用。

　　2．3．2 組對(duì)前，焊工必須戴潔凈的手套，嚴(yán)禁用鐵器敲打，鐵的污染會(huì)降低力學(xué)性能和耐腐蝕性能，也不宜用膠皮錘，必要時(shí)可采用木錘。焊縫組對(duì)時(shí)，點(diǎn)固焊不能按點(diǎn)固不銹鋼焊縫一樣坡口兩邊搭橋。點(diǎn)固點(diǎn)要求和正式焊縫一樣，焊縫內(nèi)要求充好氬氣才能點(diǎn)固焊，大口徑管道可以用背面保護(hù)拖罩保護(hù)，點(diǎn)固焊完后，用絞刀將點(diǎn)固點(diǎn)兩側(cè)打出斜坡(或點(diǎn)固點(diǎn)盡量小)，以利接頭，然后用高溫可熔紙貼起。

　　2．3．3焊接時(shí)為防止弧坑縮孔、裂紋，焊接電弧宜用電弧衰減。焊接時(shí)全部采用氬弧焊，如果采用短弧焊，勞動(dòng)量較大，故宜采用長(zhǎng)弧焊接。

　　2．3．4 焊縫封底焊接前，應(yīng)將管內(nèi)空氣置換干凈后，再進(jìn)行焊接。試驗(yàn)管道內(nèi)充氬氣是否合格。可采用加以下辦法，把焊絲頭放在焊縫上用氬弧焊燒一下(注意不要燒到焊縫坡口)，迅速放到管道里面，等冷卻后拿出，焊絲頭銀白色為合格，可以正常焊接，變藍(lán)色為不合格，須剪掉端部才可正常使用。

　　2．3．5 焊縫封底焊時(shí)，由于有保護(hù)氣體托罩，焊槍擺動(dòng)不方便、不靈活，容易出現(xiàn)內(nèi)部焊縫凹陷、兩邊咬邊、未熔合等缺陷。封底焊一般不容易出現(xiàn)塌陷。注意接頭時(shí)一定把接頭處用絞刀絞出斜坡，以利接頭。打底層一般采用仰臉焊位置內(nèi)填絲法，立、平焊部位外填絲方法進(jìn)行施焊。仰臉焊接頭掌握不好，容易出現(xiàn)內(nèi)凹缺陷。焊接接頭時(shí)待出現(xiàn)熔孔后再給送焊絲，前兩滴可多給點(diǎn)焊絲，避免接頭內(nèi)凹，過后按正常焊接。拖罩氣體流量宜為30～40L／min。

　　2．3．6焊接時(shí)焊絲要順著坡口沿著管子的切點(diǎn)，送到熔池的前端，利用熔池的高溫將焊絲熔化。焊槍和焊絲角度要保持好，80。～1D0。為宜，特別是焊絲和管道坡口的傾角不宜太小，否則，焊絲容易和焊縫坡口焊(沾)到一起，不利焊絲送進(jìn)。焊接過程中，焊絲不能與鎢極接觸或直接深入電弧的弧柱區(qū)，否則造成焊縫夾鎢和破壞電弧穩(wěn)定。

　　2．3．7 無論什么位置的焊接，鎢極都要垂直于管子軸心，這樣能更好地控制熔池的大小，而且可使噴嘴、拖罩保護(hù)氣均勻地保護(hù)熔池不被氧化。根據(jù)保護(hù)拖罩長(zhǎng)度情況，焊接長(zhǎng)度一般1 OOmm就應(yīng)停止，等焊縫退去紅色變銀白色后，再繼續(xù)施焊。觀察焊縫顏色時(shí)不要拿開拖罩，也不宜從拖罩前方觀察，觀察時(shí)從拖罩后方為佳。層間溫度要低于50oC，用手摸著焊縫不燙手為宜，最好等焊口冷卻后再焊接第二遍。急時(shí)可用冷風(fēng)吹焊縫，或用濕布擦拭焊縫兩側(cè)，注意不能擦拭焊縫。

　　2．3．8焊接停止收弧時(shí)，要填滿弧坑，焊槍和拖罩氣體延時(shí)保護(hù)，避免焊縫在高溫下被大氣污染，使焊縫成為合格顏色。焊絲端部不能馬上抽離保護(hù)區(qū)，否則，焊絲端部馬上變色氧化，不能再繼續(xù)使用。如再使用時(shí)，要用鉗子剪去氧化端部方能使用。

　　2．3．9 收尾處打磨成斜坡狀，焊至斜坡時(shí)，暫停給絲，先用電弧把斜坡處熔化成熔孔，迅速加焊絲，使焊縫封閉，注意焊到后半圈剩一小半時(shí)，應(yīng)減小內(nèi)部保護(hù)氣體流量，以防止氣壓過大而使焊縫內(nèi)凹。

　　2．3．10 氣體保護(hù)不好，容易出現(xiàn)氣孔，和脆硬組織，發(fā)生脆斷。焊縫和熱影響區(qū)銀白色為最佳，黃色為差，藍(lán)色不合格。

　　3采用以上方法焊接的效果采用以上方法在國(guó)內(nèi)的多套PTA裝置進(jìn)行鈦管道焊接，取得良好的效果，焊IZl外觀多為銀白色，有少量的淡黃色， 一次拍片合格率均在97％以上。