鈦材特點及焊接特性

鈦材特點及焊接特性1.

鈦及鈦合金分類工業(yè)純鈦：TA1、TA2、TA3。鈦合金：α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金。2.

鈦材特點性能優(yōu)異、鈦材最大的特點是質(zhì)量?。芏?.51g/cm3），強(qiáng)度高，耐腐蝕性優(yōu)良，低溫性能好，在海水和大多數(shù)酸、堿、鹽介質(zhì)中均有優(yōu)良的抗腐蝕性能，在尿素生產(chǎn)中，其耐腐蝕性比超低碳奧氏體不銹鋼還高10倍。有這樣一個例子，在制鹽生產(chǎn)中，使用紫銅管制造的預(yù)熱器，使用幾個月便嚴(yán)重腐蝕，10個月更新。氯離子對鈦設(shè)備沒有任何腐蝕，鹽漿管用碳鋼做半個月即被腐蝕，呈蜂窩狀，每年要更換鹽漿管6次；采用不銹鋼，4個月即穿孔。換成鈦管，用了4年，尚未出現(xiàn)腐蝕穿孔。鈦設(shè)備一次性投資較高，全壽命周期費(fèi)用比較低，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。3.

鈦制品的焊接特點鈦設(shè)備焊接極易氧化、氮化和脆化。

①

在400℃時即開始大量吸氫，氫是鈦最有害的元素之一，使鈦的塑性與韌性降低，導(dǎo)致脆裂，在冷卻時，氫來不及逸出而產(chǎn)生氣孔，故一般要求鈦材中含量小于0.01％～0.15％，若母材含氫量大，則應(yīng)預(yù)先進(jìn)行脫氫處理。

②

鈦在600℃以上就會急劇地和氧、氮化合，生成TiO2和TiN（硬度極大），使焊接接頭的塑性和韌性下降，并會引起氣孔和裂紋缺陷。③

當(dāng)加熱到800℃以上，TiO2即溶解于鈦中并擴(kuò)散深入到金屬鈦的內(nèi)部組織中，形成0.01～0.08mm厚的中間脆性層。溫度越高，時間越長，氧化、氮化也越嚴(yán)重，焊接接頭的塑性急劇下降。要求鈦中含氧量小于0.1％～0.15％，鈦還極易與碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。

④

熔點高，1608～1725℃，熱容量大，導(dǎo)熱性差，焊接接頭容易過熱，晶粒粗大，尤其是β鈦合金，焊接接頭塑性下降最明顯，若為結(jié)構(gòu)剛性大的工件，在焊接應(yīng)力的作用下還會導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。

⑤

鈦在氫和殘余應(yīng)力作用下，可能出現(xiàn)冷裂紋，必須嚴(yán)格控制焊接接頭中的氫含量。鈦一旦沾染鐵離子，即變脆，這是促使鈦材產(chǎn)生裂紋的重要原因之一。鈦材焊接變形較大，校正困難。4.

提高焊接質(zhì)量的工藝措施①

采用手工鎢極氬弧焊（TIG焊）或等離子焊，不宜用氣焊、CO2氣體保護(hù)焊和一般電弧焊。實踐證明，鎢極氬弧焊是焊接鈦的最好方法之一。氬弧焊時采用直流正接極，工件背面用氬氣保護(hù)，收效更好。②

焊前必須徹底清除工件表面的氧化皮、油污及富集氣體的金屬層中，一般用機(jī)械法清理（最簡單）。先用丙酮去油污，用細(xì)砂布清除氧化皮，再用丙酮擦洗一次，禁止用打磨過碳鋼的砂輪打磨鈦材。實踐證明，一旦污染了鈦，會影響焊接質(zhì)量，打磨時不允許出現(xiàn)過熱色澤。③

酸洗溶液配方及工藝。

A.

每升酸洗溶液中，硝酸55～60mL、氫氟酸5mL、鹽酸350mL、余量為水；室溫酸洗浸泡15～20min。B.

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的氫氟酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的硫酸溶液，溶液溫度25～30℃，酸洗5～10min。酸洗后用熱水、冷水沖洗干凈，白布擦試、晾干，在4h內(nèi)焊完。環(huán)境十分重要，切實做到防鐵污染、防塵、防濕，可取得良好效果。

④

嚴(yán)格控制母材化學(xué)成分中的含碳量以及氫、氧、氮含量，C<0.1％，Ar≥99.99％，N<0.005％，O<0.002％，H<0.002％，雜質(zhì)總