隨著我國石化、醫(yī)藥等行業(yè)的快速發(fā)展，使用的設(shè)備愈發(fā)多樣化，生產(chǎn)工藝過程中各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)使用工況越來越多，常規(guī)材料已不能滿足耐腐蝕的要求，對有色金屬材料的需求量越來越大，特別是鈦材的需求。

張家港某壓力容器制造公司從事鈦材設(shè)備制造已有多年。該公司特容車間做了安徽、河北、君正等用戶大批純鈦設(shè)備和鈦復(fù)合板設(shè)備，在技術(shù)工藝、生產(chǎn)制造等方面都積累了一定的經(jīng)驗。

本文對鈦材的特性、焊接注意事項、檢驗要求及要點進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，以供業(yè)內(nèi)同仁參考，更好地做好鈦設(shè)備的檢驗工作。

1 、鈦材的特性

鈦的化學(xué)活性高，是一種很活潑的金屬。鈦在高溫下極易氧化。鈦的焊接必須在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，常采用氬弧焊焊接。鈦具有良好的低溫塑性和韌性，鈦的鈍化系數(shù)達(dá)到2.44，特別耐氯離子腐蝕。國內(nèi)壓力容器用鈦一般采用強(qiáng)度低的工業(yè)純鈦和低合金鈦，均為α鈦，具有排密六方晶格。微量間隙溶解的元素氮、氧、碳，即使作為雜質(zhì)存在，也會影響其晶格常數(shù)，使其塑性明顯下降。鈦材中合金元素越高，強(qiáng)度也越高，焊接性能將變差。因此壓力容器用鈦一般選用合金元素低的牌號，取其具有的較好的塑性。鈦材供貨狀態(tài)為退火。鈦的密度小、熔點高、導(dǎo)熱性差、熱容量小、電阻系數(shù)小，加熱至300℃時開始吸氫，400℃時開始吸氧，500℃時開始吸氮。在焊縫冷卻時，因溫度降低致使溶解度下降，析出氫化鈦、氧化鈦、氮化鈦等脆性化合物。在正常的焊接工藝下，剛焊完的鈦材焊縫冷卻速度要比不銹鋼和碳鋼慢得多。溫度在400℃以上的鈦焊縫和熱影響區(qū)均要求在氬氣的保護(hù)中，因此鈦材焊接時，不但熔池需要保護(hù)，焊后正在冷卻中的焊接接頭正面及背面也要保護(hù)，要用通入氬氣的保護(hù)拖罩來保護(hù)冷卻中的焊縫和熱影響區(qū)，不讓其在高溫下氧化形成脆性化合物。張家港某公司制造了多臺材料為TA2，TA9，TA10的鈦材設(shè)備。其中TA2是工業(yè)純鈦，大部分用在含氯介質(zhì)的設(shè)備。

TA9是加了0.2%Pd，TA10為加了0.3%Mo+0.8%Ni的低合金鈦。TA9、TA10用在抗縫隙腐蝕更苛刻的設(shè)備上 [2,5] 。

2 、焊接注意事項

2.1 清理

(1)焊前對焊件坡口及附近區(qū)域以及焊絲要清理清洗干凈，這對鈦材焊接質(zhì)量特別重要。因為如果坡口及焊絲表面的水分、油污、氧化物及其他有機(jī)污染物進(jìn)入熔池會使熔池中的氫和一氧化碳增加，容易使焊縫產(chǎn)生氣孔，降低塑性。

(2)焊接前，清理焊絲表面和焊接坡口及兩側(cè)各25 mm的氧化物、氮化物、油污、水分和其他有機(jī)污染物，一般用白布粘取丙酮液反復(fù)擦洗以上部位的污染物，經(jīng)清理后嚴(yán)禁用手直接接觸以免再污染，若再污染或清洗后4 h未焊應(yīng)重新對其進(jìn)行清理與清洗。

2.2 保護(hù)

(1)焊接時，保護(hù)氣體氬氣純度應(yīng)不低于99.99%，氬氣流量不應(yīng)調(diào)至過大，過大時會對前方焊槍保護(hù)氣體形成干擾并且使焊接區(qū)域冷卻速度加快，反而會形成微裂紋缺陷。以保證氣流均勻穩(wěn)定地分布在焊接區(qū)域為宜。

(2)焊接時，焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)外表面應(yīng)加以氬氣保護(hù)，氬氣保護(hù)拖罩的尺寸應(yīng)根據(jù)焊件厚度、冷卻方式、焊接電流及焊縫形狀等因素確定，并緊貼在焊接區(qū)隨焊槍一同移動，不得脫離焊接區(qū)域。

(3)焊接時，應(yīng)嚴(yán)格按照制定好的焊接工藝參數(shù)執(zhí)行，不得擅自更改工藝參數(shù)。施焊時，焊接熱輸入不宜過大，控制好焊接層間溫度不得大于200 ℃，一道焊縫應(yīng)盡量一次焊完，不得已時應(yīng)在焊接第二道前對前一道焊縫進(jìn)行嚴(yán)格的清理后方能再次施焊。

(4)焊接結(jié)束收弧時，不應(yīng)立即拿起焊槍，應(yīng)保證焊槍在焊接區(qū)域上停留一定時間方可拿開，然后將氬氣保護(hù)罩拖至焊接區(qū)域，停留一定時間待焊縫及熱影響區(qū)溫度冷卻至200 ℃以下時方能拿開保護(hù)拖罩。每次焊接完畢時，焊絲應(yīng)在保護(hù)氣體中保留一定時間，方能拿開，若焊絲不慎被氧化，在下次焊接前應(yīng)剪除被氧化端，剪除后用丙酮液對其擦洗后方能再次施焊 [2,3] 。

3 、檢驗控制要求

3.1 焊前檢查要點

(1)母材、焊縫外觀質(zhì)量、標(biāo)識和質(zhì)量證明書檢查；(2)設(shè)備、焊機(jī)、熱處理設(shè)施檢查；(3)焊接工藝文件檢查，WPS，PQR等；(4)焊工資格檢查；(5)焊接環(huán)境檢查；(6)焊接坡口檢查；(7)焊材烘烤、干燥和潔凈程度檢查。

3.2 焊接過程檢查要點

(1)點焊位置檢查；(2)氬氣保護(hù)情況檢查；(3)焊接環(huán)境清潔度檢查；(4)焊接參數(shù)如電流、電壓、焊速等檢查；(5)層間溫度檢查。

3.3 焊后檢查要點

(1)焊接接頭的檢查方法有外觀檢查和著色檢查兩種，檢查方法如表1所示；(2)焊縫表面應(yīng)均勻、美觀；(3)焊縫表面不允許有咬邊、裂紋、氣孔、未熔合、焊瘤等缺陷；(4)焊縫表面顏色不允許出現(xiàn)紫色、藍(lán)色、灰色、金黃色，具體顏色及規(guī)定見表2所示。(5)鈦表面生成的氧化膜的顏色與生成溫度有關(guān)：在200℃以下為銀白色，300℃時為淡黃色，400℃時為金黃色，500℃和600℃時為深藍(lán)色和紫色，700~900℃為灰色。溫度低時氧化色僅為表面薄層，可用酸洗去除；溫度高時氧化深度漸深，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。因此，焊縫表面顏色是衡量鈦焊接時惰性氣體的保護(hù)情況和焊縫質(zhì)量的重要指標(biāo)和檢驗方法 [1,2,4,5] 。

4 、結(jié)論

在鈦設(shè)備的制造中，最關(guān)鍵的工序是焊接。本文通過介紹鈦材特性、焊接注意事項、焊接檢驗控制要點等內(nèi)容，為鈦材的焊接和檢驗提供一些經(jīng)驗。只有全面準(zhǔn)確地掌握鈦材的基本特性，在焊接過程中加強(qiáng)控制，經(jīng)過焊后外觀檢驗和無損檢查報告，認(rèn)真分析缺陷產(chǎn)生的原因，采取嚴(yán)格防范措施，改進(jìn)工藝技術(shù)條件，提高焊接質(zhì)量，才能最終提高焊縫的合格率和設(shè)備的制造質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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