１．焊接性分析
（１）間隙元素沾污引起脆化
鈦在高溫下有很強的化學(xué)活潑性。鈦在300℃以上快速吸氫，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。所以鈦在焊接過(guò)程及焊后冷卻過(guò)程中若得不到有效保護，必然引起塑性下降，脆性增加。一般鈦材中碳的質(zhì)量分數控制在0.1%以下。碳超過(guò)其溶解度時(shí)生成硬而脆的TiC，呈網(wǎng)狀分布，容易引起裂紋。
（２）熱裂紋
由于鈦及鈦合金雜質(zhì)含量少，故不易產(chǎn)生熱裂紋，但如果焊絲質(zhì)量不合格，特別是焊絲存在裂紋、夾層等缺陷，存在大量雜質(zhì)時(shí)，則可能引起焊接熱裂紋。
（３）熱影響區可能出現延遲裂紋
焊接時(shí)由于熔池和低溫區母材中的氫向熱影響區擴散，引起熱影響區氫的聚集，在不利的應力條件下會(huì )引起裂紋。
（４）氣孔
氣孔是焊接鈦及鈦合金時(shí)最常見(jiàn)的缺陷。一般有兩類(lèi)，焊縫中部氣孔和熔合線(xiàn)氣孔。在焊接線(xiàn)能量較大時(shí)氣孔一般位于熔合線(xiàn)附近。焊縫氣孔的形成原因主要在于焊接區，特別是由于對接端面被水分、油脂污染所致。
２．焊接工藝
（1）焊接方法
焊接方法采用GTAW，采用直流正接，使用帶有高頻引弧和衰減熄弧裝置的焊機。
（2）焊接材料
焊絲的選用應使在正常焊接工藝下的焊縫在焊后狀態(tài)的抗拉強度不低于母材退火狀態(tài)的標準抗拉強度下限值，焊縫焊后狀態(tài)的塑性和耐蝕性能不低于退火狀態(tài)下的母材或與母材相當，焊接性能良好，能滿(mǎn)足制造和使用的要求。
選擇的焊絲為ERTi-2，其化學(xué)成份見(jiàn)表1。
表1 ERTi-2焊絲的化學(xué)成分
焊絲牌號
化學(xué)成分（質(zhì)量分數）%
ERTi-2
雜質(zhì)不大于
Ti
Fe
C
N
H
O
余量
0.30
0.10
0.05
0.015
0.25
保護氣體的選用：
焊接用氬氣純度不應低于99.99% ，露點(diǎn)不應高于-40℃ ，當瓶裝氬氣的壓力低于0.981MPa 時(shí)不宜使用。對焊接熔池及焊接接頭內外表面溫度高于400℃的區域均采用氬氣保護。
（3）焊前準備
1）應采取有效的措施避免在焊接過(guò)程中出現鋼與鈦互溶，焊接場(chǎng)地潔凈，避免使用鐵制工具。
2）坡口加工
管材切割后，采用砂輪機打磨出坡口，坡口角度為單邊30°±2.5°，鈍邊0.5～1.5mm。加工坡口不允許使母材產(chǎn)生過(guò)熱變色。
3）坡口及焊絲清理
坡口及其兩側各25mm以?xún)鹊膬韧獗砻孢M(jìn)行清理，清理程序如下：磨光機打磨—砂紙輪拋光—丙酮清洗。焊絲也用沾丙酮的海綿擦拭干凈，并仔細的檢查母材坡口附近和焊絲有無(wú)裂紋和夾層，如有，清除后再焊接作業(yè)。清洗后不能直接進(jìn)行焊接作業(yè)，待坡口端面晾干后方可以作業(yè)。如不能及時(shí)焊接，應用自粘膠帶及塑料布對坡口予以保護。清理時(shí)間到焊接時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)，焊工用手套應潔凈，用前須用無(wú)水乙醇（或丙酮）清洗，避免將棉質(zhì)纖維附于焊件表面。
4）焊接施工前，應根據焊接工藝評定編制焊接作業(yè)指導書(shū)，焊工應按指定的焊接作業(yè)指導書(shū)施焊。
（4）焊接工藝參數（見(jiàn)表2）
1）焊接時(shí)選擇的工藝參數在保證焊縫成形良好的情況下，選用小線(xiàn)能量焊接，層間溫度不得高于200℃，防止高溫時(shí)間過(guò)長(cháng)晶粒長(cháng)大。
表2 工藝參數
管壁厚度/mm
焊層數
鎢極直徑/mm
焊接電流/A
焊絲直徑/mm
氬氣流量（L/min）
噴嘴直徑/mm
焊把
拖罩
管內
3～4
2
2.4
75～95
2.5
11～13
20～22
11～22
12
5～6
3
2.4
90～120
2.5
12～15
20～22
11～22
18
7～8
3～4
3.0
120～160
3.0
12～15
20～22
11～22
18
2）焊接作業(yè)均應在氬氣保護下進(jìn)行：采用焊炬噴嘴保護熔池，焊炬拖罩保護熱態(tài)焊縫及近縫區的外表面，管內充氬保護焊縫及近縫區的內表面，具體措施：直徑較大的管子焊接時(shí)，管內工作人員戴上防毒面具，手持保護罩對焊接熔池背面進(jìn)行保護；直徑較小的管子或固定口焊接時(shí)，在管子內表面距離坡口150～300mm（根據可操作性取較大值）處采用可溶紙密封，再塞入一團可溶紙防止管內氣壓過(guò)大將密封可溶紙破壞，然后充入氬氣將管內空氣排凈。焊接前必須充分預充氬氣，焊后應延時(shí)充氬，以使高溫區充分冷卻，防止表面氧化。
3. 焊接操作注意事項
（1） 施焊時(shí)，焊絲與焊件間夾角盡量保持最小，基本上不作橫向撥動(dòng)，當需要擺動(dòng)時(shí)，頻率要低，幅度不要太快，而且送絲要平穩。焊接過(guò)程中填充焊絲應始終保持在氬氣的保護之下。熄弧后焊絲不得立即暴露在大氣中，應在焊縫脫離保護時(shí)取出。焊絲如被污染、氧化變色時(shí)，污染部分應予以切除。
（2）不得在焊件表面引弧或試驗電??；焊接中應確保起弧與收弧的質(zhì)量；收弧時(shí)應將弧坑填滿(mǎn)，多層焊的層間接頭應相互錯開(kāi)。
（3） 除有特殊要求外，每條焊縫應一次連續焊完，如因故被迫中斷，再焊時(shí)必須進(jìn)行檢查，確認無(wú)裂紋后方可繼續施焊。
（4） 如果焊接作業(yè)時(shí)不慎出現夾鎢時(shí)，應停止焊接作業(yè)，用磨光機清除鎢點(diǎn)，鎢級端部重新打磨，達到要求后方可重新進(jìn)行焊接作業(yè)，要求與開(kāi)始焊接作業(yè)相同。
（5） 為了減少焊接變形，焊前在接頭坡口間進(jìn)行定位焊，定位焊應與正式的焊接工藝相同，定位焊的焊縫長(cháng)度宜為10～15mm，高宜為2～4mm，且不超過(guò)壁厚的2/3。定位焊的焊縫不得有裂紋及其它缺陷，定位焊焊縫兩端，宜磨成緩坡形。
（6） 鈦管焊接環(huán)境若出現下列情況之一，而未采取防護措施時(shí)應停止焊接：
a 風(fēng)速≥2m/s；b相對濕度大于90%；c下雨下雪；d 溫度低于0℃。
（7） 焊縫返修工藝與原焊接工藝相同。同一部位的返修次數不得多于兩次，若需二次返修時(shí)，應制定返修措施。經(jīng)焊接責任工程師批準后進(jìn)行，并應在施工記錄中注明。
4. 焊接檢驗
（1） 焊工應對焊好的焊道表面進(jìn)行清理，要求外觀(guān)良好。寬度以每邊蓋過(guò)坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度符合設計規定，外形平穩過(guò)渡。表面質(zhì)量應符合下列要求：
a 不允許有咬邊、裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在；
b 焊縫余高：當壁厚小于5mm時(shí)，為0～1.5mm；當壁厚大于5 mm時(shí)，為1～2mm；c 焊縫表面錯邊量不應大于壁厚的10%，且不大于1mm。
（2）底層焊道均應進(jìn)行滲透檢驗，檢測方法按《壓力容器無(wú)損檢測》JB4730執行，以無(wú)裂紋和其他任何表面缺陷為合格。
（3） 對每道焊縫表面進(jìn)行色澤檢查，其顏色的變化就是表面氧化膜在不同溫度下的顏色變化，它們的力學(xué)性能也不相同。合格標準見(jiàn)表3。
表3焊道色澤檢查合格標準
焊道顏色
保護效果
質(zhì)量
銀白色
優(yōu)
合格
金黃色
良
合格
紫色（金屬光澤）注
藍色（金屬光澤）
低溫氧化，表面污染
合格
高溫氧化，污染嚴重，焊縫性能下降
不合格
灰色（金屬光澤）
保護不好
不合格
暗灰色
灰白色
黃白色
注：區別低溫氧化和高溫氧化的方法宜采用酸洗法。經(jīng)酸洗能除去紫色、藍色者為低溫氧化，除不掉者為高溫氧化，酸洗技術(shù)條件見(jiàn)表4。
表4焊縫酸洗技術(shù)條件
酸洗液配方
2%～4%HF+30%～40%HNO3+余量水（體積比）
酸洗液溫度
不高于60℃
酸洗時(shí)間
2～3分鐘
注：酸洗后立即用清水沖洗干凈、晾干。
（4）RT檢驗 所有焊道100%RT探傷，檢測方法按《承壓設備無(wú)損檢測》JB4730-2005執行。
