根據(jù)工藝要求及鈦本身良好的性能，在國內(nèi)很多的化纖工程，特別是在PTA裝置中鈦材管道被廣泛地應(yīng)用。但是鈦在固熔狀態(tài)下250度開始吸收氫，從400度開始吸收氧，從600度開始吸收氮，且隨著溫度的提高，其吸收能力也隨之增強。當(dāng)鈦金屬在吸收了一定數(shù)量的氧、氮、氫等氣體雜質(zhì)之后，其屈服極限和延伸率等力學(xué)性能將急劇下降。因此對鈦的焊接要求很高，本文對鈦焊接時常見的缺陷進(jìn)行分析，制定了合理的焊接工藝，從而提高了鈦管的焊接質(zhì)量，保證了工程質(zhì)量與進(jìn)度。

l鈦材管道焊接的缺陷分析

1.1 氣體等雜質(zhì)污染傾向分析

常溫下工業(yè)純鈦比較穩(wěn)定，與氧生成致密的氧化膜具有高的耐腐性能。但在高溫下其化學(xué)活性急劇增大，具有極強的吸收空氣中氧、氫、氮等雜質(zhì)的能力，降低焊接接頭的塑性和韌性。在熔化狀態(tài)下尤其嚴(yán)重。因此，焊接時對溫度超過250度的焊縫和熱影響金屬(包括熔池背面)都要加以妥善保護(hù)。

1.2 粗晶傾向分析

由于工業(yè)純鈦的熔點高、導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱容量小，電阻系數(shù)大，在焊接過程中，液態(tài)熔池金屬具有尺寸大、高溫停留時間長和冷卻速度慢等特點。這種情況容易使焊接接頭產(chǎn)生過熱組織，晶粒變得粗大，脆化傾向明顯。

1.3 焊接裂紋傾向分析

由于純鈦中硫、磷、碳等雜質(zhì)很少，低熔點共晶難在晶界出現(xiàn)，而且結(jié)晶溫度區(qū)窄和焊縫凝固時收縮量小等，所以很少會產(chǎn)生熱裂紋。焊接純鈦時極易受到氧、氫、氮等雜質(zhì)污染，當(dāng)這些雜質(zhì)含量較高時，焊縫和熱影響性能變脆，在焊接應(yīng)力作用下易產(chǎn)生冷裂紋。其中氫是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因。氫從高溫熔池向較低溫度的熱影響區(qū)擴散，當(dāng)該區(qū)氫富集到一定程度將從固溶體中析出TiH。使之脆化;隨著TiH。析出將產(chǎn)生較大的體積變化而引起較大的內(nèi)應(yīng)力。這些因素，促使冷裂紋的生成，而且具有延遲性質(zhì)。

2鈦材管道的焊接

2.1 根據(jù)對以上缺陷的分析，在現(xiàn)場一般選擇鎢極氬弧焊，使用電極為鈰鎢極，焊接環(huán)境必須清潔、干凈。現(xiàn)場固定口焊接時，要求搭設(shè)臨時防風(fēng)棚。保護(hù)氣體選用純度在>99.999%以上高純液態(tài)氬氣。在焊接時采用特殊的保護(hù)裝置一噴嘴加托罩，氬氣從拖罩中噴出，用以保護(hù)焊接高溫區(qū)域，拖罩的尺寸可根據(jù)焊縫形狀、焊件尺寸和操作方法確定。焊件背面也需采用充氬保護(hù)裝置。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件由于難以實現(xiàn)良好的保護(hù)，宜在充氬一氦混合氣的箱內(nèi)焊接。

2.2 焊前的清理

焊接前應(yīng)將焊絲和焊件表面的油污和氧化物清理干凈，以防止焊縫增碳、氧、氫，使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋，并降低焊縫金屬的力學(xué)性能。坡口必須用絞刀和金剛石銼刀處理去氧化膜、毛刺(因毛刺會導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔)，用丙酮連同焊絲一塊擦洗干凈。處理完氧化膜的坡口要求4h之內(nèi)焊接，如果4h之內(nèi)沒有施焊，再施焊前必須重新處理氧化膜方能焊接。

2.3 鈦管道的焊接操作要點

2.3.1 鈦管焊接時焊縫間隙收縮量相對較大，坡口間隙要略微增大，坡口間隙宜為4mm，不留鈍邊。封底焊絲宜 2mm，封底焊絲直徑太粗不易掌握。焊絲須酸洗后才可使用，也可用砂紙打磨再用丙酮擦洗后施用。

2.3.2 組對前，焊工必須戴潔凈的手套，嚴(yán)禁用鐵器敲打，鐵的污染會降低力學(xué)性能和耐腐蝕性能，也不宜用膠皮錘，必要時可采用木錘。焊縫組對時，點固焊不能按點固不銹鋼焊縫一樣坡口兩邊搭橋。點固點要求和正式焊縫一樣，焊縫內(nèi)要求充好氬氣才能點固焊，大口徑管道可以用背面保護(hù)拖罩保護(hù)，點固焊完后，用絞刀將點固點兩側(cè)打出斜坡(或點固點盡量小)，以利接頭，然后用高溫可熔紙貼起。

2.3.3焊接時為防止弧坑縮孔、裂紋，焊接電弧宜用電弧衰減。焊接時全部采用氬弧焊，如果采用短弧焊，勞動量較大，故宜采用長弧焊接。

2.3.4 焊縫封底焊接前，應(yīng)將管內(nèi)空氣置換干凈后，再進(jìn)行焊接。試驗管道內(nèi)充氬氣是否合格。可采用加以下辦法，把焊絲頭放在焊縫上用氬弧焊燒一下(注意不要燒到焊縫坡口)，迅速放到管道里面，等冷卻后拿出，焊絲頭銀白色為合格，可以正常焊接，變藍(lán)色為不合格，須剪掉端部才可正常使用。

2.3.5 焊縫封底焊時，由于有保護(hù)氣體托罩，焊槍擺動不方便、不靈活，容易出現(xiàn)內(nèi)部焊縫凹陷、兩邊咬邊、未熔合等缺陷。封底焊一般不容易出現(xiàn)塌陷。注意接頭時一定把接頭處用絞刀絞出斜坡，以利接頭。打底層一般采用仰臉焊位置內(nèi)填絲法，立、平焊部位外填絲方法進(jìn)行施焊。仰臉焊接頭掌握不好，容易出現(xiàn)內(nèi)凹缺陷。焊接接頭時待出現(xiàn)熔孔后再給送焊絲，前兩滴可多給點焊絲，避免接頭內(nèi)凹，過后按正常焊接。拖罩氣體流量宜為30~40L/min。

2.3.6 無論什么位置的焊接，鎢極都要垂直于管子軸心，這樣能更好地控制熔池的大小，而且可使噴嘴、拖罩保護(hù)氣均勻地保護(hù)熔池不被氧化。根據(jù)保護(hù)拖罩長度情況，焊接長度一般100mm就應(yīng)停止，等焊縫退去紅色變銀白色后，再繼續(xù)施焊。觀察焊縫顏色時不要拿開拖罩，也不宜從拖罩前方觀察，觀察時從拖罩后方為佳。層間溫度要低于50度，用手摸著焊縫不燙手為宜，最好等焊口冷卻后再焊接第二遍。急時可用冷風(fēng)吹焊縫，或用濕布擦拭焊縫兩側(cè)，注意不能擦拭焊縫。

2.3.7焊接停止收弧時，要填滿弧坑，焊槍和拖罩氣體延時保護(hù)，避免焊縫在高溫下被大氣污染，使焊縫成為合格顏色。焊絲端部不能馬上抽離保護(hù)區(qū)，否則，焊絲端部馬上變色氧化，不能再繼續(xù)使用。如再使用時，要用鉗子剪去氧化端部方能使用。

2.3.8 收尾處打磨成斜坡狀，焊至斜坡時，暫停給絲，先用電弧把斜坡處熔化成熔孔，迅速加焊絲，使焊縫封閉，注意焊到后半圈剩一小半時，應(yīng)減小內(nèi)部保護(hù)氣體流量，以防止氣壓過大而使焊縫內(nèi)凹。

2.3.9氣體保護(hù)不好，容易出現(xiàn)氣孔，和脆硬組織，發(fā)生脆斷。焊縫和熱影響區(qū)銀白色為最佳，黃色為差，藍(lán)色不合格。

3采用以上方法焊接的效果采用以上方法在國內(nèi)的多套PTA裝置進(jìn)行鈦管道焊接，取得良好的效果，焊IZl外觀多為銀白色，有少量的淡黃色， 一次拍片合格率均在97%以上。