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鈦管接頭焊接時焊縫的處理介紹

文章來源：網上搜集　訪問3112次　2016-05-20 09:59:38

    常溫下，鈦及鈦合金是比較穩定的，鈦及鈦合金作為結構材料有許多優點，如比重小、抗拉強度和屈服強度高，在300~500℃下仍具有足夠高的強度，在海水及大多數酸堿鹽的介質中均具有優良的抗腐蝕性能，在航空、化工、核工業上日益獲得廣泛的應用。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產生延遲裂紋。而當焊縫中含氧、氮量較高時，焊縫或熱影響區在較大的焊接應力作用下也會出現裂紋，該裂紋也屬于延遲裂紋。因此惰性氣體( 或真空室) 保護是非常必要的。由于使用真空室本錢較高，所以一般使用惰性氣體保護的方法。保護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，使用高純氬氣進行保護就可以防止氧化。

    鈦焊接接頭中氣孔的產生主要受焊接前的清潔程度和焊接接頭的預備以及焊接時間是非的影響，同時還有其他一些因素。盡管表面不清潔導致的吸氫是弧焊接頭氣孔產生的主要原因，但其他因素如氧氣、氮氣、二氧化碳以及用作保護的惰性氣體均有可能導致氣孔的產生。同鋁的氧化物一樣，鈦的氧化物具有吸濕性，很輕易從環境大氣中吸收濕氣。鈦部件同含水( 或含水汽) 的接頭進行焊接時就會有氣態的氫溶解到接頭中，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) 預備好的焊料建議在48h 內使用完。(3) 待焊鈦部件的部位與焊料進行往油脂與清洗，然后進行酸洗。(4) 使用高純氬氣或氦氣進行保護。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度低于母材的焊接材料。在AWS A5.16中規定有工業純鈦焊絲的成分與性能，國標中規定的焊絲成分與性能同AWS一致。在確保嚴格清理干凈待焊區域及保護氣良好的情況下，采用如表3規范進行焊接，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。焊縫保護效果判斷：銀白色為保護最好；淺黃色為輕微氧化；藍色表示氧化嚴重；灰色則為極差，按不合格處理。

    鈦管焊縫缺陷是由于鈦管焊接時，因氬弧焊槍形成的氬氣氣體維護層只能維護好焊接熔池不受空氣的有害作用，而對已凝固而處于高溫狀態附近的焊縫及其附近區域則無保護作用，而處于這種狀態的鈦管焊縫及其附近的區域仍有很強的吸收空氣中的氮及氧的能力。從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，而空氣種含有大量氮和氧。隨氧化水平逐步加重，鈦管焊縫顏色發生變化及焊縫塑性下降的規律。銀白色（無氧化）金黃色（TiO,大約在250℃左右鈦開始吸收氫。輕微氧化）藍色（Ti2O3氧化稍為嚴重）灰色(TiO2)氧化嚴重。
1.碳的影響。鈦及鈦合金是比較穩定的但在焊接過程中，常溫下。液態熔滴和熔池金屬具有強烈吸收氫、氧、氮的作用，而且在固態下，這些氣體已與其發生作用。隨著溫度的升高，鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力也隨之明顯上升，大約在250℃左右鈦開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，這些氣體被吸收后，將會直接引起焊接接頭脆化，影響焊接質量的極為重要的因素。
2.氮的影響。氮和鈦板發生劇作用，700℃以上的高溫下。形成脆硬的氮化鈦（TiN而且氮與鈦形成間隙固溶體時所引起的晶格歪挪程度，比等量的氧引起的后果更為嚴重，因此，氮對提高工業純鈦焊縫的抗拉強度、硬度，降低焊縫的塑性性能比氧更為顯著。當焊縫含氮量在0.13％以上是焊縫由于過脆而產生裂紋。
3.氫是影響。其主要原因是隨縫含氫彈量增加，氫是氣體雜質中對鈦的機械性能影響最嚴重的因素。焊縫含氫量變化對焊縫沖擊性能影響最為顯著。焊縫中析出的片狀或針狀TiH2增多。TiH2強度很低，故片狀或針狀衛HiH2作用例以缺口，合沖擊性能顯著降低；焊縫含氫量變化對強度的提高及塑性的降低的作用不很時顯。
4.氧的影響。焊縫的硬度和抗拉強度明顯增加，焊縫含氧量基本上是隨氬氣中含氧量增加而直線上升的隨焊縫含氧量上升。而塑性卻顯著降低。為了保證焊接接頭的性能，焊接過程中應嚴防焊縫及焊接熱影響區發氧化。

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