鈦比鋼輕45％，比鋁重60％，比其中任何一種都強(qiáng)三倍以上。雖然它比許多其他金屬貴得多，但它具有更高的耐腐蝕性，更低的生命周期成本，更長(zhǎng)的使用壽命，以及比大多數(shù)更低的維護(hù)和維修成本。鈦的常見應(yīng)用包括軍事，航空航天，船舶，化工，發(fā)電，石油和天然氣開采以及醫(yī)療設(shè)備。

鈦是一種活性金屬，易與氧氣相互作用，易于氧化和污染，并且難以焊接。然而，細(xì)致的準(zhǔn)備，穩(wěn)定的手法和大量的練習(xí)可完成成功的焊接。

本文重點(diǎn)介紹使用ASTM Gr5，國(guó)內(nèi)TC4（Ti6Al4V）作為參考的鈦管、鈦合金管和管道上的氣體保護(hù)鎢極電弧焊（GTAW，也稱為TIG焊或鎢極惰性氣體保護(hù)焊）。

清潔是至關(guān)重要的

焊接鈦管需要極其清潔 - 基礎(chǔ)金屬，填充金屬和焊接環(huán)境必須完美無暇。焊接工人如果擦了護(hù)手霜等身體乳，成型和拉伸過程中的油污，車間灰塵，油漆，污垢，切削液和潤(rùn)滑劑都會(huì)導(dǎo)致脆化和焊接失效。

首先清潔工作區(qū)域并清除各種碎屑，并確保選擇氣流最小的地方，盡量保證環(huán)境無風(fēng)，以免在焊接過程中干擾保護(hù)氣體。接下來對(duì)填充棒和基底金屬上的油污清潔：戴上專門用于此目的的丁腈手套，以防止操作工手上的護(hù)手霜或者其他手上附著的油污擦到待焊接鈦管上。然后將甲基乙基酮（MEK）涂在干凈的無絨布上并擦拭鈦以去除任何殘留的表面污染物。此時(shí)將填充棒放入密封容器中以防止進(jìn)一步污染。

在焊接之前，除去管道表面鈦與氧氣反應(yīng)時(shí)形成的氧化皮。該氧化物層為鈦提供了顯著的耐腐蝕性。但是，必須在焊接之前將其去除，因?yàn)樗诒肉伕叩臏囟认氯刍⑶铱梢赃M(jìn)入熔融焊池以產(chǎn)生使夾層變?nèi)醯膴A雜物。

無論是帶有硬質(zhì)合金去毛刺工具的模具磨床還是專用于鈦合金的硬質(zhì)合金銼刀，都能最好地從焊接接頭上去除氧化層。建議不要使用鋼絲絨和磨料，因?yàn)樗鼈儠?huì)造成污染。請(qǐng)記住使用低磨削速度以防止過熱。在將氧化層磨掉后，用MEK或丙酮浸濕的布再次擦拭接頭。因?yàn)槟承┤軇┚哂械烷W點(diǎn)， 等所以要待溶劑在撞擊電弧之前完全蒸發(fā)。

完美契合

對(duì)于鈦管而言，裝配可能比任何其他金屬管更重要，因?yàn)樗鼘?duì)于防止氧氣進(jìn)入焊縫至關(guān)重要。接頭應(yīng)為方形（不要形成V形缺口），這有助于減少填充接頭所需的熱量和焊接金屬量; 這反過來又降低了燒穿和污染的可能性。

將零件夾在定位器或工作站上，以確保兩端盡可能緊密，準(zhǔn)確地對(duì)接在一起。

大多數(shù)薄壁鈦管和管道不需要預(yù)熱。但是，如果您計(jì)劃焊接厚度超過1/3英寸的鈦管，請(qǐng)咨詢您的焊接設(shè)備供應(yīng)商，因?yàn)槟承╊A(yù)熱和后加熱可能是有益的。

屏蔽氣體覆蓋的重要性

建議使用純氬氣來焊接鈦，因?yàn)樗哂懈呒兌群偷退趾?。可以使?5/25的氬/氦混合物來提高穩(wěn)定性并僅在指定時(shí)增加滲透。

美國(guó)焊接協(xié)會(huì)（AWS）建議測(cè)量焊接氣體純度，以確保其符合每種應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)氣體的純度至少為99.995％，不超過百萬分之20（PPM）的氧氣，露點(diǎn)高于-76華氏度。其他應(yīng)用需要99.999％的純氬氣流量。

用尾部護(hù)罩裝備焊槍是至關(guān)重要的 - 否則氧氣污染的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加，并且隨之而來的是開裂的可能性。一些焊工會(huì)制造自己的尾隨防護(hù)罩，雖然有很多款式可供購買。尾隨護(hù)罩符合管子的形狀，并沿著管子的GTAW割炬。在割炬及其氬氣流通過后，護(hù)罩在焊縫上提供額外的氬保護(hù)。將割炬和尾隨保護(hù)氣流設(shè)置為20立方英尺/小時(shí)（CFH）可提供最佳保護(hù)氣體覆蓋率。

始終使用干凈，無孔的塑料軟管將保護(hù)氣體輸送到割炬，尾隨護(hù)罩和吹掃。

填充金屬選擇

焊接厚度大于0.010英寸的鈦管時(shí)，請(qǐng)使用填充金屬（參見圖1）。通常，您應(yīng)該將填充金屬與焊接的鈦的等級(jí)相匹配 - 理論上該是完全匹配的。某些應(yīng)用允許例外，例如屈服強(qiáng)度低于母材的填充金屬，以提高延展性。但是，任何變化都應(yīng)經(jīng)過仔細(xì)測(cè)試和調(diào)查，以確保其符合工藝要求和規(guī)格。

挑選合適的火焰和消耗品

與任何其他焊接工藝相比，GTAW使焊工能夠更好地控制熱輸入和熔池。具有高頻電弧啟動(dòng)，遠(yuǎn)程電流控制功能，后流量計(jì)時(shí)器和至少250安培輸出的GTAW逆變器將很好地焊接鈦。

始終將機(jī)器的極性設(shè)置為直流電極負(fù)極（DCEN）。與直流電極正極（DCEP）相比，DCEN具有更深的穿透性。

使逆變器與空氣或水冷割炬匹配。如果您的焊接溫度低于150安培，并且其成本低于水冷式割炬，則風(fēng)冷式割炬可提供良好的性能。另一方面，水冷式割炬更小，更易于操作，并且允許在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)以更高的安培數(shù)進(jìn)行焊接，盡管鈦上的大多數(shù)焊接都很短并且在低于150安培的輸出水平下產(chǎn)生。