1 前言

鈦合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕等特點(diǎn)，鈦合金管材作為一種新型材料，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)管路中鈦合金導(dǎo)管所占比重越來越大。另外鈦合金是一種非常活潑的金屬，在高溫下對(duì)氧、氫、氮等氣體具有極大的親和力，吸收和溶解氣體能力很強(qiáng)，特別是在焊接過程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高，表現(xiàn)得尤為強(qiáng)烈，在焊接時(shí)需要對(duì)氧、氫、氮等氣體的吸收和溶解加以控制，避免產(chǎn)品的報(bào)廢，這給鈦合金管焊接帶來了極大的困難。

　2 鈦合金導(dǎo)管手工氬弧焊

2.1鈦合金導(dǎo)管的焊接性

（1）焊接接頭的脆化

在常溫下，鈦與氧反應(yīng)生成致密的氧化膜，從而使其具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性與耐腐蝕性。高溫下，特別是在焊接過程中，鈦合金與氧、氫、氮反應(yīng)的速度極快，當(dāng)熔池中侵入氧、氫、氮等有害氣體后，焊接接頭的塑性、韌性和表面顏色等都有明顯的變化，特別是在882℃以上時(shí)，接頭晶粒長(zhǎng)大傾向嚴(yán)重，冷卻時(shí)形成馬氏體組織，致使接頭強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性下降，過熱傾向嚴(yán)重，接頭嚴(yán)重脆化。因此，在進(jìn)行鈦合金焊接時(shí)，對(duì)熔池、熔滴及高溫區(qū)，不管是正面還是反面，都應(yīng)進(jìn)行全面、可靠的氣體保護(hù)。

（2）氣孔

氣孔是鈦及鈦合金焊接時(shí)最常見的缺陷，主要出現(xiàn)在熔合線附近。氫是形成氣孔的主要原因。在焊接時(shí)，鈦吸收氫的能力很強(qiáng)（在高溫時(shí)更強(qiáng)），溶解度卻隨著溫度的下降而顯著下降，所以溶解于液態(tài)金屬中的氫往往來不及逸出就聚集于熔合線附近形成氣孔。

（3）近縫區(qū)的延時(shí)裂紋

鈦合金在焊后一段時(shí)間內(nèi).在近縫區(qū)往往容易出現(xiàn)裂紋（延時(shí)裂紋）。產(chǎn)生原因是氫由高溫熔池向低溫?zé)嵊绊憛^(qū)擴(kuò)散，隨著含氫量增加，析出的TiH2量增加，使熱影響區(qū)脆性增大，再加上析出的氫化物體積膨脹時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力，最終導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

2.2鈦合金導(dǎo)管的焊接要求及注意事項(xiàng)

（1）盡量設(shè)置專用的焊接工作間，室內(nèi)嚴(yán)禁吸煙，環(huán)境保持清潔、干燥，嚴(yán)格控制空氣的對(duì)流。

（2）焊工焊接時(shí)穿潔凈的工作服，戴脫脂手套，嚴(yán)禁赤手觸摸零件。

（3）焊接區(qū)域及焊絲表面應(yīng)用丙酮進(jìn)行脫脂處理。

（4）采用高純度保護(hù)氬氣，純度不小于99.99%。焊接時(shí)的供氣流量應(yīng)按工藝規(guī)程規(guī)定的值對(duì)焊道正面、背面進(jìn)行保護(hù)。

（5）在焊接過程中，管內(nèi)氬氣與焊具噴嘴的氬氣流量要保持恒定，以防管內(nèi)焊縫熔池成型產(chǎn)生凸凹現(xiàn)象。

（6）焊接時(shí)應(yīng)盡可能采用短弧焊接，采用小的焊接線能量。

（7）對(duì)接管定位點(diǎn)焊時(shí)，其間隙小于30%壁厚。每道焊縫應(yīng)盡可能一次焊完。

（8）焊接時(shí)，焊具不應(yīng)左右擺動(dòng)，焊絲熔化端不得移出氣體保護(hù)區(qū)。引弧時(shí)應(yīng)提前送氣10-15s，息弧時(shí)不能馬上抬起焊槍，應(yīng)延后供氣15-30s，直到溫度降至250℃以下。

2.3焊接工藝

2.3.1焊前清理。

焊接缺陷的產(chǎn)生與焊件、焊絲表面清潔度有很大關(guān)系。焊前應(yīng)將管接頭邊緣15～20mm范圍內(nèi)及焊絲表面的油污、水、氧化膜及其他臟物清理干凈。清理方法可采用化學(xué)方法（酸洗）或機(jī)械手段（不銹鋼刷除）去除表面氧化皮。焊前還應(yīng)用丙酮或酒精擦洗，清洗后的焊件必須在24h內(nèi)焊完，否則需重新清理。焊絲酸洗后最好經(jīng)過真空脫氫處理，焊前用丙酮脫脂。

2.3.2氣體保護(hù)。鈦管接頭在焊接時(shí)，為了防止焊接接頭在高溫下被有害氣體及元素污染，必須對(duì)焊縫進(jìn)行必要的氬氣保護(hù)，純度不小于99.99%。氬氣流量按表2-1所示。

2.3.3焊接工藝參數(shù)的選擇。

（1）焊絲的選擇。填充焊絲的牌號(hào)應(yīng)根據(jù)母材來選擇，一般采用與母材同質(zhì)的原則，有時(shí)為了提高接頭的塑性，也可以選擇比母材合金化程度稍低的焊絲。焊絲直徑的選擇應(yīng)根據(jù)母材厚度來選擇，見表2-1所示。

（2）電源及極性的選擇。鈦及鈦合金焊接一般采用直流手工鎢極氬弧電源，其極性接法采用直流正接。

（3）鎢極的選擇。鎢極直徑根據(jù)鈦合金管壁厚選擇，一般在 1.0-3.Omm之間，鎢極端部應(yīng)磨成25°～45°的錐形。