引言

某设备盛装介质是高温度的浓硝酸溶液，该溶液含有多个种类的氧化性阳离子，且含有辐射性，通常资料在该环境下侵蚀危险严重。但通常的钛合金在酸性介质中钝化偏差强烈，因而在设备选材时，思考将 Ti35 作为该设备的资料 [1]。

Ti35 是 Ti-Ta 系的二元 α 型钛合金，名义成分为 Ti-6Ta。该资料在拥有氧化性离子的浓硝酸中拥有优异的耐侵蚀机能。为相识该资料的焊接性，满足设备的制作需要，对该资料的焊接工艺进行了相应的钻研。Ti35 合金资料成分和力学机能如表 1、、表 2 所列。

表 1 Ti35 合金的化学成分 (质量分数)(%)

表 2 Ti35 合金力学机能

1、、焊接工艺试验

Ti35 合金是在传统钛资料的基础上参与了质量分数小于 10% 的 Ta 元素。由于 Ta 的熔点极高，且 Ta 与 Ti 的密度相差极大，Ti35 资料与传统的钛资料在焊接机能方面存在以下差距：：

(1) 高温时，Ti35 资料易与碳、、氢、、氧等杂质产生反映，天生化合物，严重影响了焊缝质量和耐侵蚀机能。

(2) Ti35 资料作为一种 α 资料，其焊缝若在高于 β 相变温度之上的高温停顿功夫过长，则会导致强度、、塑性和冲击韧性降落，因而焊接时冷却速度应快。

(3) 铁的存在对 Ti35 资料的耐侵蚀性影响很大，铁传染会导致加快吸氢，严重影响焊缝质量。

(4) 氢是引起气孔的重要原因。

(5) Ti35 合金焊接接头产生裂纹的可能性很小，但容易在热影响区出现延长裂纹，产生的重要原因是焊接过程中的氢导致。

1.1 试验使用资料

本次评定试验使用的 Ti35 母材和焊材的机能要求如表 3 所列。

表 3 评定用板材及焊材物理机能

1.2 焊接过程中的珍视

通过对 Ti35 资料分析并结合纯钛的焊接经验，Ti35 资料的焊接关键点在于珍视，因而在试验时，试板背面及尾部温度高于 300℃的选取高纯氩气进行珍视，试板背面及尾部珍视工装如图 1、、图 2 所示。

焊接实现后，焊缝色彩为银白色 (试板珍视成效见图 3)，切合理论质量要求。按尺度技术前提要求进行了相应的无损检测，检测了局满足尺度要求。

2、、Ti35 焊接工艺评定

2.1 焊接工艺评定参数及要求

焊接试验成功后，按产品制作尺度要求进行了 Ti35 对接焊评定，蕴含焊缝厚度 5mm 后焊缝背面选取流动的水进行珍视的焊接工艺评定，焊接工艺评定具体参数和要求如表 4 所列。

表 4 试验参数及要求

注：：1. 正面珍视气体流量为 10~15 L/min，背面及尾部珍视气体流量为 15~25 L/min；2. 试板熔敷金属厚度 5mm 前与上述一致，熔敷金属厚度在 5mm 后选取水冷方式在焊缝背面对高温区域进行珍视。

焊接接头按 NB/T 47013.2 的要求进行射线检测，质量等级为 AB 级，检测了局满足有关尺度及专用技术前提要求。

2.2 力学机能试验

2.2.1 接头拉伸试验

按尺度要求进行了焊接接头的全厚度拉伸试验，断裂后的拉伸试样如图 4 所示，试验了局如表 5 所列。

表 5 接头拉伸试验了局

2.2.2 接头横向弯曲试验

按尺度要求进行了焊接接头的横向全厚度弯曲试验，弯曲后的试样如图 5 所示。试样尺寸为 38mm×10mm，试样弯曲为 180°，弯曲直径为 40mm，弯曲试样的拉伸面均未见缺点显示。

2.3 焊接接头金相组织

由金相组织照片可知，选取手工钨极氩弧焊焊接而成的焊接接头的熔敷金属、、热影响区与母材的金相组织均为 α 相。母材、、热影响区及焊缝的金相组织如图 6 所示。其区别在于母材微观描摹为多边等轴齐全退火态组织。凭据 Ti-Ta 二元合金相图 [2-3]，通过对比熔敷金属、、热影响区的晶粒发现，其都有了显著的长大，重要原因是在焊接过程中，多层多道焊在焊接循环热下导致晶粒长大。

3、、产品焊接利用

对于 Ti35 资料的焊接，其重要节制点是高温区域的珍视及清洁。为此，针对设备结构特点进行了以下改进。

3.1 加热半管组焊

设备筒体外理论有 22 圈规格为 φ89mm×3mm 的弧形加热半管，当回旋式组对时，加热半管之间接缝处的偏斜造成部门间隙较大。为解决该问题，克己液压式矫形工具，组对时将矫形工具固定在半管的相宜地位，借助于斜铁，通过矫形工具施加外力，节制接缝处间隙满足要求。利用该矫形工具后工作效能提高了 3 倍以上，且组装后的半管间距均匀，焊接后焊缝外形美观 [4-5]。半管组对工装如图 7 所示。

3.2 小径管对接焊

小管对接时管子直径小，通常珍视工装无法有效珍视小管焊缝。经试验，将管子对接的焊缝整体都置于工装珍视中，珍视气体将通过导管及筛网细化对产品焊缝进行珍视及加快冷却作用，以保障产品焊缝质量。小管对焊接珍视工装如图 8 所示。

4、、结语

通过对 Ti35 资料的焊接试验以及焊接工艺评定试板的焊接、、检验，证明 Ti35 拥有较为优良的焊接机能：：附庸讨械那褰嗍蔷龆ê阜熘柿康墓丶煞，焊接热输入巨细对 Ti35 合金焊接机能拥有较大影响。选得到到的焊接参数焊接的试板焊缝的金相与母材一样。

通过对 Ti35 资料焊接工艺机能钻研得到的各项结论、、工艺参数等已制作试件验证了工艺的可行性、、靠得住性。同时，设备的制作工作已实现，为后续 Ti35 资料产品的承揽与制作奠定了基础。

参考文件

[1] 吴金平，杨英丽，赵彬，等：：蟠χ蒙璞赣 Ti-35 合金资料钻研 [C]// 中国核学会核资料分会，2006 全国核资料学术互换会论文集，2006:302-304.

[2] 陈宝祥，马鸣，孙敬岩，等。热丝 H-TIG 镍基堆焊工艺钻研。哈尔滨锅炉厂有限责任公司，2013, 6 (6):56-57.

[3] 李磊。石油钻采阀门内壁热丝 TIG 堆焊 [J]. 石油化工建设，2005, 17 (6):52-54.

[4] 许江晓，刘晓林。热丝 TIG 全地位自动焊工艺参数的匹配，2010, 39 (7):56-58.

[5] 冯英超：：说缯 TIG 全地位自动焊打底的工艺分析 [J]. 电焊机，2012, 42 (2):57-61.

（注，原文标题：：Ti35资料焊接工艺钻研）