鈦（tài）比鋼輕45％，比鋁重60％，比其中任（rèn）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（nài）腐蝕性，更（gèng）低的生命周期成本，更長的使用壽命，以及比（bǐ）大多數更低（dī）的維護和維修成本。鈦的常見（jiàn）應用包括軍事，航空航（háng）天，船舶，化工，發電，石油和天然氣開采以及（jí）醫療設備。

鈦是一種活性金屬，易與氧氣相互作用，易於氧化和汙染，並（bìng）且難以焊接。然而（ér），細致的準備，穩定的手法和大（dà）量的練習（xí）可完成成功的焊（hàn）接。

本（běn）文重點介紹使用ASTM Gr5，國內TC4（Ti6Al4V）作為參考的鈦（tài）管、鈦合金管和管道上（shàng）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（hù）焊）。

清潔是（shì）至關重要的

焊接鈦管需要極其清潔 - 基礎（chǔ）金（jīn）屬，填（tián）充金屬和焊接環境必須完美無暇。焊接工人如果擦（cā）了護手霜等身體乳，成型和拉伸過程中的油汙，車間灰塵，油漆，汙垢，切削液和潤滑（huá）劑都（dōu）會（huì）導致脆化和焊接失（shī）效。

首先清潔工作區域並清除各種碎屑，並確保選擇氣流最小的地方，盡量保證環境無風，以免在焊接過程中幹擾保護氣體。接下來對填充棒（bàng）和基底金屬上的油（yóu）汙清潔：戴上專門（mén）用於此目的的（de）丁腈（jīng）手套，以防止操作工手上的護手（shǒu）霜或者其他手（shǒu）上附著的油汙擦到待焊接（jiē）鈦管上。然後將甲基乙基酮（MEK）塗在幹淨的（de）無絨（róng）布上並擦拭鈦以去除任何（hé）殘留的表麵汙染物。此時將（jiāng）填充棒放入密封容器（qì）中以防止（zhǐ）進一步汙（wū）染。

在焊接之前，除去管（guǎn）道表（biǎo）麵（miàn）鈦與（yǔ）氧氣反應時形成的氧化皮。該氧化物（wù）層為鈦提供（gòng）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（zài）比（bǐ）鈦更高的溫（wēn）度下熔（róng）化並且可以進（jìn）入熔融焊（hàn）池以產生使夾層變弱的夾雜物。

無論是帶有硬（yìng）質合金去毛刺工（gōng）具的模具磨（mó）床還是（shì）專用於鈦合金的硬質合金銼刀，都能最好地從焊接接頭上去除氧化層。建議不要使用（yòng）鋼絲絨和（hé）磨料，因為它們會造成汙染。請記住使用低磨削速度以（yǐ）防止（zhǐ）過熱。在將氧（yǎng）化層磨（mó）掉後，用MEK或丙酮浸（jìn）濕（shī）的布再次擦拭（shì）接頭。因為（wéi）某些溶劑具有低閃點， 等所以要待溶劑在撞擊電弧（hú）之前（qián）完全蒸發。

完美契合

對於鈦管而言（yán），裝配可能（néng）比（bǐ）任何其他金屬管更重要，因（yīn）為它對於防止氧氣進入焊縫至關重要。接頭（tóu）應為（wéi）方形（xíng）（不要形成（chéng）V形缺口），這有助於減少填充（chōng）接（jiē）頭所需的熱量和焊接金屬量; 這反過來又降低（dī）了燒穿和汙染（rǎn）的可能性。

將零件夾在定位器或工作站上，以確保兩端（duān）盡（jìn）可能緊密，準確地對接在（zài）一（yī）起。

大多數薄壁鈦管（guǎn）和管道不需要預熱（rè）。但是，如果您計劃焊接厚（hòu）度（dù）超（chāo）過（guò）1/3英寸的鈦管，請谘詢您的焊接設備供應商，因為某些預熱和後加熱可能是（shì）有益的。

屏蔽氣體覆蓋（gài）的（de）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。可以使用75/25的氬/氦混合物來提高穩定（dìng）性並僅在指定時增（zēng）加滲透。

美國焊接（jiē）協會（AWS）建議測（cè）量焊接氣體純度，以確保其符合每種應用的標（biāo）準。保護氣（qì）體的純度至少（shǎo）為99.995％，不超過（guò）百（bǎi）萬分之20（PPM）的氧氣，露點高於-76華（huá）氏度。其他應用需要99.999％的純（chún）氬氣流量。

用尾部護罩裝（zhuāng）備焊槍是至關重要的 - 否則氧氣汙染的風險會增加，並（bìng）且隨之而來的是開裂（liè）的（de）可能性。一些（xiē）焊工會製造自己的尾隨防護罩，雖然（rán）有很多款式可供購買。尾隨護罩符合管子的形狀，並沿著管子的GTAW割炬。在割炬及其氬氣（qì）流通過後，護（hù）罩在焊縫上提供額外的氬保護。將割炬和尾隨保護氣流（liú）設置為20立方英尺/小時（shí）（CFH）可提供最佳保護（hù）氣體覆蓋（gài）率（lǜ）。

始終使用幹淨，無孔（kǒng）的塑料軟管將保護氣體輸送到（dào）割炬，尾隨（suí）護罩（zhào）和吹（chuī）掃。

填充金屬選擇

焊接厚度大於0.010英（yīng）寸的鈦管時，請（qǐng）使用填充金屬（參見圖1）。通常，您應該將填（tián）充金屬與焊接的鈦的等級相匹配 - 理論上該是完全匹配的。某些應用（yòng）允許例外，例如屈服強度低於母材的填充金屬，以提高延展性。但是，任何變化都（dōu）應經過仔（zǎi）細測試和調查，以確保其（qí）符合工藝要求和規格。

挑（tiāo）選合適的火焰和消耗品

與（yǔ）任何其他焊接（jiē）工（gōng）藝相比，GTAW使焊工能夠更好地控（kòng）製熱輸入和熔池。具有高頻電弧啟動，遠程電（diàn）流控製功能，後流量計時器和至少250安培輸出的GTAW逆變器將很好地焊接鈦。

始（shǐ）終將機器的極性設置為直流電極負（fù）極（DCEN）。與直流電極正極（DCEP）相比（bǐ），DCEN具有更（gèng）深的（de）穿透性。

使逆變器與空氣或水（shuǐ）冷（lěng）割炬匹配。如果您的焊接溫（wēn）度低於150安培，並且其成本低於水冷式割炬，則（zé）風冷式割炬（jù）可提（tí）供良好的性能。另一方麵，水冷式割炬更小，更易於操作（zuò），並且允許在更長的時間（jiān）內以更高的安（ān）培（péi）數進行焊接（jiē），盡管鈦上的大多數焊接都很短並且在低於150安培的輸（shū）出水平下產生（shēng）。