1.焊接性分析

    （1）間隙元素沾污引起脆化

    鈦在高溫下有很強的化學活潑性。鈦在300℃以上快速吸氫，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。所以鈦在焊接過程及焊后冷卻過程中若得不到有效保護，必然引起塑性下降，脆性增加。一般鈦材中碳的質量分數控制在0.1%以下。碳超過其溶解度時生成硬而脆的TiC，呈網狀分布，容易引起裂紋。

    （2）熱裂紋

    由于鈦及鈦合金雜質含量少，故不易產生熱裂紋，但如果焊絲質量不合格，特別是焊絲存在裂紋、夾層等缺陷，存在大量雜質時，則可能引起焊接熱裂紋。

    （3）熱影響區可能出現延遲裂紋

    焊接時由于熔池和低溫區母材中的氫向熱影響區擴散，引起熱影響區氫的聚集，在不利的應力條件下會引起裂紋。

    （4）氣孔

    氣孔是焊接鈦及鈦合金時最常見的缺陷。一般有兩類，焊縫中部氣孔和熔合線氣孔。在焊接線能量較大時氣孔一般位于熔合線附近。焊縫氣孔的形成原因主要在于焊接區，特別是由于對接端面被水分、油脂污染所致。

    2.焊接工藝

    （1）焊接方法

    焊接方法采用GTAW，采用直流正接，使用帶有高頻引弧和衰減熄弧裝置的焊機。

    （2）焊接材料

    焊絲的選用應使在正常焊接工藝下的焊縫在焊后狀態的抗拉強度不低于母材退火狀態的標準抗拉強度下限值，焊縫焊后狀態的塑性和耐蝕性能不低于退火狀態下的母材或與母材相當，焊接性能良好，能滿足制造和使用的要求。

    選擇的焊絲為ERTi-2，其化學成份見表1。

    保護氣體的選用：

    焊接用氬氣純度不應低于99.99%，露點不應高于-40℃，當瓶裝氬氣的壓力低于0.981MPa時不宜使用。對焊接熔池及焊接接頭內外表面溫度高于400℃的區域均采用氬氣保護。

    （3）焊前準備

    應采取有效的措施避免在焊接過程中出現鋼與鈦互溶，焊接場地潔凈，避免使用鐵制工具。

    坡口加工，管材切割后，采用砂輪機打磨出坡口，坡口角度為單邊30°±2.5°，鈍邊0.5～1.5mm。加工坡口不允許使母材產生過熱變色。

    坡口及焊絲清理，坡口及其兩側各25mm以內的內外表面進行清理，清理程序如下：磨光機打磨—砂紙輪拋光—丙酮清洗。焊絲也用沾丙酮的海綿擦拭干凈，并仔細的檢查母材坡口附近和焊絲有無裂紋和夾層，如有，清除后再焊接作業。清洗后不能直接進行焊接作業，待坡口端面晾干后方可以作業。如不能及時焊接，應用自粘膠帶及塑料布對坡口予以保護。清理時間到焊接時間不超過2小時，焊工用手套應潔凈，用前須用無水乙醇（或丙酮）清洗，避免將棉質纖維附于焊件表面。

    焊接施工前，應根據焊接工藝評定編制焊接作業指導書，焊工應按指定的焊接作業指導書施焊。

    （4）焊接工藝參數

    焊接時選擇的工藝參數在保證焊縫成形良好的情況下，選用小線能量焊接，層間溫度不得高于200℃，防止高溫時間過長晶粒長大。

    焊接作業均應在氬氣保護下進行：采用焊炬噴嘴保護熔池，焊炬拖罩保護熱態焊縫及近縫區的外表面，管內充氬保護焊縫及近縫區的內表面，具體措施：直徑較大的管子焊接時，管內工作人員戴上防毒面具，手持保護罩對焊接熔池背面進行保護；直徑較小的管子或固定口焊接時，在管子內表面距離坡口150～300mm（根據可操作性取較大值）處采用可溶紙密封，再塞入一團可溶紙防止管內氣壓過大將密封可溶紙破壞，然后充入氬氣將管內空氣排凈。焊接前必須充分預充氬氣，焊后應延時充氬，以使高溫區充分冷卻，防止表面氧化。

    3.焊接操作注意事項

    （1）施焊時，焊絲與焊件間夾角盡量保持最小，基本上不作橫向撥動，當需要擺動時，頻率要低，幅度不要太快，而且送絲要平穩。焊接過程中填充焊絲應始終保持在氬氣的保護之下。熄弧后焊絲不得立即暴露在大氣中，應在焊縫脫離保護時取出。焊絲如被污染、氧化變色時，污染部分應予以切除。

    （2）不得在焊件表面引弧或試驗電弧；焊接中應確保起弧與收弧的質量；收弧時應將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應相互錯開。

    （3）除有特殊要求外，每條焊縫應一次連續焊完，如因故被迫中斷，再焊時必須進行檢查，確認無裂紋后方可繼續施焊。

    （4）如果焊接作業時不慎出現夾鎢時，應停止焊接作業，用磨光機清除鎢點，鎢級端部重新打磨，達到要求后方可重新進行焊接作業，要求與開始焊接作業相同。

    （5）為了減少焊接變形，焊前在接頭坡口間進行定位焊，定位焊應與正式的焊接工藝相同，定位焊的焊縫長度宜為10～15mm，高宜為2～4mm，且不超過壁厚的2/3。定位焊的焊縫不得有裂紋及其它缺陷，定位焊焊縫兩端，宜磨成緩坡形。

    （6）鈦管焊接環境若出現下列情況之一，而未采取防護措施時應停止焊接：風速≥2m/s；相對濕度大于90%；下雨下雪；溫度低于0℃。

    （7）焊縫返修工藝與原焊接工藝相同。同一部位的返修次數不得多于兩次，若需二次返修時，應制定返修措施。經焊接責任工程師批準后進行，并應在施工記錄中注明。

    4.焊接檢驗

    （1）焊工應對焊好的焊道表面進行清理，要求外觀良好。寬度以每邊蓋過坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度符合設計規定，外形平穩過渡。表面質量應符合下列要求：不允許有咬邊、裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在；焊縫余高：當壁厚小于5mm時，為0～1.5mm；當壁厚大于5 mm時，為1～2mm；c焊縫表面錯邊量不應大于壁厚的10%，且不大于1mm。

    （2）底層焊道均應進行滲透檢驗，檢測方法按《壓力容器無損檢測》JB4730執行，以無裂紋和其他任何表面缺陷為合格。

    （3）對每道焊縫表面進行色澤檢查，其顏色的變化就是表面氧化膜在不同溫度下的顏色變化，它們的力學性能也不相同。合格標準見表3。

    注：區別低溫氧化和高溫氧化的方法宜采用酸洗法。經酸洗能除去紫色、藍色者為低溫氧化，除不掉者為高溫氧化，酸洗技術條件見表4。

    注：酸洗后立即用清水沖洗干凈、晾干。

    （4）RT檢驗所有焊道100%RT探傷，檢測方法按《承壓設備無損檢測》JB4730-2005執行。

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責任編輯：龐雪潔

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