钛及钛合金焊接工艺分析(标准版)

钛及钛合金焊接工艺钛及钛合金焊接工艺引言•钛及钛合金是一种广泛应用于航空航天、船舶和汽车等领域的优质材料。

•钛及钛合金的焊接工艺对产品的质量和性能具有重要影响。

优势•钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性和高的强度重量比。

•焊接是钛及钛合金制造中重要的一环，能够将不同构件连接为一个整体。

需要注意的问题1.材料准备•焊接前必须对钛及钛合金进行表面处理，以确保清洁和脱氧。

•需要根据焊接材料的类型和规格选择合适的电极、焊条和气体。

2.焊接方法•常用的钛及钛合金焊接方法包括氩弧焊、电子束焊和激光焊。

•不同的焊接方法适用于不同的应用场景，需要根据具体需求选择合适的方法。

3.焊接参数•焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度和焊接角度等。

•焊接参数的设置直接影响焊接质量和效率，需要进行充分测试和调整。

4.焊接环境•钛及钛合金焊接需要在惰性气体保护下进行，以避免氧化和污染。

•焊接环境的温度、湿度和风速等因素也需要被控制在合适范围内。

5.焊接后处理•焊接完成后，还需要进行后处理，如除渣、退火和表面处理等。

•合适的后处理可以提高焊接接头的强度和外观质量。

结论•钛及钛合金焊接工艺的规范和控制对于确保产品质量和安全性至关重要。

•合理选择焊接方法、调整焊接参数以及正确进行后处理是保证焊接效果的关键。

（文章仅供参考）钛及钛合金焊接工艺引言•钛及钛合金是一种广泛应用于航空航天、船舶和汽车等领域的优质材料。

•钛及钛合金的焊接工艺对产品的质量和性能具有重要影响。

优势•钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性和高的强度重量比。

•焊接是钛及钛合金制造中重要的一环，能够将不同构件连接为一个整体。

需要注意的问题1.材料准备•对钛及钛合金进行表面处理，确保清洁和脱氧。

•选择合适的焊接材料：电极、焊条和气体。

2.焊接方法•氩弧焊：适用于一般焊接需求。

•电子束焊：适用于高精度焊接，但适应范围较窄。

•激光焊：适用于高速焊接和复杂形状的组件。

3.焊接参数•焊接电流、电压、焊接速度和焊接角度等参数需要根据实际情况进行设置。

钛及钛合金焊接工艺分析简介钛及钛合金因其高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能被广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域。

而钛及钛合金的加工难度也因此增加，特别是焊接工艺。

所以，本文将从钛及钛合金的物理特性和化学特性出发，结合常见的钛及钛合金焊接工艺进行分析和总结。

钛及钛合金焊接的物理特性和化学特性物理特性•高熔点：钛的熔点为1668℃，是常见金属中的较高值，高于铁、镍、铜、铝等大多数金属。

•低热导率和热容：钛的热导率和热容都比较低，导致热输入时钛材料温度变化较小，且热输入冷却时间长。

•高线膨胀系数：钛的线膨胀系数高于常见金属，故焊接时应注意热输入焊缝后产生的应力和变形。

•利用率低：钛粉末的比表面积大、氧化能力强，因此在加工过程中容易吸附空气中的氧、氮等气体，形成氧化物，会降低钛粉末的利用率。

•易吸气：在高温下钛及钛合金易吸氧气、氮气、水蒸气等气体，从而会在焊接时造成钛材料的氧化。

•易反应：钛与许多元素及化合物很容易发生化学反应。

例如，钛会与氧、氮、碳、硫、氢、氟等元素發生反应，在焊接时会对焊接区域造成不良影响。

•局部氧化：钛属于活泼向氧化物反应的金属，局部氧化的钛容易发生熔池中的气泡、夹杂、气孔及非金属夹杂物等缺陷，影响焊接质量。

•低松散度：钛及钛合金的密度相对其它金属偏低，故焊接后的焊缝内部板层松散较大，且没有弹性。

常见的钛及钛合金焊接工艺等离子弧焊等离子弧焊是常见的钛及钛合金焊接工艺之一。

该焊接工艺的原理是利用高温等离子体对钛材料表面进行加热并进行加压使之焊接。

等离子弧焊的优点是加热速度快且对钛材料氧化小，但缺点是容易影响焊接材料的附着力。

TIG焊TIG焊（Gas Tungsten Arc Welding）是一种适用于钛以及大多数合金的高质量焊接工艺。

其原理是使用钨极电弧加热钛及钛合金，并通过加入惰性气体形成保护层以保护熔融区域。

该焊接工艺的优点是焊缝质量好，但脆性松散等问题也延长了焊接时间。

离子束焊是采用高速离子束照射工艺对钛及钛合金进行组装或焊接。

钛及钛合金焊接工艺标准QB-CNCEC J22105-20061适用范围本施工工艺标准适用于钛及钛合金的手工钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊和惰性气体保护等离子焊接。

2施工准备2.1技术准备2.1.1施工技术资料2.1.1.1设计文件（施工图、材料表、标准图、设计说明及技术规定等）及焊接工艺评定。

2.1.2现行施工标准规范•JB/T4745《钛制焊接容器》•GB/T2965《钛及钛合金棒材》•SH3502《钛管道施工及验收规范》•GB/T3620.1《钛及钛合金牌号和化学成分》•GB/T3621《钛及钛合金板材》•GB/T3623《钛及钛合金焊丝》•GB/T3624《钛及钛合金管》•GB/T3625《换热器及冷凝器用钛及钛合金》•GB/T4842《纯氩》•《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》2.1.3施工方案2.1.3.1焊接施工方案、焊接工艺评定报告、焊接工艺指导书钛及钛合金材料的焊接工艺评定应当按GB50236《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》的要求进行，或者按设计要求的标准进行评定；依据评定合格的焊接工艺编制焊接工艺指导书。

2.1.4技术及安全交底工号技术员应按要求向所有焊接人员进行技术及安全交底。

2.1.5焊工培训考试2.1.5.1从事钛及钛合金材料焊接的焊工应进行培训和考试，考试包括基本知识和焊接操作技能两部分，基本知识考试合格后才能参加操作技能的考试，考试内容应与焊工所从事的工作范围相适应。

2.1.5.2钛及钛合金焊接的焊工考试依据设计文件要求进行，如设计没有明确规定可以按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》和GB50236《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》要求进行。

2.2作业人员表2.2 主要作业人员2.3.1.1工程材料的验收⑴ 应由具有材料知识、识别能力、实践经验及熟悉规章制度的人员管理参与验收。

⑵ 材料入库时，业主、监理、施工单位三方共同进行验收，应检查下列项目符合要求方可验收：•制造厂合格证及质量证明书•核对材质、规格型号、数量•外观检查•按规定要求做好检查记录2.3.1.2工程材料的保管⑴ 经检验合格的钛材，应按规定尺寸分别放置在垫木上，单独堆放，严禁与钢材混堆和直接接触或碰伤，防止污染和腐蚀。

钛合金的焊接工艺---钛合金是一种具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能的金属材料，被广泛用于航空航天、船舶和化工等领域。

而在钛合金的应用过程中，焊接工艺是一项关键的工艺活动，它决定了焊接接头的质量和可靠性。

钛合金的焊接方法钛合金的焊接方法包括氩弧焊、电束焊、电阻焊和激光焊等。

其中氩弧焊是最常用的焊接方法，下面将重点介绍。

氩弧焊氩弧焊是一种常见的钛合金焊接方法，其主要特点有：- 使用直流电源供电，焊接电流一般较小。

- 采用惰性气体（如氩气）作为保护气体，以防止焊接区域与空气接触导致氧化和污染。

- 需要使用钨电极作为焊接电极，并通过高频电弧点燃电弧。

- 焊接过程中需要加入钛合金焊条或线作为填充材料。

氩弧焊的优点是焊缝质量高、熔深度大、熔池稳定性好，适用于大部分钛合金的焊接。

然而，氩弧焊也存在一些问题，如焊接速度较慢、焊接变形和残余应力较大等。

其他焊接方法除了氩弧焊，钛合金还可以采用其他焊接方法，如：- 电束焊：利用电子束的高能量进行焊接，适用于薄板焊接和复杂形状的焊接。

- 电阻焊：利用电流通过焊接接触面产生的热量进行焊接，适用于焊接接触面积较小的情况。

- 激光焊：利用激光束的高能量进行焊接，适用于焊接薄板和高精度焊接。

这些焊接方法各有优缺点，选择适合的焊接方法需要综合考虑钛合金材料的性质、焊接要求和焊接设备的可行性等因素。

钛合金焊接的注意事项在进行钛合金焊接时，还需要注意以下事项：1. 防止氧化：钛合金对氧敏感，焊接过程中要采用惰性气体进行保护，避免氧化和污染。

2. 增加预热温度：钛合金的导热性较差，为了提高焊接速度和质量，需要增加预热温度。

3. 控制焊接速度：焊接速度过慢会导致熔深度过大，速度过快会导致熔深度不足，影响焊缝质量。

4. 控制熔深度：合理控制焊接电流和电弧形状，以控制焊接熔深度，避免焊接过热。

5. 防止残余应力：钛合金焊接后易产生残余应力，要进行适当的热处理和冷却措施。

总之，钛合金的焊接工艺是一个复杂而关键的环节，需要综合考虑材料性质、焊接要求和焊接设备等因素来选择合适的焊接方法和参数，并注意采取措施保护焊接区域，以保证焊接质量和可靠性。

钛及钛合金的焊接1.钛及钛合金的种类及其特性 (2)1.1钛及钛合金的基本性能 (2)1.2钛及钛合金的分类 (3)2.钛及钛合金的焊接特点 (5)2.1钛的化学活性大 (5)2.2钛的熔点高、热容量大、电阻系数大、导热性差 (6)2.3焊接变形大，而且校正较困难 (6)2.4焊缝有形成气孔的倾向 (7)2.5接头区的脆化 (8)2.6焊接裂纹 (8)3.钛及钛合金的钨极氩弧焊 (9)3.1坡口制备 (10)3.2焊件及焊丝的清理 (10)3.3点固焊及装配 (11)3.4焊接材料选择 (11)3.5气体保护措施 (12)3.6气体保护措施及其使用范围 (13)3.7气体保护效果 (14)3.8焊接工艺参数的选择 (14)3.9焊后热处理 (15)1.钛及钛合金的种类及其特性钛及钛合金由于具有良好的强度、塑性、好的耐蚀性能和较高的高温强度。

最突出的是其高的比强度（强度极限与比重之比称为比强度），这使钛在化工、航空航天及其他的行业得到广泛的应用。

1.1钛及钛合金的基本性能钛位于元素周期表第ⅣB族。

钛原子序数为22，原子量为47.9。

钛具有金属光泽，熔点1668°C，密度为4.51g/cm3。

钛在高温及低温下具有良好的性能。

例如铝在150℃，不锈钢在310℃时就会失去其原有的性能；而钛在550°C时，其性能还保持不变。

在超低温下（－253°C）也能保持良好的性能。

利用其制成的零件，既可以减轻重量又不影响其强度。

表6-1中对钛、铁、铝、铜物理性能进行比较。

从表来看，钛的密度较小。

约为铁的一半。

钛的熔点和沸点都较高，比热介于铝与铁之间。

由于钛的导热系数是铁的四分之一，是铝的十三分之一。

与钢材焊接相比，钛材焊接时能量损失较小。

表6-1钛、铁、铝、铜物理性能比较金属性能Ti Fe Al Cu原子量47.955.8426.9863.54密度（g/cm3） 4.517.87 2.78.96熔点（°C）166815366601083沸点（°C）3260293024502595导热系数（W/(m°C)）15.0667.36200.83384.1电阻率（20°C）（×10-6Ωcm）429.71 2.69 1.673比热（20°C）（J/kgK）544.28711.75895.78380.99线膨胀系数（×10-6°C-1）8.4111.7624.316.5弹性模量（×103MPa）115.6419661.74107.8钛的弹性模数较小，这是它的缺点。

钛及钛合金焊接指南钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接；广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。

(1)杂质污染引起的脆化由于钛的化学活性大，在焊接热循环的作用下，焊接熔池及高于350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。

钛在300C以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，含碳量较多时，会出现网状TiC脆性相。

以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。

钛表面生成氧化膜的颜色与生产温度有关。

在200℃以下为银白色、300C时为淡黄色400C时为金黄色、500C和600℃时为蓝色和紫色，700 ~900℃为深浅不同的灰色。

可根据表面生成氧化膜的颜色来判断焊接过程未保护区的温度。

(2)焊接相变引起的性能变坏有两种同素异构的晶体结构，882C以上到熔点为体心立方晶格，叫β钛，882C以下为密排六方晶格，叫αo容器用钛中含β稳定元素很少，都是a铁合金。

这些钛在焊接高温下，焊缝及部分热影响区为β晶格，有晶粒急剧长大的倾向。

钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性，因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍，高温热影响区较宽，使焊缝和高温热影响区的β晶粒长大明显，会使焊接接头的塑性下降较多，因而钛焊接时，通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间，减少晶粒长大的程度，缩小高温热影响区，减少塑性下降的影响。

(3)焊接区需采用惰性气体保护在高温下和空气中氧的亲和力非常强，在200℃以上的区域必须采用惰性气体保护，以避免氧化。

钛的弹性模量仅为碳钢的一半，在同样的焊接应力下，钛的焊接变形量会比碳钢大1倍。

因此焊接钛时，一般应用垫板及压板压紧工件，以减小焊接变形量。

(5)易产生气孔气孔是钦焊缝中常见的缺陷。

钛焊接中产生的气孔主要是氢气孔，也有CO气体形成的气孔。

钛及钛合金的焊接一、前言随着我国经济的快速发展，钛合金材料得到广泛应用。

但由于钛合金是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下对氧、氢和氮等气体具有极大的亲和力，特别是在钛焊接过程中，这种能力伴随着焊接温度的升高更为强烈。

实践证明，焊接时如果对钛合金与氧、氢和氮等气体的吸收和溶解不加以控制，无疑会给钛合金焊接接头的施焊过程带来了极大的困难。

二、钛的特性对钛焊接的影响1)氧和氮的影响。

氧和氮间隙固熔于钛中，使钛晶格畸变，变形抗力增加，强度和硬度增加，塑性和韧性却降低，焊缝中含焊氧、氮是不利的，应设法避免。

2)氢的影响。

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。

3)碳的影响。

常温下，碳以间隙形式固溶于钛中，使强度增加，塑性下降，但不如氧、氮明显，碳量超过溶解度时生成硬而脆的TiC，呈网状分布，易产生裂纹，国标规定钛其钛合金中碳含量不得超过0.1%，焊接时，工件及焊丝的油污能增加碳含量，因此焊接时需清理干净。

三、钛及钛合金的焊接性1）气孔的产生。

钛及钛合金焊接时最常见的缺陷是气孔，主要产生在熔合线附近。

氢是形成气孔的重要原因，在焊接时由于钛吸收氢的能力很强，而随着温度的下降氢的溶解度显著下降，所以溶解于液态金属中的氢往往来不及逸出形成气孔。

2）接头的脆化问题。

在常温下，钛与氧反应生成致密的氧化膜，从而使其具有高的化学稳定性与耐腐蚀性。

在施焊过程中，焊接温度高达5000～10000℃，钛及其合金与氧、氢和氮发生快速反应。

据试验，钛合金在施焊过程中，温度在300℃以上时能快速吸氢，450℃以上时能快速吸氧，600℃以上时能快速吸氮。

而当熔池中侵入这些有害气体后，焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化，特别是在882℃以上，接头晶粒严重粗大化，冷却时形成马氏体组织，使接头强度、硬度、塑性和韧性下降，过热倾向严重，接头严重脆化。

因此，在进行钛合金焊接时，对熔池、熔滴及高温区，不管是正面还是反面都应进行全面可靠的气体保护。

钛及钛合金焊接工艺分析随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们渐渐对钛合金焊接技术的应用重视起来。

众所周知，钛和钛合金焊接工艺是我们在进行焊接工作中的重点焊接环节，因为钛的比强度相对较高，且钛的耐海水性以及耐低温性也比较高，与此同时，钛也具备无磁透声等和防抗击震动等优点。

本文针对当前钛及钛合金焊接形状，对钛及钛合金具体焊接工艺进行详细分析和阐述，希望为我国焊接行业的发展贡献出一份力量。

广义来讲，钛及钛合金是以建筑结构材料形式产生的，同时由于钛及钛合金密度小以及抗拉强度相对较高等特点现已倍受青睐。

而在300摄氏度到500摄氏度的高温状态下，钛合金金属材料仍具备足够高的强度，并且钛及钛合金具备优良抗腐蚀性，被多用于船只建造。

钛及钛合金焊接工艺特点分析工业纯钛的抗拉强度普遍偏低，要想使得工业纯钛强度达到标准要求，就得对其进行合金元素施加，对工业纯钛进行不同种类元素和不同数量元素的施加会使工业纯钛产生三种不同类型的钛合金。

其中，Ti-230材质的钛合金比较常用，一般加力燃烧室滚动轴承通常是由相应支撑环组件和加强环焊接组件共同构成。

钛及钛合金焊接组织和钛及钛合金相关焊接缺陷详述2.1.钛及钛合金焊接组织工业纯钛焊接组织和α钛合金组织两者在常温之下的显示状态为单相，但是两者的冷却速度却存在着特别大不同，因为其会根据不同的冷却速度进行锯齿状组织生成和针状组织生成。

机械性能相对于母材而言并不会发生较大变化，并且其具体焊接性能也非常良好。

一般而言，α+β钛合金是从相关β相中加以冷却分解出来的，而在此过程当中形成正规马氏体，但α'相数量和α'相形式都是按照钛及钛合金组成和钛及钛合金冷却速度加以进行细节变化的。

我们应该知道，当α' 相有所增加时，钛及钛合金延伸性以及钛及钛合金韧性就会受其影响而降低，此时Ti-6Al-4V的焊接性能也会有所下降，虽然β稳定元素钒含量已经处在5%以上。

22105钛及钛合金焊接施工工艺标准修改稿和保管应按照相关标准规范进行，材料应符合设计要求和施工标准规范的要求。

2.3.1.2钛及钛合金材料的验收应按照GB/T2965《钛及钛合金棒材》和GB/T3621《钛及钛合金板材》的要求进行。

2.3.1.3钛及钛合金焊丝的验收应按照GB/T3623《钛及钛合金焊丝》的要求进行。

2.3.1.4钛及钛合金管的验收应按照GB/T3624《钛及钛合金管》的要求进行。

2.3.1.5钛及钛合金换热器及冷凝器的验收应按照GB/T3625《换热器及冷凝器用钛及钛合金》的要求进行。

2.3.2材料的保管2.3.2.1钛及钛合金材料应分类存放，避免混淆、污染和损坏。

2.3.2.2钛及钛合金材料应存放在干燥、通风、避光、无腐蚀性气体、无尘、无杂物的库房内。

2.3.2.3钛及钛合金材料应按照不同的牌号、规格、批号、质量等级标识，做好记录，保证材料的追溯性。

2.3.2.4钛及钛合金焊丝应存放在密封的内，避免受潮、受热、受污染和受机械损伤。

2.3.2.5焊接用钛及钛合金管应存放在干燥、通风、避光、无尘、无杂物的库房内，避免受潮、受热、受污染和受机械损伤。

2.4设备的检查和准备2.4.1设备检查2.4.1.1焊接设备的检查应按照相关标准规范进行，确保设备完好、可靠、安全。

2.4.1.2焊接设备的接地应符合国家电气安全标准的要求。

2.4.1.3焊接设备的电源电压应符合设备技术要求和使用说明书的要求。

2.4.1.4焊接设备的接线应符合设备技术要求和使用说明书的要求。

2.4.2设备准备2.4.2.1焊接设备的准备应按照焊接工艺指导书的要求进行。

2.4.2.2焊接设备的调试应在空载状态下进行。

2.4.2.3焊接设备的参数应根据焊接工艺指导书的要求进行设置。

2.4.2.4焊接设备的保养和维修应按照设备使用说明书和相关标准规范进行，确保设备的正常运行和安全使用。

2.5环境条件2.5.1施工环境2.5.1.1焊接施工环境应符合相关标准规范的要求，确保施工安全、质量和效率。