浅谈钛管的手工钨极氩弧焊焊接工艺

钛管的焊接特性及焊接工艺技术分析摘要：钛材以其优良的耐腐蚀能力，且造价相对其他钛合金较低，在化工行业管道上获得了广泛的应用。

本文针对钛合金焊接特性，焊接区需要多重氩气保护，增加了焊接施工的难度，过对钛管焊接工艺规范的不断摸索，以及对试验过程出现的问题的合理分析，总结出钛管焊接工艺特点及操作要领，通过在分工，焊接工艺参数和施工方法等方面的改进，提高了凝汽器钛管焊接一次成功率。

关键词：钛管；焊接一次成功率；氧化色彩；裂纹；气孔；钛管焊接试验；焊接工艺参数0前言钛材料具有良好的耐酸碱的腐蚀能力，且造价相对其他钛基材料较低，目前，化工行业较多的走腐蚀性较强介质的管线都趋向于选用这种钛基材料。

由于钛管敏感的焊接特性和各种外部因素导致在钛管焊接过程中钛管焊缝极易出现氧化色彩、裂纹、气孔等缺陷。

从而降低了钛管焊接一次成功率，对工程质量造成负面影响。

为提高钛管焊接一次成功率, 针对以钛管焊接容易出现的焊接缺陷，进行了详细分析和钛管焊接试验。

求找到合适的焊接工艺参数、正确的焊接对方等以提高钛管焊接一次成功率。

1、钛合金的焊接特性钛合金的焊接性能，具有许多显著特点，这些焊接特点是由于钛合金的物理化学性能决定的。

1.1气体等杂质污染引起焊接接头脆化钛材具有良好的焊接性能，在常温下，钛及钛合金是比较稳定的。

但是其在焊接过程中，温度达到250度时开始吸氢；温度达到400度时开始吸氧；温度达到600度时开始吸氮；从而使焊缝的硬度、强度增加，塑性、韧性降低，引起脆化。

钛及钛合金焊接时气孔是最常见的焊接缺陷。

焊丝或母材表面清理不干净或氩气不纯都会造成气孔产生，因此保护气-氩气纯度要求在99.99％以上。

在实际生过程中，只要能有效的控制这些气体元素的来源，就能有效的控制钛材的焊接质量。

（1）氢的影响氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。

焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著，氢的增加会使钛的焊缝金属冲击韧性急剧下降，而塑性下降少许，氢化物会引起接头的脆性，其主要原因是随缝含氢弹量增加，焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。

钛合金的钨极氩弧焊首先对钛合金做了简单介绍，特别强调钛合金在航空领域的应用，然后通过对钛合金焊接性能的分析，指出钛合金焊接时会产生脆化现象、冷裂纹和气孔问题。

最后以8 mm 厚的TA7 钛合金板为例，重点介绍在钨极氩弧焊焊接过程中应如何正确选择焊接工艺参数，应该采取哪些工艺措施保证钛合金的焊接接头质量。

1 前言钛是 20 世纪50 年代发展起来的一种重要的结构金属，以钛为基体加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。

钛合金按性能和用途可分为结构钛合金、耐蚀钛合金、耐热钛合金和低温钛合金；按生产工艺可分为铸造钛合金、变形钛合金和粉末钛合金；根据退火组织可分为α钛合金、β钛合金、α+β钛合金3 大类。

钛合金具有很高的强度和刚度，良好的塑性和韧性，足够的抗腐蚀性能，较好的高温性能和低温性能，最为突出的是密度小，比强度高，工艺性能好，焊接性能优良，是一种优良的结构材料，其应用范围日益广泛。

钛合金优异的综合性能使它在航空、航天、化工、造船等工业领域发展迅猛，在航空航天领域的优势尤为突出。

目前主要用于火箭、导弹和高速飞机的一些结构件，可制造飞机的机身、机翼、蒙皮和起落架等承力构件。

比如F-15 战斗机的机体结构材料，钛合金用量达7000 kg，约占结构质量的34%。

波音757 客机的结构件，钛合金约占5%，用量达3640 kg。

某些钛合金的最高工作温度为550 ℃，预期可达700 ℃。

因此特别适合于制造涡轮喷气发动机、涡轮发电装置、涡轮风扇发动机、燃气轮机等飞机发动机的零部件。

2 钛合金的焊接特点钛合金的焊接具有许多显著的特点，了解钛合金的焊接性，是正确选择焊接工艺参数、确定焊接工艺措施、提高焊接接头质量的前提[1,2]。

（1）接头区的脆化现象钛元素的化学性质非常活泼，对氧具有很强的亲和力，常温下由于表面致密氧化膜的作用钛能保持很高的化学稳定性和耐腐蚀性。

但是无保护的钛在300 ℃以上吸氢，600 ℃以上吸氧，700℃以上吸氮，随着温度的升高，钛与氧、氢、氮的反应速度加快，因此在焊接过程中对钛合金影响最大的元素就是氧、氢、氮。

管道手工钨极氩弧焊打底焊接工艺摘要：阐述了手工钨极氩弧焊焊接工艺及打底操作技术。

电极和电弧区及融化金属都处在氩气的保护中，使之与空气隔离从而达到保护熔池金属的作用，是一种高质量的焊接方法，手工钨极氩弧焊（“TIG”焊）是气体保护焊的一种。

当“TIG”焊工作时，电极采用难容金属钨或钨的合金棒。

在管道打底施工中，推广使用“TIG”焊保证生产质量具有一定的技术优势。

关键词：手工钨极氩弧焊焊接工艺一、氩弧焊接工艺（1）焊前准备。

对焊件和焊丝清洁程度的要求比电气焊更要严格。

（2）设备检查。

在日常的生产工作中我们应该时常注意安全上产、文明施工，在工作前一定要对使用设备进行检查。

（3）焊接工艺。

钨极氩弧焊分自动和手工两种。

手工钨极氩弧焊设备的组成大致可以分为主电路系统（焊接电源）、控制系统、供气系统（包括气瓶流量计等）、和焊炬几部分。

不断地清除焊件表面的氧化膜，以及利用交流电正半周使钨极冷却的作用，使其不致烧损严重。

二、气体保护效果（1）氩气的纯度。

要求氩气的纯度大于99.70%；接铝、镁及其合金，要求氩气纯度大于99.90%；焊接钛及其合金要求氩气纯度大于99.99%。

（2）保护条件。

氩气流量通常的使用范围6～10L/in。

钨极长度应伸出端面一般为6～9mm。

（3）始焊点与终点的保护。

始焊时提前几秒送气，停焊时滞后8～10s停气，即在焊接结束后焊枪应对熔池继续保护8～10s。

（4）管道内充氩气保护。

实践证明，对于低碳钢、低合金钢、耐热钢管道氩弧焊打底时，内壁可以不充氩气保护。

对于中、高合金钢与奥氏体不锈钢管道打底焊时，要求内壁充氩气保护，否则在高温作用下，内壁产生强烈氧化，降低焊缝质量。

焊接时，内充氩气可用气垫形成。

（5）焊接工艺参数。

焊丝通常用Φ2.5mm的焊丝，仅对特别薄的小直径管子才采用Φ1.6mm、Φ2.0mm的焊丝钨极一般选用铈钨极，规格为Φ2.5mm，氩气流量通常使用范围为6～10L/min，对厚壁管（壁厚大于26mm）或在低温条件下，焊前应适当预热50～100℃。

【最新精选】手工钨极氩弧焊接工艺指导书手工钨极氩弧焊接工艺指导书2009-03-02 14:42手工钨极氩弧焊接工艺指导书氩弧焊, 工艺, 手工, 指导手工钨极氩弧焊接工艺指导书氩弧焊是用氩气作保护气体的气体保护电弧焊，焊接时从焊枪喷嘴连续喷出保护气体氩气，以排除焊接区的空气,保护电极和溶池不受大气有害气体的危害。

㈠手工钨极氩弧焊工艺参数钨极氩弧焊是以高熔点钨棒做为电极，利用氩气层流保护下的钨极与工件间放电的电弧加热焊丝及母材进行焊接。

由于电弧具有良好的稳定性，即使在20~30A 的低电流下电弧还可稳定地燃烧。

手工钨极氩弧焊工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、钨极直径、氩气流量、焊丝直径、喷嘴直径、钨极伸出长度、焊接速度等。

1.焊接电流电流过大容易产生烧穿或焊缝下陷、咬边等缺陷，还会引起钨极烧损或产生夹钨缺陷；电流过小，电弧燃烧不稳定甚至发生偏吹。

2. 电弧电压钨极端部越尖，电压越高。

过高影响气体保护效果，也会使焊缝氧化或产生焊透不匀等缺陷。

应在保证良好视线的前提下短弧操作。

通常电弧电压的选用范围是10~20V。

3. 钨极直径不同电源极性、钨极直径的最大许用电流直径最大1.62.43.24.05.06.4电流mm直流正接70~150A150~250A250~400A400~500A500~750A750~1000A 直流反接10~20A15~30A25~40A40~55A55~80A80~125A 交流60~120A100~180A160~250A200~320A290~390A340~525A 4. 焊丝直径和氩气流量：D=（2.5~3.5）dD—喷嘴直径（mm）d--钨极直径（mm）氩气流量过大可能破坏层流保护、卷入空气；流量过小，气流挺度减弱，也易使空气侵入。

气体流量取决于喷嘴形状、尺寸、坡口形式、焊接电流及喷嘴与工件间距离，也与外界环境有关。

Q=KDQ—喷嘴直径（mm）K—系数，K=0.8~1.2（大喷嘴取上限，小喷嘴取下限）Q--氩气流量（L/min）5. 钨极伸出长度系钨极端头伸出喷嘴端面的距离。

手工钨极氩弧焊焊接技术1. 手工钨极氩弧工艺特点（1）工作原理钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极，利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法,通过钨极与工件之间产生电弧，利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的气层，使电极和金属熔池与空气隔离，以防止空气的侵入。

同时利用电弧热来熔化基本金属和填充焊丝形成熔池。

液态金属熔池凝固后形成焊缝。

由于氩气是一种惰性气体，不与金属起化学反应，所以能充分保护金属熔池不被氧化。

同时氩气在高温时不溶于液态金属中，所以焊缝不易生成气孔。

因此，氩气的保护作用是有效和可靠的，可以获得较高质量的焊缝。

焊接时钨极不熔化，所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。

根据所采用的电源种类，钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种。

（2）工艺特点1) 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点a 保护效果好，焊缝质量高：氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程，因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。

b 焊接变形和应力小：由于电弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，热影响区很窄，焊接变形与应力均小，尤其适于薄板焊接。

c 易观察、易操作：由于是明弧焊，所以观察方便，操作容易，尤其适用于全位置焊接。

d 稳定：电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。

e 易控制熔池尺寸：由于焊丝和电极是分开的，焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。

f 可焊的材料范围广：几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。

特别适宜焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛等。

2）缺点ａ设备成本较高。

ｂ氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置。

ｃ氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的5－30倍，所以要加强防护。

ｄ焊接时需有防风措施。

2.手工钨极氩弧焊工艺参数手工钨极氩弧焊的工艺参数有：焊接电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度、喷嘴直径及喷嘴至焊件的距离和钨极伸出长度等。

必须正确的选择并合理的配合，才能得到满意的焊接质量。

钛合金焊接工艺(氩弧焊工艺)简介钛合金是一种重要的金属材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。

氩弧焊是一种常用的钛合金焊接工艺，本文将介绍其基本原理和操作步骤。

工艺原理氩弧焊是利用钨电极产生的电弧加热钛合金，同时使用保护气体氩将焊接区域保护起来，以避免氧气和氮气等对焊接区域的污染。

氩气还可冷却电弧焊滤镜和焊接区域，确保焊缝质量。

操作步骤1. 准备工作：选择合适的钨电极、氩气和焊丝，并按照规定的比例配置保护气体，并确保工作区域通风良好。

2. 准备焊接表面：将要焊接的钛合金表面进行清洁，以去除杂质、氧化物和油污，可使用溶剂或机械方法清洁。

3. 设置焊接电流：根据钛合金材料的类型和厚度，调整焊机的电流参数，并确保电弧稳定且不过热。

4. 开始焊接：将钨电极与焊丝接触于焊接表面，通过按下开关启动电弧。

同时，向焊缝区域输送保护气体，确保区域干燥且无氧气。

5. 控制焊接速度：根据焊接表面的热输入和充分熔化程度，适当调整焊接速度，避免过热和焊缝质量不佳。

6. 完成焊接：焊接完毕后，及时切断电弧和保护气体供应，并让焊缝区域冷却。

注意事项- 进行钛合金焊接时，要佩戴合适的防护设备，防止钛烟尘的吸入和焊接辐射对身体的伤害。

- 在进行氩弧焊时，要确保焊接区域干燥，以避免气泡和其他气体排出导致焊缝质量下降。

- 根据钛合金材料的特性和要求，选择合适的焊机和焊接参数。

以上是钛合金氩弧焊工艺的一般步骤和注意事项，通过良好的操作和实践，可以获得高质量的钛合金焊接接头。

在实际应用中，请遵循相关法律法规和安全操作规程。

钛管焊接工艺钛管是一种优良的金属材料，具有良好的耐腐蚀性能和力学性能，被广泛应用于航空、海洋、化工等领域。

钛管的焊接工艺对于钛管的使用性能具有至关重要的影响。

以下是钛管焊接工艺的一些基本介绍：一、钛管焊接的分类1.手工电弧焊手工电弧焊是一种简单易行、成本低廉的钛管焊接方法。

它主要适用于轻质、壁薄的钛管，因其操作简便，可直接采用降温焊接方法，避免过快的冷却，从而获得最佳的焊接效果。

2.氩弧焊氩弧焊是钛管焊接中最常用的方法之一，它可按照焊丝的不同材质来分为纯钛丝焊和钛合金丝焊。

氩弧焊具有高效、高抗渗性、高品质等优点，适用于壁厚较大的钛管焊接。

3.等离子弧焊等离子弧焊是一种高功率、高速度、高品质的焊接方法，可用于较厚的壁钛管焊接。

等离子弧焊的优点是焊缝密度高且表面光滑，缺点是设备价格较贵，需要较高的焊接技能。

4.电子束焊电子束焊是一种高能量电子束焊接技术，需要相对复杂的装置，但可以实现对大直径、壁厚的钛管进行焊接，且焊接速度极快，堆焊效果好，但需要高压高功率电子束设备，需要技能相当高的焊接工人操作。

二、焊接前的准备工作1.准备焊接材料和设备选择符合工艺要求的焊接材料和设备，包括焊接电源、氩气、钨极、焊接丝等。

2.清洗和预热钛管清洗和预热钛管是钛管焊接前必要的准备工作。

钛管表面应使用去油剂和酸洗剂进行清洗处理，以消除表面污垢和氧化层。

同时，要对钛管进行预热，避免从室温直接进入焊接状态，产生热应力。

3.选择恰当的焊接工艺选择适合钛管的焊接工艺，由于不同类别的钛管需要不同的焊接方法，因此需要针对钛管的材质和焊接工艺的不同进行相应的选择。

三、焊接过程中的注意事项1.维护氩气流量稳定氩气是焊接过程中的保护气体，通过送入高纯度的氩气，防止氧气和氮气等空气组分对钛及钛合金材料产生污染。

因此，焊接过程中需要维护氩气流量的稳定性，以确保焊缝的质量。

2.控制焊接温度钛管的焊接温度控制非常关键。

温度过高会导致微观组织变性、变质和结晶，这可能会影响到材料的耐腐蚀性和耐热性。

手工钨极氩弧焊操作方法
手工钨极氩弧焊（也称为TIG焊）是一种高质量、高精度的焊接方法。

以下是手工钨极氩弧焊的基本操作步骤：
1. 准备工作：检查钨极是否磨损，将其磨尖并削尖，清洁钨极和焊材表面。

确保焊接区域干净。

2. 设定电流和氩气流量：根据焊接材料的类型和厚度，设置适当的电流和氩气流量。

碳钢通常需要较高的电流，而不锈钢和铝等材料需要较低的电流。

氩气流量应足够保护焊接区域和钨极。

3. 钨极准备：将磨好的钨极装入气冷或水冷钨极夹中。

确保钨极凸出约1.5倍钨极直径，使其能够适当接触焊接区域。

4. 起弧：将钨极轻轻接触焊接区域，同时按下起弧按钮或踏板。

将钨极抬起约3-4毫米并保持弧长稳定。

5. 稳定弧焊：保持适当的焊接速度，控制焊接区域的温度。

按照需要移动焊枪或焊接材料以保持恒定和合适的焊接位置。

6. 控制焊接速度：快速焊接可能导致焊缝质量下降，而过慢的焊接速度则可能导致过热和变形。

保持适当的焊接速度，使焊接区域充分融化并形成均匀的焊缝。

7. 结束焊接：焊接结束后，逐渐将焊枪抬起，同时继续焊接，直到弧熄灭。

等待焊缝冷却后，进行后续处理和清洁。

重要注意事项：
- 在手工钨极氩弧焊时，保持焊接区域干净，并确保周围环境有良好通风，以防止有毒气体的积聚。

- 需要根据确切的应用要求和材料类型选择合适的钨极和焊接电流。

- 注意安全操作，例如佩戴防护眼镜、手套和防火衣，并避免将赤裸皮肤暴露在焊接辐射和飞溅金属上。

为了确保高质量的焊接，请参考相关的焊接手册或咨询专业人士。

钛 及 钛 合 金 的 氩 弧 焊钨极氩弧焊是焊接钛及钛合金最常用的方法，常用于焊接厚度3mm 以下的钛及钛合金。

钨极氩弧焊可以分为敞开式焊接和箱内焊接两种类型，它们又各自分为手工焊和自动焊。

敞开式焊接是在大气环境中的普通钨极氩弧焊，是利用焊枪喷嘴、拖罩和背面保护装置通以适当流量的氩气或氩氦混合气，把焊接高温区与空气隔开，以防止空气侵入而沾污焊接区的金属。

这是一种局部气体保护的焊接方法。

当焊件结构复杂，难以实现拖罩或背面保护时，则应该采用箱内焊接。

箱体在焊接前要先抽真空，然后充氩气或氩氦混合气，焊件在箱体内处于惰性气氛下施焊，是一种整体气体保护的焊接方法。

（1）焊前准备钛及钛合金焊接接头的质量在很大程度上取决于焊件和焊丝的焊前清理，当清理不彻底时，会在焊件和焊丝表面形成吸气层，并导致焊接接头形成裂纹和气孔。

因此焊接前应对坡口及其附近区域进行认真的清理。

清理通常采用机械清理和化学清理。

1）机械清理采用剪切、冲压和切割下料的工件需要焊前对其接头边缘进行机械清理。

对于焊接质量要求不高或酸洗有困难的焊件，可以用细砂布或不锈钢丝刷擦拭，或用硬质合金刮刀刮削待焊边缘去除表面氧化膜，刮深0.025mm 即可。

对于采用气焊切割下料的工件，机械加工切削层的厚度应不小于1～2mm 。

然后用丙酮或乙醇、四氯化碳或甲醇等溶剂去除坡口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等。

在除油时需使用厚棉布、毛刷或人造纤维刷刷洗。

对于焊前经过热加工或在无保护气体的情况下热处理的工件，需要进行喷丸或喷砂清理表面，然后进行化学清理。

2）化学清理如果钛板热轧后已经酸洗，但由于存放较久又生成新的氧化膜时，可室温条件下将钛板浸泡在（2%～4%）HF ＋（30%～40%）HNO 3＋H 2O 的溶液中15～20min ，然后用清水冲洗干静并烘干。

对于热轧后未经酸洗的钛板，由于其氧化膜较厚，应先进行碱洗。

碱洗时，将钛板浸泡在含烧碱80%；、碳酸氢钠20%的浓碱水溶液中10～15min ，溶液的温度保持在40～50℃。