隨著我國石化、醫藥等行業的快速發展，使用的設備愈發多樣化，生產工藝過程中各種強腐蝕介質使用工況越來越多，常規材料已不能滿足耐腐蝕的要求，對有色金屬材料的需求量越來越大，特別是鈦材的需求。

張家港某壓力容器制造公司從事鈦材設備制造已有多年。該公司特容車間做了安徽、河北、君正等用戶大批純鈦設備和鈦復合板設備，在技術工藝、生產制造等方面都積累了一定的經驗。

本文對鈦材的特性、焊接注意事項、檢驗要求及要點進行了詳細的總結，以供業內同仁參考，更好地做好鈦設備的檢驗工作。

1 、鈦材的特性

鈦的化學活性高，是一種很活潑的金屬。鈦在高溫下極易氧化。鈦的焊接必須在惰性氣體保護下進行，常采用氬弧焊焊接。鈦具有良好的低溫塑性和韌性，鈦的鈍化系數達到2.44，特別耐氯離子腐蝕。國內壓力容器用鈦一般采用強度低的工業純鈦和低合金鈦，均為α鈦，具有排密六方晶格。微量間隙溶解的元素氮、氧、碳，即使作為雜質存在，也會影響其晶格常數，使其塑性明顯下降。鈦材中合金元素越高，強度也越高，焊接性能將變差。因此壓力容器用鈦一般選用合金元素低的牌號，取其具有的較好的塑性。鈦材供貨狀態為退火。鈦的密度小、熔點高、導熱性差、熱容量小、電阻系數小，加熱至300℃時開始吸氫，400℃時開始吸氧，500℃時開始吸氮。在焊縫冷卻時，因溫度降低致使溶解度下降，析出氫化鈦、氧化鈦、氮化鈦等脆性化合物。在正常的焊接工藝下，剛焊完的鈦材焊縫冷卻速度要比不銹鋼和碳鋼慢得多。溫度在400℃以上的鈦焊縫和熱影響區均要求在氬氣的保護中，因此鈦材焊接時，不但熔池需要保護，焊后正在冷卻中的焊接接頭正面及背面也要保護，要用通入氬氣的保護拖罩來保護冷卻中的焊縫和熱影響區，不讓其在高溫下氧化形成脆性化合物。張家港某公司制造了多臺材料為TA2，TA9，TA10的鈦材設備。其中TA2是工業純鈦，大部分用在含氯介質的設備。

TA9是加了0.2%Pd，TA10為加了0.3%Mo+0.8%Ni的低合金鈦。TA9、TA10用在抗縫隙腐蝕更苛刻的設備上 [2,5] 。

2 、焊接注意事項

2.1 清理

(1)焊前對焊件坡口及附近區域以及焊絲要清理清洗干凈，這對鈦材焊接質量特別重要。因為如果坡口及焊絲表面的水分、油污、氧化物及其他有機污染物進入熔池會使熔池中的氫和一氧化碳增加，容易使焊縫產生氣孔，降低塑性。

(2)焊接前，清理焊絲表面和焊接坡口及兩側各25 mm的氧化物、氮化物、油污、水分和其他有機污染物，一般用白布粘取丙酮液反復擦洗以上部位的污染物，經清理后嚴禁用手直接接觸以免再污染，若再污染或清洗后4 h未焊應重新對其進行清理與清洗。

2.2 保護

(1)焊接時，保護氣體氬氣純度應不低于99.99%，氬氣流量不應調至過大，過大時會對前方焊槍保護氣體形成干擾并且使焊接區域冷卻速度加快，反而會形成微裂紋缺陷。以保證氣流均勻穩定地分布在焊接區域為宜。

(2)焊接時，焊縫和熱影響區內外表面應加以氬氣保護，氬氣保護拖罩的尺寸應根據焊件厚度、冷卻方式、焊接電流及焊縫形狀等因素確定，并緊貼在焊接區隨焊槍一同移動，不得脫離焊接區域。

(3)焊接時，應嚴格按照制定好的焊接工藝參數執行，不得擅自更改工藝參數。施焊時，焊接熱輸入不宜過大，控制好焊接層間溫度不得大于200 ℃，一道焊縫應盡量一次焊完，不得已時應在焊接第二道前對前一道焊縫進行嚴格的清理后方能再次施焊。

(4)焊接結束收弧時，不應立即拿起焊槍，應保證焊槍在焊接區域上停留一定時間方可拿開，然后將氬氣保護罩拖至焊接區域，停留一定時間待焊縫及熱影響區溫度冷卻至200 ℃以下時方能拿開保護拖罩。每次焊接完畢時，焊絲應在保護氣體中保留一定時間，方能拿開，若焊絲不慎被氧化，在下次焊接前應剪除被氧化端，剪除后用丙酮液對其擦洗后方能再次施焊 [2,3] 。

3 、檢驗控制要求

3.1 焊前檢查要點

(1)母材、焊縫外觀質量、標識和質量證明書檢查；(2)設備、焊機、熱處理設施檢查；(3)焊接工藝文件檢查，WPS，PQR等；(4)焊工資格檢查；(5)焊接環境檢查；(6)焊接坡口檢查；(7)焊材烘烤、干燥和潔凈程度檢查。

3.2 焊接過程檢查要點

(1)點焊位置檢查；(2)氬氣保護情況檢查；(3)焊接環境清潔度檢查；(4)焊接參數如電流、電壓、焊速等檢查；(5)層間溫度檢查。

3.3 焊后檢查要點

(1)焊接接頭的檢查方法有外觀檢查和著色檢查兩種，檢查方法如表1所示；(2)焊縫表面應均勻、美觀；(3)焊縫表面不允許有咬邊、裂紋、氣孔、未熔合、焊瘤等缺陷；(4)焊縫表面顏色不允許出現紫色、藍色、灰色、金黃色，具體顏色及規定見表2所示。(5)鈦表面生成的氧化膜的顏色與生成溫度有關：在200℃以下為銀白色，300℃時為淡黃色，400℃時為金黃色，500℃和600℃時為深藍色和紫色，700~900℃為灰色。溫度低時氧化色僅為表面薄層，可用酸洗去除；溫度高時氧化深度漸深，嚴重影響焊縫質量。因此，焊縫表面顏色是衡量鈦焊接時惰性氣體的保護情況和焊縫質量的重要指標和檢驗方法 [1,2,4,5] 。

4 、結論

在鈦設備的制造中，最關鍵的工序是焊接。本文通過介紹鈦材特性、焊接注意事項、焊接檢驗控制要點等內容，為鈦材的焊接和檢驗提供一些經驗。只有全面準確地掌握鈦材的基本特性，在焊接過程中加強控制，經過焊后外觀檢驗和無損檢查報告，認真分析缺陷產生的原因，采取嚴格防范措施，改進工藝技術條件，提高焊接質量，才能最終提高焊縫的合格率和設備的制造質量。

參考文獻：

[1] 顧曾迪，俞逢英. 有色金屬焊接[M].北京：機械工業出版社，1995.

[2] 康浩方. 國內外鈦設備的焊接技術現狀[J].鈦工業進展，2003，(4)~(5)：73-74，70-73.

[3] 余存燁. 鈦制壓力容器的監察與檢驗[J].鈦工業進展，2003，(3)：31-34.

[4] 李洪巖，張建偉. 鈦材設備制造的焊接與切割技術[J].石油和化工設備，2012，15(6)：29-30.

[5] JB/T 4745-2002，鈦制焊接容器[S].

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