1. 鈦的焊接性分析
鈦是一種活性金屬，常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持 高的穩(wěn)定性和耐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高 溫下鈦與氧、氮、氫反應(yīng)速度較 快，鈦在300℃以上快速吸氫， 4 0 0 ℃以上開始吸氧、吸氮， 600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。氧和氮溶于鈦中使鈦 的塑性和韌性下降，氫的溶入使 鈦的脆性增加，韌性急劇下降。 碳以間隙固溶于鈦中，使鈦強(qiáng)度 提高、塑性下降，碳含量超過(guò)溶 解度時(shí)就會(huì)生成硬而脆的TiC，呈網(wǎng)狀分布，易于產(chǎn)生裂紋。 此外，鈦的熔點(diǎn)高，比熱及導(dǎo)熱系數(shù)小，冷卻速度慢，焊接熱影響區(qū)在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)， 高溫極易過(guò)熱粗化，造成接頭塑 性下降。從上述鈦的特性可以分析出 鈦的焊接性，要保證其焊接接頭 性能，應(yīng)控制碳、氮、氧及氫等 元素的侵入，因此如何使鈦在高 溫范圍內(nèi)保持清潔和處于被保護(hù)狀態(tài)是關(guān)鍵問(wèn)題，同時(shí)控制焊接 接頭的溫度，避免過(guò)熱而影響焊 接接頭的性能。氬是惰性氣體， 既不與鈦形成固溶體，也不與其 他元素發(fā)生反應(yīng)，因此鈦的焊接 適用于氬弧焊，但氬氣的純度應(yīng) 很高，一般純度≥99.99%。
2. 焊前準(zhǔn)備
（1）焊接場(chǎng)地及環(huán)境 

施焊環(huán)境應(yīng)該是潔凈、無(wú)煙、無(wú)塵， 獨(dú)立的區(qū)域。施焊環(huán)境的自然條 件為：風(fēng)速≥1.5m/s，相對(duì)濕度 ＞80%，溫度＜5℃，雨雪無(wú)防時(shí)不得施焊。如在鋼鐵作業(yè)的車間施焊，鈦材的焊接區(qū)應(yīng)與鋼 鐵區(qū)隔開，并防止鐵粉及氣體等 有害雜質(zhì)的污染；焊接時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離 通風(fēng)口和敞開的門窗，場(chǎng)地應(yīng)鋪設(shè)橡膠軟墊。
（2）保護(hù)罩的制作 為了使鈦在高溫區(qū)（200℃以上）完全處于氬氣的保護(hù)下，必須制 作保護(hù)效果好又便于焊接操作的 保護(hù)罩。由于保護(hù)罩結(jié)構(gòu)的好壞 直接影響焊接質(zhì)量和焊接效率， 所以經(jīng)過(guò)多次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接試 驗(yàn)，最后確定保護(hù)罩采用所示的結(jié)構(gòu)。另外氬的比重高于 空氣，因此保護(hù)罩制作時(shí)可以考 慮在保護(hù)罩上方留有操作孔。
（3）坡口加工 坡口應(yīng)用機(jī)械加工，如使用坡口機(jī)、風(fēng) 動(dòng)內(nèi)磨機(jī)、氧化鋁或碳化硅砂輪 磨光片等工具加工坡口。坡口加 工時(shí)應(yīng)慢速加工（或用冷卻水冷卻），防止加工時(shí)溫度過(guò)高。加 工后的坡口表面應(yīng)平整、光滑， 不得有裂紋、分層、夾雜、毛 刺、飛邊和氧化色等，坡口表面 及其兩側(cè)30mm范圍內(nèi)應(yīng)呈銀白色金屬光澤。
（4）焊前清理 焊絲、坡口表面及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行表面清理?？筛鶕?jù)表面污染程 度選用脫脂、機(jī)械清理或化學(xué) 清洗，機(jī)械清理時(shí)允許使用不銹 鋼絲刷。施焊前應(yīng)用丙酮或無(wú)水 酒精等溶劑清洗坡口和焊絲，清 洗以后不得用手直接觸摸，并在 4h內(nèi)及時(shí)施焊，過(guò)期未焊應(yīng)重新清洗。清洗干凈的焊絲不得隨意 拋在地上，應(yīng)放在潔凈的焊絲筒 內(nèi)，以防再次污染。
3. 焊接
（1 ）焊接工藝評(píng)定
按N B/T47014—2011進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，焊接工藝評(píng)定所用 鈦管材料為TA 2 ，鈦管規(guī)格為 φ45m m×3m m。編制預(yù)焊接工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)以焊接可操作性和得 到優(yōu)異的焊接接頭性能為原則。 為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿 足使用要求，焊接工藝評(píng)定試驗(yàn) 時(shí)按預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行。所 用氬弧焊焊機(jī)型號(hào)為WSM315，采用高頻引弧，氬氣采用純氬 （99.99%Ar）。焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果可知焊接工藝評(píng)

定試驗(yàn)結(jié)果合格。
 （2）切片腐蝕試驗(yàn)
為驗(yàn)證焊接接頭是否耐腐蝕，采用氬 弧焊焊接一個(gè)鈦管試件，蓋面焊時(shí)均為通水保護(hù)，其中中間一條 焊縫在焊接時(shí)特意不進(jìn)行保護(hù)， 焊縫顏色呈黃色并部分帶藍(lán)色， 其余焊縫均為銀白色。然后對(duì)鈦 管試件進(jìn)行切片取樣，取樣后用 30%硫酸（煮沸）侵泡24h進(jìn)行 腐蝕試驗(yàn)可看出，銀白色的焊縫有輕微腐蝕， 而金黃帶藍(lán)色的部位嚴(yán)重腐蝕，說(shuō)明焊接時(shí)通水保護(hù)好的焊縫同 樣具有好的耐腐蝕性。
（3）鈦盤管的焊接
焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)及腐蝕試驗(yàn)結(jié)果合格后，才可以進(jìn)行產(chǎn)品的施焊。 依據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝 規(guī)程，依據(jù)焊接工藝規(guī)程的參數(shù) 及要求進(jìn)行盤管的焊接。由于盤 管較長(zhǎng)，拼焊時(shí)較重，手工轉(zhuǎn)動(dòng) 較難，因而將盤管放在可以轉(zhuǎn)動(dòng) 的支撐輪上，焊接時(shí)可以轉(zhuǎn)動(dòng) 焊。同時(shí)先采用7根直鈦管一組進(jìn)行組焊后一道焊接，焊接時(shí)分 兩層，打底焊時(shí)管內(nèi)通純氬氣進(jìn) 行保護(hù)（先通氬10~15min，將管內(nèi)的空氣排凈才可以焊接），焊 接處管外用保護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)，待 焊的焊口用膠帶密封住，第一個(gè)管口用膠帶密封并插入氬氣管通 氬氣，最后一個(gè)管口膠帶密封， 并打幾個(gè)小孔，以便排除空氣和 氬氣。所有焊口焊完打底焊后再進(jìn)行蓋面焊，蓋面焊時(shí)管內(nèi)通水進(jìn) 行保護(hù)，注意水必須灌滿管內(nèi)， 以防管內(nèi)留有空氣，管外用保護(hù) 罩通氬氣。焊接時(shí)隨時(shí)控制鈦管 溫度保持在200℃以下才能脫離護(hù)。