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1鈦材特性

鈦密度4.5 g/cm3，熔點(diǎn)1 668℃，在20℃其線脹系數(shù)8.4×10-6/℃，熱導(dǎo)率16.329 W/（m·k）,鈦及鈦合金具有良好耐腐蝕性能，在氧化 性、中性及有氯離子的介質(zhì)中，其耐腐蝕性優(yōu)于不銹鋼。純鈦是一種銀白色金屬，882℃以上為體心立方結(jié)構(gòu)，稱β鈦，低于此溫度為密排六方結(jié)構(gòu)，稱α鈦。隨鈦中合金元素及雜質(zhì)含量的不同，同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度也不相同。鈦與氧的親和力很大，甚至在室溫下都能迅速生成穩(wěn)定而致密的氧化膜。由于此膜的存在，鈦具有良好的耐腐蝕性，鈦中溶解的氧和氮能明顯地起到強(qiáng)化作用，但塑性顯著降低。氫會(huì)使鈦及鈦合金脆化。工業(yè)純鈦由于塑性韌性好、耐蝕性、焊接性好和易于成形等優(yōu)點(diǎn)，在化工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2鈦的焊接性

氣體等雜質(zhì)污染而引起焊接接頭脆化，鈦是一種活性金屬。它在常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性；在高溫下與氧、氮、氫、碳都有很強(qiáng)的親和力，反應(yīng)速度較快，在300℃以上快速吸氫，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，而且空氣中含有大量的氧和氮、氧、氫的增加使鈦和鈦合金焊縫變脆而使其塑性嚴(yán)重下降。因此為了避免空氣的污染，鈦材焊接時(shí)要求對(duì)焊接區(qū)及溫度高于400℃的部位進(jìn)行保護(hù)。焊縫氣孔：此種材料焊接時(shí)，對(duì)于焊接區(qū)的水分、油脂、氧化物等雜質(zhì)特別敏感，容易產(chǎn)生大量氣孔。因此焊前應(yīng)對(duì)坡口及其周?chē)?、焊絲等進(jìn)行清理。

3焊接一般環(huán)境要求

①空氣相對(duì)濕度≤90%。

②氬弧焊時(shí)風(fēng)速小于2 m/s。

③雨天作業(yè)時(shí)采取適當(dāng)措施，如搭設(shè)防風(fēng)擋雨棚等。

工作場(chǎng)所應(yīng)具有焊接材料的儲(chǔ)存、清洗設(shè)施和良好的施焊條件。

④每天焊接前必須用Phenathroline（鄰二氮雜菲）法檢驗(yàn)焊件周?chē)諝庵需F離子濃度。

⑤在焊接現(xiàn)場(chǎng)周?chē)稚⒎胖迷嚰垼? h后僅有1～2個(gè)點(diǎn)試紙變色則可施焊。配方如下：溶解272g CH3COONa.3H2O于500 ml熱蒸餾水中，加240 ml冰醋酸，然后以蒸餾水稀釋至1 000 ml；溶解3.5 g鹽酸胺于350 ml蒸餾水；溶解2.5 g的1∶10 Phenathroline（鄰二氮雜菲）水化物于約200 ml熱蒸餾水中并稀釋至300 ml。將三種溶液混合得1 650 ml混合液即可。

⑥操作人員必須穿戴干凈的不會(huì)造成鐵離子污染的勞保用品，這些專用的防護(hù)服和鞋套應(yīng)隔離放置并保持潔凈。

4焊接方法

焊接方法采用GTAW，對(duì)于管子壁厚δ＜5 mm的薄件用直流反接，利用其“陰極霧化”效應(yīng)（工件接受正離子轟擊，可使其表面 氧化膜破碎切除去），以獲得表面光潔美觀，成形良好的焊接接頭；對(duì)于管子壁厚δ≥5 mm的工件，采用直流正接，此時(shí)焊縫熔深大、熔寬小，熱影響區(qū) 小、變形小，有利于提高焊接生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量。?焊接材料：ERTi-2焊絲，純度為99.995%，的保護(hù)氣，用含水量不應(yīng)大于50 Mg%m3的氬氣，對(duì)焊接熔池及焊接接頭內(nèi)外表面溫度高于400℃的區(qū)域均采用氬氣保護(hù)。

5焊前準(zhǔn)備

①坡口加工：采用氧化鋁砂輪機(jī)打磨出坡口，坡口角度為單邊 30°±2.5°，鈍邊0.5～1.5 mm。加工坡口不允許使母材產(chǎn)生過(guò)熱變色。

②坡口及焊絲清理：坡口及其兩側(cè)各25mm以內(nèi)的內(nèi)外表面進(jìn)行清理，程序如下：磨光機(jī)打磨→砂紙輪拋光→丙酮清洗。清洗后不能直接進(jìn)行焊接作業(yè)，待坡口端面晾干后方可以作業(yè)。如不能及時(shí)焊接，應(yīng)用自粘膠帶 及塑料布對(duì)坡口予以保護(hù)。焊絲也用沾丙酮的海綿擦拭干凈，并存放在專用的。

③焊工用手套應(yīng)潔凈，用前也用無(wú)水乙醇（或丙酮）清洗，避免將棉質(zhì)纖維附于焊件表面。

6焊接工藝

①焊接時(shí)應(yīng)在合格的工藝參數(shù)范圍內(nèi)選用小線能量焊接，層間溫度不得高于200℃，防止高溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)晶粒長(zhǎng)大。

②焊接作業(yè)均應(yīng)在氬氣保護(hù)下進(jìn)行：采用焊炬噴嘴保護(hù)熔池，焊炬拖罩保護(hù)熱態(tài)焊縫及近縫區(qū)的外表面。管內(nèi)充氬保護(hù)焊縫及近縫區(qū)的內(nèi)表面，具體措施：直徑較大的管子焊接時(shí)，管內(nèi)工作人員戴上防毒面具，手持保護(hù) 罩對(duì)焊接熔池背面進(jìn)行保護(hù)；直徑較小的管子或固定口焊接時(shí)，在管子內(nèi)表面距離坡口150～300 mm（根據(jù)可操作性取較大值）處采用可溶紙密封，再塞入一團(tuán)可溶紙防止管內(nèi)氣壓過(guò)大將密封可溶紙破壞， 然后充入氬氣將管內(nèi)空氣排凈。焊接前必須充分預(yù)充氬氣，焊后應(yīng)延時(shí)充氬，以使高溫區(qū)充分冷卻，防止表面氧化。

③焊接過(guò)程中填充焊絲應(yīng)始終保持在氬氣的保護(hù)之下。 熄弧后焊絲不得立即暴露在大氣中，應(yīng)在焊縫脫離保護(hù)時(shí)取出。焊絲如被污染、氧化變色時(shí)，污染部分應(yīng)予以切除。

④不得在焊件表面引弧或試驗(yàn)電弧；焊接中應(yīng)確保起弧 與收弧的質(zhì)量；收弧時(shí)應(yīng)將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)。

⑤除有特殊要求外，每條焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊完，如因故 被迫中斷，再焊時(shí)必須進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)裂紋后方可繼續(xù)施焊。

⑥如果焊接作業(yè)時(shí)不慎出現(xiàn)夾鎢時(shí)，應(yīng)停止焊接作業(yè)， 用磨光機(jī)清除鎢點(diǎn)，鎢級(jí)端部重新打磨，達(dá)到要求后方可重新進(jìn)行焊接作業(yè)，要求與開(kāi)始焊接作業(yè)相同。

⑦定位焊應(yīng)與正式的焊接工藝相同，定位焊的焊縫長(zhǎng)度 宜為5～10 mm，高宜為2～4 mm，且不超過(guò)壁厚的2/3。定位焊的焊縫不得有裂紋及其它缺陷，定位焊焊縫兩端，宜磨成緩坡形。

7鈦管道預(yù)制及安裝要求

鈦管道加工及安裝要求與一般工藝管線的加工和安裝要求基本相同，特別強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn):

①所有參與施工的人員必須仔細(xì)閱圖，熟悉管線的走向、材料選用、連接方式、安裝位置及各種技術(shù)要求。

②管線在地面做好深度預(yù)制，核對(duì)施工圖與施工現(xiàn)場(chǎng)后反復(fù)核算下料尺寸，避免預(yù)制尺寸與現(xiàn)場(chǎng)尺寸不符。所有與管廊碰頭管線要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。盡量減少高空固定焊，固定焊焊口要留有調(diào)整量，固定口所在位置要便于組對(duì)、焊接。

③用于鈦管砂輪及切割工具應(yīng)使用專用的氧化鋁砂輪片和切割刀具，其砂輪片及刀口嚴(yán)禁與其它材質(zhì)的共用。

④管子切割表面不得過(guò)熱變色，否則必須去掉污染層。

⑤下好料的管線及預(yù)制完的管段需用記號(hào)筆在管線清楚的標(biāo)明區(qū)號(hào)、管號(hào)、下料長(zhǎng)度并在圖上作好標(biāo)記。

⑥管道安裝過(guò)程中嚴(yán)禁損壞管道。吊裝必須采用尼龍吊帶和尼龍卡扣。吊裝如果采用鋼絲繩、卡扣，不得與管道直接接觸，必須用木板或石棉制品予以隔離。

⑦管道與支、吊架，支座或鋼結(jié)構(gòu)之間應(yīng)墊入石棉制 品或其他對(duì)鈦無(wú)害的材料。

⑧有接地要求的管道，導(dǎo)線跨接或接地引線不得與鈦管直接連接或焊接，應(yīng)采用鈦板過(guò)渡。

⑨壓縮機(jī)、泵等動(dòng)設(shè)備配管須在設(shè)備找正、二次灌漿后進(jìn)行；靜設(shè)備配鈦管應(yīng)在設(shè)備找正后進(jìn)行。