
气孔问题。焊接钛及其合金时,经过焊缝RT后经常会发现在熔合线附近产生聚集型气孔。气孔主要为氢气孔。由于氢在钛中的溶解度随温度的升高而降低,焊接时熔合线附近的温度高,会引起氢脱溶而出。如果焊接区周围气氛中的氢分压高,则熔融金属中的氢不容易析出,于是便聚集形成氢气孔。焊接完成后主要通过焊缝外观表面颜色判断焊缝质量的好坏,焊缝表面的颜色主要与氩气保护、破口清洁度等有直接关系。钛管如果在焊接过程中焊缝表面出现蓝色或是青紫色应立即停止焊接,查找原因及时改进焊接措施;如果焊缝表面出现暗灰色应立即停止焊接进行返修,将暗灰色部分全部铲除,重新焊接。

钛合金根据相的组成可分为三类:α合金,(α+β)合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示。α合金含一定量的稳定α相的元素,平衡状态下主要由α相组成。α合金比重小,热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。(α+β)合金含一定量的稳定α相和β相的元素,平衡状态下合金的组织为α相和β相。(α+β)合金有中等强度、并可热处理强化,但焊接性能较差。(α+ β)合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。

钛及其合金具有很强的化学活泼性,当温度超过400℃时即开始与氧、氮、氢及碳发生反应,高于600℃时反应剧烈。钛管商家浅析而氧、氮、氢及碳含量的增加会导致钛及其合金焊缝金属的脆化,所以TA2钛管焊接时的气体保护是关键问题,同时控制焊缝及热影响区的温度,避免因过热产生粗大晶粒、过热组织,导致金属的机械性能降低。钛及钛合金厂家裂纹问题。焊接钛基材料时由于材质的硫、磷杂质含量很少,所以很少会出现热裂纹;但是焊接钛材时很有可能出现冷裂纹且具有延迟现象。精细钛及钛合金主要是由于钛的导热性较差,热量散失慢,容易出现焊缝晶粒粗大;当气体杂质含量较高时,焊接接头的塑性降低,特别是当焊缝中溶解较多的氢时会形成氢脆。

合金元素钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

钛在250℃以上吸氢,400℃以上吸氧,600℃以上吸氮,这些元素的渗入将大大降低钛的力学性能。因此氩气对热态焊缝的保护是焊接接头质量优劣的关键因素。钛材管道的焊接保护都是通过管内通氩,管外用专门的保护罩来进行的。保护罩的形式一般有整罩结构、半罩结构和弯头罩结构。管内充氩保护均采用分段充氩的方法。在焊口的两侧200~300mm的地方,作好密封装置,封好充氩。密封装置采用胶皮和不锈钢夹板封口。出气口采用φ4mm孔径,进气口采用φ8mm孔径,这样可保证将管内空气驱赶干净,达到氩气保护的目的,防止外部空气进入,有利于焊缝成形。进气口应密封严密,防止进氩气时从缝隙处带入空气而导致氩气保护被破坏。对全位置焊接的焊口,充氩比较困难,因为焊口两端距离都较长,还有弯头件等。充氩采用分段充氩方法,在该道焊缝组对前,就将密封垫片(由不锈钢夹板与胶皮组成,充氩管为软胶管,并联一根有一定强度的不锈钢丝)放置在管道内距焊口200~300mm处。待焊缝组对焊接完成后,将密封垫片取出即可。