鈦是一種化學性質非常活潑的金屬，在高溫下（xià）對氧、氫和氮等氣體具有（yǒu）極大的親和力，特別是在鈦焊接過程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高更為強烈（liè）。實踐證明，焊接時如果對鈦與氧、氫和氮等氣體的吸收和溶解不加以控製，無疑會給鈦焊接接頭的施（shī）焊過程帶來了極大的困難。

一、前言

近年來，隨著經濟的發展，特別是隨著改革開放的不斷（duàn）深入，我國的經濟建（jiàn）設（shè）取（qǔ）得了巨大的進步。與此同時，我國在管（guǎn）道等工程的焊接方麵也取得了巨大的進步（bù）。鈦焊接是我們（men）比較常見的一（yī）種焊接，在鈦焊接的過程中，如何做好其焊接的質量控製（zhì），對於鈦焊接的焊縫顏色具有十分重要的影（yǐng）響（xiǎng）。由於鈦焊縫顏色的直觀性，對於鈦焊接焊縫顏色和焊接質量的關係的（de）研究具有重要的意（yì）義。本文筆者結合（hé）自己多年來在鈦焊接的質量控製及工藝方麵的研究以及實際的工作經驗，對於鈦焊接的焊接質量與鈦焊縫顏色之間的關係進行探討，希望對於該領（lǐng）域的研（yán）究具有一定的作用。

二、鈦的特（tè）性對鈦焊接的影（yǐng）響

1．氧和氮的影響

氧和氮間（jiān）隙固熔於（yú）鈦中（zhōng），使鈦晶（jīng）格畸變，變（biàn）形抗（kàng）力增加，強度和硬度增加，塑性和韌性卻降低，焊縫中含焊氧、氮是不利的，應設法避免（miǎn）。

2．氫的影響

氫的增加（jiā）會使鈦的焊縫金（jīn）屬衝擊韌性（xìng）急劇下降，而塑性下降少許，氫化物會引起（qǐ）接頭的脆性。

3．碳的影（yǐng）響

常溫下，碳以間隙形式固溶於鈦中，使強度增加，塑性下降，但不如氧、氮明顯，碳量超過溶解度時生成硬（yìng）而脆的TiC，呈網狀分（fèn）布，易產生裂紋，國標規定鈦其鈦合金中碳含量（liàng）不得超過0.1%，焊接（jiē）時，工件及（jí）焊絲的油汙能增加碳（tàn）含量，因此焊接時需清理幹（gàn）淨。

三、鈦（tài）的焊接性分析

鈦具（jù）有（yǒu）良好的可焊性，由於其具有較（jiào）小的熱導性（xìng）（0.041Cal/℃·cm·s）,故鈦金（jīn）屬隻在電弧燃燒範圍內熔化，並具有良好的流動性；而且，其具有小的熱膨脹係數（8.6×10-6/℃，遠小於碳鋼），這（zhè）樣大大提高了鈦金屬的可焊性。

四、鈦焊接的焊縫顏色痛焊接質量的關係

1.鈦及鈦合金鈦管焊縫顏（yán）色變化及其缺陷產生機理

鈦及鈦（tài）合金鈦管焊（hàn）縫缺（quē）陷及產生機理如下，進行（háng）鈦管焊接時，因（yīn）氬弧焊槍形成的氬氣氣體維護層隻能維護好（hǎo）焊接熔池不（bú）受（shòu）空（kōng）氣的有害作用（yòng），而（ér）對已凝固而處於高（gāo）溫狀態附近的焊縫及（jí）其附近區域則無（wú）保護作用，而處於這種狀（zhuàng）態的（de）鈦（tài）管焊縫及其附近的區域仍有很強的吸收空氣中的氮及氧的能力。從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，而（ér）空氣種含有大量氮和氧。

隨氧化水平逐步加（jiā）重，鈦管焊縫顏色發生變化及焊（hàn）縫（féng）塑性下降的規律。銀白色（無氧化）金黃（huáng）色（TiO,大約（yuē）在250℃左右鈦開始吸收氫。輕微氧（yǎng）化）藍色（Ti2O3氧化稍為嚴重）灰色（TiO2氧化嚴重）。

2.通（tōng）過鈦（tài）焊縫（féng）表麵的（de）顏色可以對鈦焊接的（de）質量進（jìn）行判（pàn）別

對於鈦焊縫不同的顏色和硬度的測試如下圖

（一）通過實驗證明，隨著焊縫顏色的加深，即焊縫（féng）氧化程度的增加，焊縫（féng）的硬度隨之（zhī）增加，通過同行實驗的（de）測試，鈦金屬的硬度增（zēng）加，焊縫中諸如氧、氮等有害物質增加，並大大（dà）降低焊接（jiē）的質量。

（二）鈦（tài）的焊接性和它的化學和（hé）物理的屬性具有十分重要的關係，但是關鍵在於，在高溫的情況下，鈦的高活性容易受到空氣汙染，在加（jiā）熱的時候，其晶粒出現脹大，當焊接的接（jiē）頭冷卻時，就會使其形成脆性（xìng）相。鈦的（de）熔點（diǎn）很高，可以達到1668±10℃，比焊接鋼（gāng）時需（xū）要的能（néng）量還多，同時，鈦的化（huà）學性比較的（de）活潑，與（yǔ）O和H作用比鋼容易（yì）得多，在600℃以上就急劇化合。100℃就大量吸收H和（hé）O，溶H能力比（bǐ）鋼大幾萬倍，進而生成氫化鈦，使韌性急劇下降（jiàng）。氣（qì）體雜質增大了冷裂紋和延遲裂紋的傾向，增大缺口敏感性。因此焊接用氬氣純度應不低於（yú）99.99%，濕度應（yīng）不高於0.039%，焊絲的含氫量應在0.002%以下。鈦的傳熱係數是鋼的1/2，在882℃發生α至β的轉變，溫度再高，β晶粒則急（jí）劇跳躍式長大，性能明（míng）顯惡化，所以要嚴格控製溫度，特別要控製焊接熱循環中的高（gāo）溫停留時間。焊接鈦時沒有熱裂紋及晶間裂紋問題，但存在氣孔問題，尤其是焊α+β合金。

五、鈦焊接注意事項

基（jī）於以上研究，鈦金屬在（zài）焊接時（shí）要注意以下問題：

1.鈦焊接過程（chéng）中要對於焊接區域及焊後高溫區域進行嚴格的保護，以避免空氣的進（jìn）入焊接及高溫區域對焊縫質量造成嚴重影響，故如99.99%的純氬（yà）及後拖保護罩是必須的。

2.焊縫坡口要求（qiú）采用機械加工（不得才有打（dǎ）磨的方法加工（gōng））；

3.點焊應當避免，並采用高頻起弧。

4.避免（miǎn）焊後熱處理（lǐ）；如果必須進行焊後熱處理時，熱處理溫（wēn）度應小於650℃。

六、結束語

鈦焊接的質量控製對於鈦焊接的（de）焊縫顏色具（jù）有十分重（chóng）要的影響，同時，也可以根據（jù）鈦焊接的（de）焊縫顏色（sè）對鈦焊接的質量進行判斷，這二者（zhě）之間具有十分重要的（de）關係。