鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬，在高溫下對氧、氫和氮等氣體具有極大的親和力，特別是在鈦焊接過程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高更為強烈。實踐證明，焊接時如果對鈦與氧、氫和氮等氣體的吸收和溶解不加以控制，無疑會給鈦焊接接頭的施焊過程帶來了極大的困難。

一、前言

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，特別是隨著改革開放的不斷深入，我國的經(jīng)濟建設(shè)取得了巨大的進步。與此同時，我國在管道等工程的焊接方面也取得了巨大的進步。鈦焊接是我們比較常見的一種焊接，在鈦焊接的過程中，如何做好其焊接的質(zhì)量控制，對于鈦焊接的焊縫顏色具有十分重要的影響。由于鈦焊縫顏色的直觀性，對于鈦焊接焊縫顏色和焊接質(zhì)量的關(guān)系的研究具有重要的意義。本文筆者結(jié)合自己多年來在鈦焊接的質(zhì)量控制及工藝方面的研究以及實際的工作經(jīng)驗，對于鈦焊接的焊接質(zhì)量與鈦焊縫顏色之間的關(guān)系進行探討，希望對于該領(lǐng)域的研究具有一定的作用。

二、鈦的特性對鈦焊接的影響

1．氧和氮的影響

氧和氮間隙固熔于鈦中，使鈦晶格畸變，變形抗力增加，強度和硬度增加，塑性和韌性卻降低，焊縫中含氧、氮是不利的，應(yīng)設(shè)法避免。

2．氫的影響

氫的增加會使鈦的焊縫金屬沖擊韌性急劇下降，而塑性下降少許，氫化物會引起接頭的脆性。

3．碳的影響

常溫下，碳以間隙形式固溶于鈦中，使強度增加，塑性下降，但不如氧、氮明顯，碳量超過溶解度時生成硬而脆的TiC，呈網(wǎng)狀分布，易產(chǎn)生裂紋，國標(biāo)規(guī)定鈦其鈦合金中碳含量不得超過0.1%，焊接時，工件及焊絲的油污能增加碳含量，因此焊接時需清理干凈。

三、鈦的焊接性分析

鈦具有良好的可焊性，由于其具有較小的熱導(dǎo)性（0.041Cal/℃·cm·s），故鈦金屬只在電弧燃燒范圍內(nèi)熔化，并具有良好的流動性；而且，其具有小的熱膨脹系數(shù)（8.6×10-6/℃，遠小于碳鋼），這樣大大提高了鈦金屬的可焊性。

四、鈦焊接的焊縫顏色痛焊接質(zhì)量的關(guān)系

1.鈦及鈦合金鈦管焊縫顏色變化及其缺陷產(chǎn)生機理

鈦及鈦合金鈦管焊縫缺陷及產(chǎn)生機理如下，進行鈦管焊接時，因氬弧焊槍形成的氬氣氣體維護層只能維護好焊接熔池不受空氣的有害作用，而對已凝固而處于高溫狀態(tài)附近的焊縫及其附近區(qū)域則無保護作用，而處于這種狀態(tài)的鈦管焊縫及其附近的區(qū)域仍有很強的吸收空氣中的氮及氧的能力。從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，而空氣中含有大量氮和氧。

隨氧化水平逐步加重，鈦管焊縫顏色發(fā)生變化及焊縫塑性下降的規(guī)律。銀白色（無氧化）金黃色（TiO，大約在250℃左右鈦開始吸收氫，輕微氧化）藍色（Ti2O3氧化稍為嚴(yán)重）灰色（TiO2氧化嚴(yán)重）。

2.通過鈦焊縫表面的顏色可以對鈦焊接的質(zhì)量進行判別

（1）通過實驗證明，隨著焊縫顏色的加深，即焊縫氧化程度的增加，焊縫的硬度隨之增加，通過同行實驗的測試，鈦金屬的硬度增加，焊縫中諸如氧、氮等有害物質(zhì)增加，并大大降低焊接的質(zhì)量。

（2）鈦的焊接性和它的化學(xué)和物理的屬性具有十分重要的關(guān)系，但是關(guān)鍵在于在高溫的情況下，鈦的高活性容易受到空氣污染，在加熱的時候，其晶粒出現(xiàn)脹大，當(dāng)焊接的接頭冷卻時，就會使其形成脆性相。鈦的熔點很高，可以達到1668±10℃，比焊接鋼時需要的能量還多，同時，鈦的化學(xué)性能比較活潑，與O和H作用比鋼容易得多，在600℃以上就急劇化合，100℃就大量吸收H和O，溶H能力比鋼大幾萬倍，進而生成氫化鈦，使韌性急劇下降。氣體雜質(zhì)增大了冷裂紋和延遲裂紋的傾向，增大缺口敏感性。因此焊接用氬氣純度應(yīng)不低于99.99%，濕度應(yīng)不高于0.039%，焊絲的含氫量應(yīng)在0.002%以下。鈦的傳熱系數(shù)是鋼的1/2，在882℃發(fā)生α至β的轉(zhuǎn)變，溫度再高，β晶粒則急劇跳躍式長大，性能明顯惡化，所以要嚴(yán)格控制溫度，特別要控制焊接熱循環(huán)中的高溫停留時間。焊接鈦時沒有熱裂紋及晶間裂紋問題，但存在氣孔問題，尤其是焊α+β合金。

五、鈦焊接注意事項

基于以上研究，鈦金屬在焊接時要注意以下問題：

1.鈦焊接過程中要對于焊接區(qū)域及焊后高溫區(qū)域進行嚴(yán)格的保護，以避免空氣的進入焊接及高溫區(qū)域?qū)缚p質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，故如99.99%的純氬及后拖保護罩是必須的。

2.焊縫坡口要求采用機械加工（不得才有打磨的方法加工）。

3.點焊應(yīng)當(dāng)避免，并采用高頻起弧。

4.避免焊后熱處理，如果必須進行焊后熱處理時，熱處理溫度應(yīng)小于650℃。

六、結(jié)束語

鈦焊接的質(zhì)量控制對于鈦焊接的焊縫顏色具有十分重要的影響，同時，也可以根據(jù)鈦焊接的焊縫顏色對鈦焊接的質(zhì)量進行判斷，這二者之間具有十分重要的關(guān)系。