鈦比鋼輕45％，比鋁重60％，比其中任何一種都強三倍以上。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，更長的使用壽命，以及比大多數(shù)更低的維護和維修成本。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。

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

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，切削液和潤滑劑都會導(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氣體。接下來對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。此時將填充棒放入密封容器中以防止進一步污染。

在焊接之前，除去管道表面鈦與氧氣反應(yīng)時形成的氧化皮。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，因為它在比鈦更高的溫度下熔化并且可以進入熔融焊池以產(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，因為它們會造成污染。請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。因為某些溶劑具有低閃點， 等所以要待溶劑在撞擊電弧之前完全蒸發(fā)。

完美契合

對于鈦管而言，裝配可能比任何其他金屬管更重要，因為它對于防止氧氣進入焊縫至關(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，如果您計劃焊接厚度超過1/3英寸的鈦管，請咨詢您的焊接設(shè)備供應(yīng)商，因為某些預(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，因為它具有高純度和低水分含量?？梢允褂?5/25的氬/氦混合物來提高穩(wěn)定性并僅在指定時增加滲透。

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

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

始終使用干凈，無孔的塑料軟管將保護氣體輸送到割炬，尾隨護罩和吹掃。

填充金屬選擇

焊接厚度大于0.010英寸的鈦管時，請使用填充金屬（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)過仔細測試和調(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，遠程電流控制功能，后流量計時器和至少250安培輸出的GTAW逆變器將很好地焊接鈦。

始終將機器的極性設(shè)置為直流電極負極（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，并且允許在更長的時間內(nèi)以更高的安培數(shù)進行焊接，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。