钛材管道焊接工艺的分析

　　根据技术要求和钛本身的良好性能，国内许多化纤工程，特别是PTA装置广泛应用钛材管道。但钛在固熔状态下250度开始吸收氢气，400度开始吸收氧气，600度开始吸收氮气，而且随着温度的提高，其吸收能力也随之提高。钛金属吸收一定数量的氧、氮、氢等气体杂质后，屈服极限和伸长率等力学性能急剧下降。因此，钛的焊接要求很高，本文分析了钛焊接时常见的缺陷，制定了合理的焊接技术，提高了钛管的焊接质量，保证了工程质量和进度。

　　钛材管焊接缺陷分析。

　　1.1气体等杂质污染趋势分析。

　　常温下工业纯钛相对稳定，与氧生成致密的氧化膜具有较高的耐腐蚀性。但是，在高温下其化学活性急剧增大，具有吸收空气中氧、氢、氮等杂质的能力，降低焊接接头的塑性和韧性。熔化状态下特别严重。因此，焊接时应妥善保护温度超过250度的焊接和热影响金属(包括熔池背面)。

　　1.2粗晶趋势分析。

　　由于工业纯钛熔点高、导热性差、导热系数低、热容量小、阻力系数大，因此在焊接过程中，液态熔池金属具有尺寸大、高温停留时间长、冷却速度慢等特点。这种情况容易使焊接接头产生过热组织，晶粒粗大，脆化倾向明显。

　　1.3焊缝开裂趋势分析。

　　由于纯钛中硫、磷、碳等杂质较少，低熔点共晶在晶界难以出现，而且晶体温度区狭窄和焊缝凝固时收缩量小等，很少产生热裂纹。焊接纯钛时容易受氧、氢、氮等杂质污染，这些杂质含量高时，焊接和热影响性能脆化，焊接应力容易产生冷裂纹。其中氢气是产生冷裂纹的主要原因。氢气从高温熔池扩散到低温热影响区域，该区域的氢气在一定程度上从固溶体中分析TiH。脆化的TiH。分析会产生较大的体积变化，引起较大的内应力。这些因素促进了冷裂纹的生成，具有延迟性质。

　　2钛材料管道的焊接。

　　2.1根据以上缺陷的分析，现场一般选择钨极电弧焊接，使用电极为e钨极，焊接环境清洁干净。现场固定口焊接时，要求设置临时防风棚。保护气体选择纯度在>99.999%以上的高纯度液体氩气。焊接时采用特殊保护装置在喷嘴上安装托盘，氩气从托盘上喷出，保护焊接高温区域，托盘的尺寸可根据焊接形状、焊接件的尺寸和操作方法决定。焊接物的背面也需要充电氩保护装置。结构复杂的焊接件很难实现良好的保护，所以最好在充电氩一氦混合气的箱子里焊接。

　　2.2焊接前的清扫。

　　焊前应清理焊丝和焊件表面的油污和氧化物，防止焊接碳、氧、氢增加，使焊接产生气孔和裂纹，降低焊接金属的力学性能。坡口必须用绞车和钻石锉刀处理氧化膜、毛刺(毛刺产生气孔)，用丙酮和焊丝一起擦拭。处理完氧化膜的坡口要求在4小时内焊接，如果在4小时内不焊接，焊接前必须重新处理氧化膜才能焊接。

　　2.3钛管的焊接操作要点。

　　2.3.1钛管焊接时焊缝间隙收缩量相对较大，坡口间隙略大，坡口间隙4mm，不留钝边。封底焊丝为2mm，封底焊丝直径过粗难以把握。焊丝必须酸洗才能使用，也可以用砂纸磨光，用丙酮擦拭后使用。

　　2.3.2组对前，焊工应戴清洁手套，严禁用铁器敲击，铁污染降低力学性能和耐腐蚀性能，不宜用胶锤，必要时可采用木锤。焊接组正确时，点固定焊接不能像点固定不锈钢焊接一样在坡口两侧搭桥。点固点要求与正式焊接相同，焊接内要求充满氩气才能点固点焊接，大口径管道可以用背面保护拖把保护，点固点焊接结束后，用绞车将点固点两侧打出斜坡(或点固点尽量小)，利用接头，用高温粘贴

　　2.3.3焊接时，为了防止弧坑收缩、裂纹，焊接弧应用弧衰减。焊接时全部采用弧焊，采用短弧焊，劳动量大，应采用长弧焊。

　　2.3.4焊接底部焊接前，更换管内空气后再进行焊接。试管内充氩气是否合格。采用以下方法，将焊接头放在焊接上用弧焊(请注意不要烧到焊接坡口)，立即放入配管中，冷却后取出，焊接头银白色合格，正常焊接，蓝色不合格，切断端部才能正常使用。

　　2.3.5焊接封底焊接时，有保护气体罩，焊枪摆动不方便，不灵活，容易出现内部焊接凹陷、两侧咬合、未熔合等缺陷。封底焊一般不易塌陷。请注意接头时，请务必用绞车绞出接头，以利用接头。底层一般采用仰面焊接位置内填充法，立、平焊部位外填充法进行焊接。仰面焊接头掌握不好，容易出现凹陷缺陷。焊接接头出现熔孔后送焊丝，前两滴多给焊丝，避免接头凹陷，然后正常焊接。拖把气体流量应为30~40L/min。

　　2.3.6任何位置的焊接，钨极垂直于管轴心，能够更好地控制熔融池的大小，使喷嘴、拖把保护气均匀地保护熔融池不氧化。根据保护拖把的长度，焊接长度一般停止100mm，焊接变红变白后继续焊接。观察焊接颜色时，不要打开拖把，也不要从拖把前观察，观察时最好从拖把后观察。层间温度在50度以下，最好用手触摸焊接，不要烫手。最好在焊接口冷却后再焊接。紧急情况下，可以用冷风吹焊接，或者用湿布擦拭焊接两侧，注意不要擦拭焊接。

　　2.3.7当焊接停止收弧时，应填充弧坑，并延迟保护焊枪和拖盖气体，以免焊接在高温下被大气污染，使焊接成为合格的颜色。焊丝端部不能立即抽离保护区，否则焊丝端部不能立即变色氧化，继续使用。再利用时，用钳子切除氧化端部使用。

　　2.3.8尾部磨成斜面状，焊接到斜面时，暂停给线，首先用电弧将斜面熔化为熔孔，迅速加入焊丝，关闭焊接，注意焊接到后半部分留下一小半时，减少内部保护气体流量，防止气压过大，使焊接凹陷。

　　2.3.9气体保护不好，气孔容易出现，硬组织脆弱。焊缝和热影响区银白色最好，黄色差，蓝色不合格。

　　3采用以上方法焊接的效果采用以上方法在国内多套PTA装置进行钛管焊接，取得良好效果，焊IZl外观多为银白色，有少量淡黄色，一次拍摄合格率均在97%以上。