鈦盤管廠家為您分析影響鈦材焊接質(zhì)量的因素有哪些？

焊接是臺設(shè)備制造過程中一項重要工藝。有許多焊接方法，根據(jù)鈦設(shè)備或部件的設(shè)計結(jié)構(gòu)和具體的應(yīng)用條件，選擇合適的焊接方法。

選擇焊接方法的原則是保證焊接接頭質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，操作簡單，成本低，始終注重質(zhì)量。要充分認識影響焊接質(zhì)量的各方面因素，以達到保證焊接接頭質(zhì)量的目的。

鈦材焊接

氣雜質(zhì)對金屬焊接性能的影響

鈦具有較高的化學(xué)活躍性，與空氣中的氧、氮具有極高的親和力。溫度較低時，鈦與氧相互作用，形成一層致密的氧化膜，其厚度隨溫度升高而增加，在600攝氏度以上時，鈦開始吸收氧，并將氧溶解于鈦中。當(dāng)溫度再次升高時，鈦的活性急劇增加，與氧發(fā)生劇烈反應(yīng)，形成氧化鈦。鈦在300°C以上開始吸氫，在700°C以上開始吸收氮。由于鈦被氧和氮污染，鈦的強度和硬度增加，而塑性降低。氧氣比氮氣的影響更大。

鈦中氫的質(zhì)量分數(shù)為0.01%~0.05%時，會使焊縫金屬的沖擊韌性急劇下降，而塑性卻下降較少。這意味著氫化物引起的脆性。氫也是焊縫中氣孔的來源。在焊接過程中，熔池就像一個小型冶金爐，熔融金屬與空氣接觸。如果不采取相應(yīng)的防護措施，熔融的金屬和空氣被隔絕，氧、氮、氫等氣體要素融入鈦中，形成脆性氧化物和氮化物，焊接金屬的塑性下降，拉伸強度上升，嚴(yán)重的情況下裂，塑性等于0。

鈦

其他雜質(zhì)對焊縫金屬性能的影響

其他雜質(zhì)是指除氣體雜質(zhì)外可能被納入池中的雜質(zhì)。其來源可能是焊接操作環(huán)境不潔凈，焊工佩戴臟手套接觸油后留下的焊件，焊接前用棉紗擦洗接頭可能會留下棉毛、焊接生產(chǎn)環(huán)境和鋼焊接產(chǎn)生混合的銹、濕等有機物質(zhì)。這些污染物在電弧高溫下分解氧、氫、氮、碳等要素，溶解在溶解的鈦中。當(dāng)這些元素的數(shù)量超過鈦溶解度時，會形成二氧化鈦、氫化鈦、氮化鈦、碳化鈦等化合物。通過熔池結(jié)晶，這些化合物進入鈦的晶格內(nèi)，形成變形的外區(qū)，從而改變鈦的力學(xué)性能。

少量的微量元素被納入鈦中，如果不超過允許的范圍仍有可能，有時人們希望。但不允許雜質(zhì)元素含量超標(biāo)，尤其是有機雜質(zhì)，有害無益。這是因為這些雜質(zhì)元素使鈦焊縫的力學(xué)性能變差，耐蝕性降低，也是冷風(fēng)氣孔的根源。

焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化

鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時開始發(fā)生組織的固態(tài)轉(zhuǎn)變。886°C一下晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu)，成為α鈦；高于886°C時α結(jié)構(gòu)的鈦轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)的β鈦。這個轉(zhuǎn)變過程是在熔池從液體變成固體的瞬間完成的。而這個瞬間長短差異對熔池的結(jié)晶形式有影響，瞬間越長越有利于柱狀晶生長。由于鈦具有熔點高（1668°C）、熱容量大和導(dǎo)熱性能差等特性，所以焊接時焊縫收到焊接線能量大小和焊縫強制冷卻的好壞影響，寒風(fēng)處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長，為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區(qū)的擴大提供條件。這也是焊接接頭塑性下降的主要原因之一。接頭的抗拉強度端口通常出現(xiàn)在焊縫的熱影響區(qū)。為了減少這種不利影響，鈦焊接時應(yīng)采用軟焊接規(guī)范，即應(yīng)使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。

氣孔是鈦盤管縫中常見且不可避免的缺陷。

氣孔是鈦材焊接中常見的工藝缺陷。氣孔生成的機制是：焊接過程中融入液態(tài)金屬的氣體經(jīng)過擴散、脫溶、成核、長大等過程而形成氣泡。由于熔池的凝固結(jié)晶速度很快，長大的氣泡來不及逸出液態(tài)金屬時就以氣孔的形式殘留在固態(tài)金屬中。釀成氣孔的氫氣和一氧化碳等氣體主要由有機物的污染物晶電弧熱作用產(chǎn)生的。有時焊接前對焊件和焊材做了充分清潔、清洗、清漆保護的效果也理想，但寒風(fēng)中仍然有氣孔。這表明重要的污染源并沒有完全清除。實踐證明，有一個重要的氣源往往被忽略，那就是空氣中的水分。一個對比實驗證明了這一點。在兩種不通空氣濕度的環(huán)境中焊接：一種情況是在陰雨天氣環(huán)境中，相對濕度在90%以上焊接，另一種是在陽光明媚晴朗天氣環(huán)境中，濕度小于40%焊接。其他焊前清洗、清洗和焊接操作是一樣的。陰雨天空氣濕度較大時鈦焊縫中存在的氣孔既多又大，而空氣濕度較小的情況下的焊縫中沒有見到氣孔。這也表明氣孔的產(chǎn)生與空氣濕度有關(guān)。