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摘要：钛合金容器主材选用TA2合金，钛合金的最大优点是比强度大，综合性能优越，又具有较好的耐腐蚀韧性，焊接性和一定的耐热性，广泛用于宇航、舰船、兵器及化工领域。为确定合理的焊接工艺，保证焊接接头的理化性能完全满足产品要求。

前言

为确定合理的焊接工艺，保证焊接接头的理化性能完全满足产品要求，需要对其工艺进行评定。

本次所作的焊接试验是以牌号为TA2的工业纯钛进行研究，工业纯钛为不含合金元素的a钛，不能通过热处理强化，共有TA1、TA2和TA3三个牌号，他们之间的区别在于氧、氮、碳、氢等杂质的含量不同，按牌号尾数依次杂杂质增多，强度也依次增加，而塑形则依次下降。工业纯钛常温强度较低，但塑形、韧性好，热播是低温冲击韧性很好，而且有优良的耐腐蚀性，很适用于工作在350度以下强度要求不高的腐蚀场合。

1金属材料性能分析

1.1金属材料成分分析

TA2板材是根据GB/T3621-2007S生产，退火条件供货，其化学成分见表1。

表1 TA2化学成分（质量分数）%

1.2材料的机械性能

通过机械性能试验,TA2的常温力学性能指标见表2.

表2 TA2的机械性能

1.3材料的焊接特性

1.3.1易受气体等杂质污染而脆化

常温下钛比较稳定，与氧生产致密的氧化膜具有高的耐腐蚀性。但在540度以上高温生成的氧化膜则不致密，随着温度升高容易被空气、水分、油脂等污染，吸收氧、氮、氢、碳等，降低焊接接头的塑性和韧性。在融化状态下尤其严重，因此，焊接时对熔池及温度超过400度的焊缝和热影响区都需要加以妥善保护。

1.32.焊接接头晶粒易粗化

由于钛的熔点高、热容量大、导热性差，焊缝及近缝区容易产生晶粒长大，引起塑形和断裂韧度降低。因此，焊接时对焊接热输入要严格控制，一般用小电流，快速焊。

1.3.3焊缝有形成气孔倾向

气孔是较为常见的缺陷。形成的因素很多，也很复杂，防止焊缝气孔的关键就是杜绝有害气体一切来源，防止焊接区域被污染。

1.3.4容易形成冷裂纹

防止焊接裂纹的措施，主要是避免氢的有害作用，减少和消除焊接应力。

2 焊接工艺试验

2.1焊材选用

按照金属化学成分匹配、强度匹配和等塑、等韧的原则，相关规范推荐，并综合考虑其他因素后，焊丝选用1.6的ERTA2ELI焊丝，其焊丝的化学成分见表3.

表3 试验用焊材化学成分（质量分数）

2.2焊接工艺参数

选用设备型号为松下YC-400TX电焊机，焊接过程中必须严格控制焊接热输入，焊接工艺参数为表4，同时道间温度控制在80度以下。

表4 氩弧焊焊接工艺参数

2.3焊接操作要点

（1）焊前彻底清理母材和焊丝要表面的赃物、油污及拉丝润滑剂等有可能成为焊缝污染源的杂质。

（2）在不影响视线和加焊丝的情况下，尽量降低喷嘴与工件的距离。

（3）正面保护工装在不影响焊工操作的情况下，要尽量靠近焊枪，以保证高温状态下的焊缝金属在氩气的保护下以免被氧化。

（4）始终保证高温焊缝金属在氩气的保护之下直到焊缝金属温度降到200度以下。

3试验结果

试件焊接完成后，按照JB/T4730-2005《承压容器无损检测》进行X射线探伤，结果表明此次焊接试件均为II级合格。根据NB/T47014-2011进行机械性能检测，其测试结果见表5-6。

表5 焊缝金属拉伸性能试验结果

表6 焊缝金属弯曲性能试验结果

通过上述测试结果与钛合金原标准要求进行对比，此次焊接试件的性能完全符合标准要求，焊接工艺评定合格。

4结束语

（1）钛合金焊接需要保护气体纯度要求高，防氧化区域及防护温度区间大，故保护工装需要特色设计。

（2）钛合金焊接要严格控制热输入及道间温度，防止氧化。

（3）钛合金焊接过程严格控制后，焊接性能能够保证产品的要求。

（文章来源于“爱学术”）

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