1. 鈦的焊接性分析
鈦是一種活性金屬，常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持 高的穩定性和耐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高 溫下鈦與氧、氮、氫反應速度較 快，鈦在300℃以上快速吸氫， 4 0 0 ℃以上開始吸氧、吸氮， 600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮。氧和氮溶于鈦中使鈦 的塑性和韌性下降，氫的溶入使 鈦的脆性增加，韌性急劇下降。 碳以間隙固溶于鈦中，使鈦強度 提高、塑性下降，碳含量超過溶 解度時就會生成硬而脆的TiC，呈網狀分布，易于產生裂紋。 此外，鈦的熔點高，比熱及導熱系數小，冷卻速度慢，焊接熱影響區在高溫下停留時間長， 高溫極易過熱粗化，造成接頭塑 性下降。從上述鈦的特性可以分析出 鈦的焊接性，要保證其焊接接頭 性能，應控制碳、氮、氧及氫等 元素的侵入，因此如何使鈦在高 溫范圍內保持清潔和處于被保護狀態是關鍵問題，同時控制焊接 接頭的溫度，避免過熱而影響焊 接接頭的性能。氬是惰性氣體， 既不與鈦形成固溶體，也不與其 他元素發生反應，因此鈦的焊接 適用于氬弧焊，但氬氣的純度應 很高，一般純度≥99.99%。
2. 焊前準備
（1）焊接場地及環境
施焊環境應該是潔凈、無煙、無塵， 獨立的區域。施焊環境的自然條 件為：風速≥1.5m/s，相對濕度 ＞80%，溫度＜5℃，雨雪無防時不得施焊。如在鋼鐵作業的車間施焊，鈦材的焊接區應與鋼 鐵區隔開，并防止鐵粉及氣體等 有害雜質的污染；焊接時應遠離 通風口和敞開的門窗，場地應鋪設橡膠軟墊。
（2）保護罩的制作 為了使鈦在高溫區（200℃以上）完全處于氬氣的保護下，必須制 作保護效果好又便于焊接操作的 保護罩。由于保護罩結構的好壞 直接影響焊接質量和焊接效率， 所以經過多次結構設計和焊接試 驗，最后確定保護罩采用所示的結構。另外氬的比重高于 空氣，因此保護罩制作時可以考 慮在保護罩上方留有操作孔。
（3）坡口加工 坡口應用機械加工，如使用坡口機、風 動內磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪 磨光片等工具加工坡口。坡口加 工時應慢速加工（或用冷卻水冷卻），防止加工時溫度過高。加 工后的坡口表面應平整、光滑， 不得有裂紋、分層、夾雜、毛 刺、飛邊和氧化色等，坡口表面 及其兩側30mm范圍內應呈銀白色金屬光澤。
（4）焊前清理 焊絲、坡口表面及兩側20mm范圍內應進行表面清理。可根據表面污染程 度選用脫脂、機械清理或化學 清洗，機械清理時允許使用不銹 鋼絲刷。施焊前應用丙酮或無水 酒精等溶劑清洗坡口和焊絲，清 洗以后不得用手直接觸摸，并在 4h內及時施焊，過期未焊應重新清洗。清洗干凈的焊絲不得隨意 拋在地上，應放在潔凈的焊絲筒 內，以防再次污染。
3. 焊接
（1 ）焊接工藝評定
按N B/T47014—2011進行焊接工藝評定，焊接工藝評定所用 鈦管材料為TA 2 ，鈦管規格為 φ45m m×3m m。編制預焊接工藝規程時應以焊接可操作性和得 到優異的焊接接頭性能為原則。 為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿 足使用要求，焊接工藝評定試驗 時按預焊接工藝規程進行。所 用氬弧焊焊機型號為WSM315，采用高頻引弧，氬氣采用純氬 （99.99%Ar）。焊接工藝評定試驗結果可知焊接工藝評
定試驗結果合格。
（2）切片腐蝕試驗
為驗證焊接接頭是否耐腐蝕，采用氬 弧焊焊接一個鈦管試件，蓋面焊時均為通水保護，其中中間一條 焊縫在焊接時特意不進行保護， 焊縫顏色呈黃色并部分帶藍色， 其余焊縫均為銀白色。然后對鈦 管試件進行切片取樣，取樣后用 30%硫酸（煮沸）侵泡24h進行 腐蝕試驗可看出，銀白色的焊縫有輕微腐蝕， 而金黃帶藍色的部位嚴重腐蝕，說明焊接時通水保護好的焊縫同 樣具有好的耐腐蝕性。
（3）鈦盤管的焊接
焊接工藝評定試驗及腐蝕試驗結果合格后，才可以進行產品的施焊。 依據焊接工藝評定編制焊接工藝 規程，依據焊接工藝規程的參數 及要求進行盤管的焊接。由于盤 管較長，拼焊時較重，手工轉動 較難，因而將盤管放在可以轉動 的支撐輪上，焊接時可以轉動 焊。同時先采用7根直鈦管一組進行組焊后一道焊接，焊接時分 兩層，打底焊時管內通純氬氣進 行保護（先通氬10~15min，將管內的空氣排凈才可以焊接），焊 接處管外用保護罩進行保護，待 焊的焊口用膠帶密封住，第一個管口用膠帶密封并插入氬氣管通 氬氣，最后一個管口膠帶密封， 并打幾個小孔，以便排除空氣和 氬氣。所有焊口焊完打底焊后再進行蓋面焊，蓋面焊時管內通水進 行保護，注意水必須灌滿管內， 以防管內留有空氣，管外用保護 罩通氬氣。焊接時隨時控制鈦管 溫度保持在200℃以下才能脫離護。