钛合金与不锈钢制品管的焊接性分析

2021-10-19 15:39:57 正佳不锈钢

钛及其合金因密度小、比强度高和耐腐蚀性好被广泛应用于医学、化工、交通运输、核能和电力等领域，但是钛及其合金的使用受到了成本限制，并且焊接和加工性能较差。不锈钢制品管价格经济实惠，而且具有良好的热电性能及力学性能，将两者结合形成异种金属结构件可以充分发挥两种金属在性能和经济上的优势互补。下面来说说钛合金与不锈钢制品管的焊接性分析。
钛合金的焊接性
钛合金化学活性大，在高温状态下极易与空气中的氢、氧、二氧化碳、水等产生化学反应，造成焊接接头的塑性及冲击韧度下降，同时发生体积膨胀而引起较大的应力，导致熔合线附近出现气孔，严重时会导致冷裂纹的产生。钛合金的热物理性能特殊，钛合金具有熔点高、热容量小、热导率小的特点，因此焊接解冻易产生过热组织，使晶粒变得粗大。而且弹性模量约比钢小一半，所以焊接残余变形较大，并且焊后变形的矫正也较为困难。
不锈钢制品管的焊接性
不锈钢制品管以304不锈钢为例，一般具有良好的焊接性能。但当镍、钼含量高的高合金不锈钢进行焊接时，易产生高温裂纹，还易发生σ相脆化，以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。

钛合金与不锈钢制品管的综合焊接性
目前，钛合金与不锈钢的焊接方法主要包括激光束焊、等离子焊、电子束焊、爆炸焊、摩擦焊和扩散焊等。
钛合金的主要成分钛和不锈钢的主要成分铁都属于高熔点材料，如果采用熔化焊接的方法进行二者的连接则加热温度很高，在焊接加热和冷却的过程中会产生很大的焊接应力。另外二者的熔点相差140℃，在焊接过程中熔点低的材料达到熔化状态时，熔点高的材料仍呈固体状态，这时已经熔化的材料容易渗入过热区的晶界，会造成低熔点材料的流失、合金元素烧损或蒸发，使焊接接头难以焊合。

此外，钛的化学性质活泼，容易与不锈钢制品管中铁、铬、镍等合金元素发生化学反应生成金属间化合物，由于金属间化合物具有较大的脆性使接头脆化，在焊接应力的作用下容易导致焊缝产生裂纹甚至断裂，导致接头的塑性和高温性能变差，焊接质量下降，给二者之间的焊接带来了很大的困难。而且钛合金与不锈钢在密度、比热容、热导率等物理性能和力学性能上均有较大差异，必然会降低钛合金与不锈钢焊接的牢固性。
以上就是钛合金与不锈钢制品管的焊接性分析，虽然目前钛合金与不锈钢的焊接仍存在很多问题亟待解决，例如该如何抑制脆性金属间化合物的形成等。但不可否认的是，钛合金与不锈钢的焊接，具有较大的实际意义和经济效益。