鈦材具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，可用于其它金屬材料難以勝任的高氯離子濃度介質(zhì)下工作的設(shè)備，選材上一般采用加工性能及力學(xué)性能優(yōu)良的工業(yè)純鈦。工業(yè)純鈦中的雜質(zhì)能提高材料的強(qiáng)度，但會(huì)使塑性顯著降低，以上3種等級的工業(yè)鈦材隨雜質(zhì)的增多強(qiáng)度依次增加，塑性同時(shí)依次下降。與鈦合金相比，純鈦的強(qiáng)度較低，但塑性及韌性較好，特別是低溫沖擊韌性優(yōu)良, 缺點(diǎn)是溫度升高時(shí)強(qiáng)度顯著下降，故只能在350℃以下溫度使用，與普通容器用鋼相比，鈦材屈強(qiáng)比較高，塑性韌性相對較差。

 

常溫下鈦材是很穩(wěn)定的，但隨著溫度升高，鈦焊縫吸收氫、氧、氮的能力隨之也明顯上升。試驗(yàn)研究表明, 鈦材一般從250℃開始就吸收氫、氧、氮，在焊接時(shí)，溫度越高，保溫時(shí)間越長，焊縫塑性則越差，所以在焊接鈦材時(shí)，如采用氬弧焊接，普通的焊槍是不能滿足要求的，因?yàn)樗荒苁购缚p得到有效的保護(hù)，普通焊槍形成的保護(hù)氣只能保護(hù)焊接熔池，對于處于已凝固的高溫區(qū)的焊縫及熱影響區(qū), 不能提供保護(hù)，就會(huì)造成高溫焊縫及熱影響區(qū)吸收氫、氧、氮等氣體。氮、氧和氫的侵入均能在焊縫形成間隙固溶體，使焊縫的強(qiáng)度提高，降低焊縫的塑性及韌性，而氫還會(huì)顯著降低焊縫的沖擊韌性進(jìn)而使焊接接頭脆化。因此，焊接時(shí)要對于400℃以上的高溫區(qū)給予充分的保護(hù)，包括焊縫背面。

 

關(guān)于鈦合金的激光焊接目前的應(yīng)用趨勢是越來越廣泛，激光焊接的變形小，生產(chǎn)效率高，而且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的程度比電子束和TIG 要高。同電子束焊接相比，激光焊不需要真空室等復(fù)雜的設(shè)備，所以激光焊接實(shí)用性更強(qiáng)，而且激光焊可以以不同焊接狀態(tài)直接焊接。CO2 激光由于功率大，使用25kW/h 可以一次性焊透20mm厚的鈦板。Nd ： YAG 激光由于可以使用光纖進(jìn)行能量傳輸而使得YAG 的焊接更具靈活性，但由于功率低而使得穿透深度受到限制。激光焊接時(shí)輕易產(chǎn)生飛濺，這樣就使得表面不清潔，在不能進(jìn)行焊后處理時(shí)一定要特別小心。

 

當(dāng)焊縫氫、氧、氮、碳的含量較高時(shí)，焊縫及熱影響區(qū)會(huì)變脆，在較大焊接應(yīng)力作用下會(huì)出現(xiàn)裂紋，這些裂紋一般是在較低溫度下形成的，產(chǎn)生原因主要與焊接區(qū)氣體的保護(hù)及待焊工件表面的清理有關(guān)。對于鎢極氬弧焊而言，良好的氣體保護(hù)，徹底地清理干凈待焊區(qū)域，即可避免裂紋的產(chǎn)生。鈦材焊接時(shí)的氣孔形成原因主要是在保護(hù)氣及母材焊絲中含有的氫、氧、氮、水等雜質(zhì)，工件表面或鈦焊絲上的油脂、氧化物等污染未能清理干凈。所以消除氣孔形成的方法就是要使用較高純度的氬氣進(jìn)行保護(hù)，一般純度要達(dá)到99.99%，并對焊接時(shí)400℃ 以上的區(qū)域進(jìn)行充分的保護(hù)，同時(shí)焊接前仔細(xì)清理鈦絲、坡口、工件上的油脂等氧化物。

 

鈦及鈦合金焊接對焊接時(shí)保護(hù)要求非常嚴(yán)格，當(dāng)焊縫含碳量為0.55％時(shí)，焊縫塑性幾乎全部消失而變成非常脆的材料，焊后熱處置也無法消除此種脆性。國技術(shù)條件規(guī)定，鈦合金母材的含碳量不大于0.1%焊縫含碳量不逾越母材含碳量。 鈦合金中有很多元素，它們對鈦的物理性能都有影響，其中碳是鈦及鈦合金中常見的雜質(zhì)，當(dāng)碳含量為0.13%以下時(shí)，碳因深在α鈦中，焊縫強(qiáng)度極限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用強(qiáng)烈。但是當(dāng)進(jìn)一步提高焊縫含碳量時(shí)，焊縫卻出現(xiàn)網(wǎng)狀TiC其數(shù)量隨碳含量增高而增多，使焊縫塑性急劇下降，焊接應(yīng)力作用下易出現(xiàn)裂紋。

 

大多數(shù)鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進(jìn)行焊接，并且所有的鈦合金均可以使用固態(tài)焊接方法進(jìn)行焊接( 如TIG、MIG 、等離子弧焊、激光和電子束焊接) 。事實(shí)上，鈦合金焊接接頭發(fā)生裂紋的傾向性要比玄色金屬( 如鐵合金、鎳合金) 小得多。盡管鈦合金具有如此良好的性質(zhì)和其他一些優(yōu)異的焊接特性，一些工程師們?nèi)匀灰詾殁伜辖鸬暮附邮窍喈?dāng)困難的，主要在于鈦合金焊接對于氣體保護(hù)的要求特別高，一般只有非常專業(yè)的職員才能保證氣體保護(hù)符合要求。實(shí)際上，很多焊接手段均可以用來焊接鈦合金。由于在焊接過程中引進(jìn)的空氣的N2 、O2 和含碳物質(zhì)使得鈦合金的熔化焊接頭變脆，因此待焊區(qū)一定要清理干凈并使用惰性氣體保護(hù)。焊接材料基本上也是根據(jù)被焊材料的特性進(jìn)行選取的。鈦合金的焊接性一般根據(jù)焊接接頭的延展性和強(qiáng)度來評價(jià)。對鈦合金焊接部位進(jìn)行目視檢查，主要是為了評估氣體保護(hù)的好壞。當(dāng)表面呈銀白色時(shí)，表示氣體保護(hù)非常好；而當(dāng)表面為淺黃色或深黃色，表示鈦合金受到稍微污染，但仍然還是可以接受的；表面為深藍(lán)色，表示污染比較嚴(yán)重，但由于使用工況的不同，有的可以使用；表面為淺藍(lán)色，污染嚴(yán)重，幾乎不可能使用；表面為灰藍(lán)色或灰色時(shí)，污染非常嚴(yán)重，不可使用；同樣表面為白色時(shí)，污染非常嚴(yán)重，不可用。