一、钛合金常见焊接方法 

选择钛合金的焊接方法时，要考虑钛合金的物理性能、化学性能和冶金特点。由于钛在高温下很活泼，极易吸收空气中的氧、氢、氮等杂质，危害焊接接头质量，因此在焊接时必须在氩气保护下或真空中焊接。同时，由于钛合金的比热容低、导热性能差、热影响区容易过热，因此需要选择能量集中的焊接方法。 

目前来说，针对常见的钛管，钛无缝管的焊接的方法有以下几种，分别是：熔化极氩弧焊，等离子焊，电子束焊，激光焊，电阻焊，钎焊，钨极氩弧焊等。 

1、熔化极氩弧焊 

熔化极氩弧焊（MIG 焊）采用氩气作为保护气体，使用焊丝作为熔化电极，其特点是熔敷速度较高，焊接变形小，适用于中厚度钛材的焊接，并且采用直流反接的方法。虽然MIG 焊有生产效率高、焊接变形小的特点，但在焊接过程中，熔滴以细颗粒的形式过渡，填充金属容易受到杂质污染，飞溅问题相对严重，影响焊缝成形和气体保护效果，焊缝成形不如钨极氩弧焊。 

2、等离子弧焊 

采用氩气保护的等离子弧焊，也常用于钛及钛合金的焊接。等离子弧焊具有线能量大、单面焊双面成形、得到的焊件受热面积小、变形小、气孔少等优点，非常适合钛合金的焊接。等离子弧的能量密度介于钨极氩弧焊和电子束之间，用等离子弧焊接钛及钛合金时，热影响区较窄，焊接变形也较易控制。与钨极氩弧焊相比，等离子弧焊焊接后的钛材有几乎相同的强度、更好的塑性，另外等离子弧焊生产效率高于钨极氩弧焊。但是，等离子弧焊焊接设备成本高，焊接操作要求高，同时焊接时伴随着较强的辐射、大量烟尘、噪音。等离子弧较其它电弧的光辐射强度更大，尤其是紫外线的强度大，对皮肤损伤严重；焊接中伴随有大量汽化的金属蒸气、臭氧、氮化物等，对焊工的身体健康不利。 

3、电子束焊 

电子束焊在物理本质上是利用真空电子枪产生高能电子束轰击焊接接缝，高速电子与焊件发生碰撞时将其动能转送给焊件，使之加热熔化。电子束焊的电子束斑直径小，形成的焊缝窄而小，焊缝深宽比达到 20:1，单次可焊透工件 100 -250 mm 以上。电子束具有焊接热量集中，功率密度高，热效率高，热影响区小，焊接变形小等特点。由于电子束焊焊接热输入较小，冷却速度比较快，另外高温停留时间短，焊后晶粒为较均匀的等轴晶，使得焊接接头强度较高，塑性降低。但是，电子束焊要求在严格的高真空环境中进行焊接，无形中增加了成本，对焊接接头的装配要求也较为严格。 

4、激光焊 

激光焊接是利用激光能量密度高，电磁能相干性好、单色性强、方向性好的特点进行焊接的方法。激光焊将强大的光源聚焦在一个很小的区域，使该区域内的金属熔化，实现材料间的连接。为了避免氧、氢、氮等杂质元素的影响，在激光焊接过程中需要使用氩气进行保护。采用激光焊焊接钛得到的热影响区小，焊件变形小，焊接准确；焊接时可通过玻璃窗进行焊接，不需与焊接区直接接触，不受磁场的影响，焊接时不需要焊料，焊接时间短；国内外许多学者对TC4等钛合金的激光焊进行了研究，证明了激光焊是一种焊接钛合金的有效方法。  

5、电阻焊 

钛的电阻率大，导热性小，较易进行电阻焊。电阻焊利用电流通过焊接接触面间的电阻产生热量，同时对焊接处加压进行焊接，利用电阻电焊焊接钛板时不需要进行惰性气体保，这是因为焊前待焊面已经在压力下紧密接触，不易受大气污染。采用闪光焊的方法可以焊接管类钛材。但是，电阻焊的焊接接头抗拉强度和疲劳强度要明显低于钨极氩弧焊、电子束焊等方法得到的焊接接头，此外电阻焊设备成本较高也限制了电阻焊的应用。 

6、钎焊 

钎焊方法适用于受载不大或在常温下工作的接头，尤其适用于精密、微型复杂零件及多钎缝焊件钛合金零件。钛及钛合金的钎焊一般选择在真空或者氩气环境下进行。常用的钎焊材料大致可分为 Ag  基、Al  基、Pd  基和 Ti-Zr  基这四类。目前，钛的钎焊技术在航空、航天和民用工业等领域得到了越来越广的应用。 

7、钨极氩弧焊 

钨极氩弧焊是焊接钛合金中最常用的焊接方法，主要用于 10 mm 以下厚度材料的焊接。在焊接过程中，电极和周围的电弧区处在惰性气体氩气的保护之中，能够得到优质焊缝。钨极氩弧焊具有焊接热量集中、焊接质量好、焊缝区无熔渣的特点，适合焊接钛合金薄板及全位置管道焊接。钨极氩弧焊也存在着一些不足，例如生产效率低。钨极的载流能力低，焊接时不宜采用大电流，焊接线能量小，焊接生产效率低。钍钨极相较于纯钨极有更高的载流能力，不容易烧损，在焊接时一般采用钍钨极可减小焊缝夹钨和增大焊接热输入。 

二、焊接方法的选择 

选择合适的焊接方法时，首先应从焊接质量上分析。在焊接工业纯钛中而熔化极氩弧焊焊接质量较差，电阻焊、钎焊焊接接头力学性能较差钨极氩弧焊，而等离子弧焊、电子束焊、激光焊的焊后焊接接头性能都达到了相关要求。其次，需要考虑设备成本以及钛管现场施工因素。电子束焊、激光焊成本高以及不能在施工现场焊接的缺点，严重制约了其应用于钛管焊接。等离子弧焊和钨极氩弧焊都可以满足现场焊接钛管的需要，但是等离子弧焊产生噪音、辐射、烟尘很大，不利于工人长期工作，而且设备成本较高。所以在现场焊接时，一般更倾向于选择采用钨极氩弧焊（TIG 焊）。 

TIG焊后的抗拉强度和伸长率好，焊缝与母材熔接稳定，焊接质量能够符合大多数情况的要求。同时考虑到钛管焊接现场的条件，TIG焊更易于实施，应用比较广泛。 

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