摘要：鈦以及鈦合金以其優良的耐酸腐蝕性能被人們所看重，越來越多地被用來制作成設備和工藝管道，應用到帶有強酸物料的反應器、輸送管道上。但鈦及鈦合金由于在高溫下易與多種元素和化合物發生反應而脆化，特別是焊接過程中，一經吸收了空氣中的氧、氮等元素，溶解在鈦材金屬中會使合金顯著變硬，降低鈦金屬的延展性而使其變脆，造成管道斷裂和設備損壞。所以研究鈦以及鈦合金的焊接對于應用它們的生產裝置的建設和維護有著重要意義。

　　關鍵詞：鈦合金管；焊接溫度；保護氣體 ；質量控制

　　隨著石油化工工業的發展，越來越多的新技術被應用到石油加工上，同時一些強酸或強腐蝕性物料由于它們的強氧化性和較好的催化性能被應用到石油化工反應中，但一旦泄露，會造成很嚴重的后果，所以如何來制作這些強酸強腐蝕性物料的容器及輸送它們的管道成為人們關注的重點。鈦以及鈦合金以其優良的耐酸腐蝕性能被人們所看重，越來越多地被用來制作成設備和工藝管道，應用到帶有強酸物料的反應器、輸送管道上。但鈦及鈦合金由于在高溫下易與多種元素和化合物發生反應而脆化，特別是焊接過程中，一經吸收了空氣中的氧、氮等元素，溶解在鈦材金屬中會使合金顯著變硬，降低鈦金屬的延展性而使其變脆，造成管道斷裂和設備損壞。所以研究鈦以及鈦合金的焊接對于應用它們的生產裝置的建設和維護有著重要意義。本文結合某項目醋酸裝置鈦合金管道的安裝，淺談鈦合金管道的焊接質量控制。

　　影響焊接質量的主要因素分析

　　1.1成型焊區高溫熱及氣體保護的影響

　　在常溫下，鈦合金性能較穩定，高溫下，特別是在施焊過程中，鈦合金與氧、氫、氮反應的速度極快，根據有關資料介紹，鈦合金在施焊過程中，溫度在300℃以上時能快速吸氫、溫度在600℃以上時能快速吸氧、溫度在700℃以上時能快速吸氮，而在空氣中的氧化最為敏感。試驗證明：當鈦合金在焊接時，如果熔池中侵入氧氣、氮氣等有害氣體，則被焊部位的塑性、韌性和表面顏色等都有明顯的改變；其機械性能顯著下降；過熱傾向增高。經對焊接進行彎曲實驗，焊肉發生斷裂現象，其周圍10mm左右處的母材也出現了較明顯的渣裂現象。因此，在進行鈦合金焊接時，對熔池、熔滴及高溫區，不管是正面還是反面，都應進行全面、可靠的氣體保護。采取氣體保護措施的目的：一是防止焊區周圍的有害氣體進入熔池；二是控制成型后焊肉區的高溫熱產生。如果焊接區域得不到氣體的有效保護，必將導致焊接質量的下降，嚴重時將導致產品的報廢。

　　1.2雜質氣體、元素的影響

　　鈦合金的焊接缺陷產生是比較常見的，如氣孔、裂紋等。產生這些缺陷的原因主要受氫、鐵、碳等氣體、元素的影響。實驗證明氫、鐵、碳等氣體、元素在焊接時與鈦合金的溶解度大小有關，它們主要來源于潮濕的空氣、環境；保護氣體的純度；焊件及焊絲表面上的水分、油污等。其中產生“氣孔”的原因主要是來自油污及保護氣體中的雜質中；產生“裂紋”的原因主要是來自水分及油污中。焊接缺陷的產生除了影響焊件的密封性質量要求外，同時還降低了接頭的強度、韌性、疲勞等機械性能，對產品質量有較大的影響。所以，焊接時應加以控制。

　　2對焊接質量的控制

　　2.1焊件及焊材的焊前清理

　　焊接缺陷的產生與焊件、焊絲表面清潔度有很大關系，因此焊前應將管接頭端邊緣不少于40mm處范圍內及焊絲表面的油污、水、氧化膜及其他贓物清理干凈。管端邊緣的清理可用0.3mm粗電動或手動不銹鋼絲刷刷至金屬光亮色，焊絲表面可用80目～100目金剛石紗布進行打磨至金屬光亮色。以上經處理的管端及焊絲表面，都應用潔凈的白綢布蘸丙酮擦凈。

　　2.2焊接溫度及氣體保護

　　鈦管接頭在焊接時，為了防止整個焊接區域在高溫下不被有害氣體及元素污染，必須對焊區及成型焊肉進行必要的焊接溫度控制。控制溫度的主要方法：一是對表面成型焊肉區，加保護氣體拖罩；二是將被焊接頭管內，充滿保護氣體；保護氣體的純度值應等于或大于99.99%；保護氣體的流量應滿足焊接技術要求規定值，最終要使保護氣體的保護效果，達到焊接質量上的溫控要求；焊接過程中，及時進行層間問題測量，采用層間間歇施焊，保證層間溫度不超過100℃。

　　2.3焊接方法及要求

　　2.1按技術要求合理選擇焊接接頭型式、焊接參數及氣體保護方式等；

　　2.2施工人員和焊工佩戴潔凈的白細紗布手套；

　　2.3用絲粗為0.30mm不銹鋼絲刷，將對接焊縫處刷至銀白金屬色，然后用干凈白綢布蘸少許丙酮將焊接區域擦凈，經處理的焊區嚴禁用手觸摸和接觸鐵制物品；

　　2.4焊接工作盡可能在室內進行，環境風速應不大于0.5m/s，并不應有過堂風；

　　2.5焊接設備一般選用“手工鎢極氬弧焊機”其性能滿足焊接參數要求；

　　2.6對接管定位點焊時，其對接間隙一般為0.5mm左右；

　　2.7進行對接管的焊接時，為了使焊縫成型質量達到單面焊雙面成型要求，焊縫的成型應進行兩次焊接工作：一次為封底焊接，另一次為成型焊接，并按要求進行相應的氣體保護；

　　2.8氣體保護拖罩與焊具的距離應以最短為佳，與管壁接觸的間隙力求最小；

　　2.9施焊引弧時應先通氣10s～15s，息弧時不能馬上抬起焊具，應繼續供氣保護焊區，直到溫度降至100℃以下；

　　2.10焊接時，焊具不應左右擺動，焊絲熔化端不得移出氣體保護區；

　　2.11每道焊縫應盡可能一次焊完，必需接焊的焊縫，在焊前應將接口處清理干凈，焊肉搭接長度在10mm～15mm之間。

　　2.4焊縫及熱影響區合格標準

　　2.4.1焊縫余高：當壁厚小于5mm時，為0-1.5mm；當壁厚大于5mm時，為1.0-2.0mm；

　　2.4.2焊縫表面不得有咬邊、夾鎢現象；

　　2.4.3每道焊道的色澤檢查應在焊后清理之前進行，合格標準見表；

　　2.5焊后處理及檢測

　　鈦管接頭的焊接質量首先要進行焊接區域的表面顏色檢驗，保護效果在“良好”以上為合格。對保護效果不理想的接頭，應根據實際情況進行必要的質量處理。一般情況下，氧化效果較輕時可用不銹鋼絲刷將氧化部位刷至金屬光亮色（銀白色）或進行酸洗處理，以保證內部金屬不被繼續氧化。外觀檢查合格的焊縫需進行100%射線探傷，檢測合格方能進行后續安裝工作。

　　3.1有效控制焊接層間溫度，避免鈦合金與氮、氫、氧氣體及鐵、碳元素間的吸收和溶解。

　　3.2焊接用的保護氣體盡可能地采用高純度氬氣，保護效果應良好，其流量值在規定范圍內。3.3焊接區域及焊絲的表面應進行氧化皮、油脂等污物的去除，焊件接頭應盡可能一次（在8h內）完成施焊工作。

　　3.4現場焊縫的焊接，要盡量滿足鈦材焊接的環境要求。

　　4 結束語

　　實踐證明，在進行鈦管接頭焊接時，只有在各個環節上加以良好控制，才能確保焊接質量滿足使用要求。有了焊接質量的保證，鈦材能夠在更多的特殊環境條件下使用。