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摘要：针对钛管道焊接时易氧化、侵入杂质敏感、导热率低等特点，制定合理的焊接工艺及防范措施，从材料加工、焊材及焊机选择、焊接环境到焊接工艺全方位进行规范控制，从而保证焊接接头质量合格。
关键词：钛；氩弧焊；氧化
金属钛具有密度低（密度为4.51克／厘米3，近钢的一半），比强度（强度与密度之比）高、导热率低、抗腐蚀、抗疲劳能力强等特点。钛合金的比强度是不锈钢的3. 5倍，铝合金的1.3倍。虽然钛合金的造价比碳素钢、不锈钢贵的多，但因其具有较高的比强度、耐腐蚀性及耐高温低温性能好等优点使其能够广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗等领域。
我公司承接某单位的浓盐水治理项目中，吸附塔内的臭氧布气盘管原设计为不锈钢管道，后因腐蚀严重，需更换为工业纯钛无缝钢管TA2，规格为：Φ60*3.0。化学成分如下：
在进行钛管道施工中，为保证焊接质量，我公司认真研究了钛管道的焊接特性，针对钛对污染的杂质及侵入的氧、氮等气体非常敏感，以及熔池金属尺寸大、高温停留时间长和冷却速度慢等特点，采取了多方位的相应防范措施，优化焊接工艺，根据合格的焊接工艺评定，在施工过程中严格落实控制措施，使焊接接头质量达到了预期的目标。
一、焊接前准备
1、钛是活泼金属，一旦被铁污染后腐蚀加剧。因此，钛管的储存、搬运及加工不得与其它钢材混放、接触。
2、钛管下料切割应用专用的无齿锯切割片；坡口打磨采用专用砂轮片，坡口内侧用内磨机打磨干净，要保持所用工具的清洁。打磨坡口时要间断打磨，避免钛管过热，如出现紫色或兰色则为过热氧化，必须将其打磨掉至露出银白或黄色为止。在坡口内外表面不小于20mm范围内用砂轮或不锈钢丝轮打磨出金属光泽。
2、钛管的焊接采用钨极氩弧焊，焊机采用有延时保护、衰减电流、带脉冲、高频引弧的直流氩弧电焊机；
3、焊丝的杂质含量应低于母材，以使焊接接头杂质含量更低。钛焊丝化学成分如下：
4、钛即使在200℃以上的固态下，也极易被空气中的氧、氮、氢等污染，使焊接接头力学性能严重下降。因此除管内充氩、熔池用焊炬喷氩保护外，对焊完而未完全冷却的焊缝区、热影响区也需用拖罩进行喷氩保护，采用把弧形拖罩固定在焊炬喷嘴上，随着焊炬一起移动进行保护。拖罩出气孔距焊炬喷嘴15mm以内，距焊缝8mm左右为最佳。
5、氩气纯度应不低于99.99%；当氩气瓶中的气压小于0.5MPa时，应停止使用，以防止影响焊接接头质量。各部位氩气的流量按焊接工艺卡执行，使喷出的氩气保持微正压的层流状态。
6、焊接前应将坡口内外表面及焊丝表面清理干净后，使用不含硫的丙酮或已醇将坡口及焊丝进行脱脂处理，方可进行焊接作业。
二、钛管道焊接
1、钛管道焊接环境要求：风速小于1.5m/s，相对湿度小于80%，温度不低于5℃。
2、焊接前应先开通氩气，焊炬喷嘴及拖罩的氩气喷出正常，管道内的空气置换干净后方可焊接。引弧成功后用钨极端部的电弧热对焊接起始位置进行加热，进一步清除不可见的杂质和水分。
3、定位焊采用与正式焊接相同的焊接工艺，使用坡口根部点焊法，定位焊缝长度宜为5~10mm，厚度不超过壁厚的2/3。焊接过程中须清除定位焊缝。
4、钛管道氩弧焊接时的焊接工艺基本上与焊接不锈钢相似，在保证完全焊透、熔敷金属与母材充分熔合的情况下，尽量采用较小的焊接线能量输入，即小电流、快速焊。钛管道焊接工艺参数如下：
5、焊接时，焊枪基本不做横向摆动；当焊接面层需要摆动时，要微幅慢速摆动，以防止影响氩气的保护效果。
6、焊接结束或中断焊接前，在关掉高频开关以后，保持焊炬不动，让喷嘴和拖罩仍然在原焊接位置停留60秒以上，以使焊接接头在氩气保护下冷却至300℃以下。焊接过程中焊丝的加热端要始终保持处在氩气的保护中，熄弧后焊丝不应立即移开，应和焊接接头一样，在氩气保护下冷却后再取出。如发现焊丝端部已经氧化，须将氧化部分切去后才能使用。
7、在焊接过程中，必须严格控制层间温度，要等焊接接头温度降至100℃时再继续焊接下一层。层间焊接时，应用不锈钢丝刷进行层间彻底清理。
8、焊接质量检验：焊缝外观颜色直接反映了焊缝的氧化程度，一般用焊缝颜色来判定焊缝外观质量。焊缝外观质量检查合格后，再进行射线检测或超声波检测来检验焊缝内部质量。
三、结语
综上所述，要焊好钛管道，从材料加工、坡口打磨、清洗、环境措施、选焊材、气体保护、工艺参数、焊接操作等每个环节都要认真对待，尤其要对有害气体的侵入防护、材料污染以及线能量输入等方面更加注意，这样才能焊出合格的焊接接头。
论文作者:潘月勇1,崔皓森2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
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