钛(tai)及钛(tai)合(he)金具(ju)有密度(du)小(xiao)、比强度(du)高、高低(di)温(wen)性(xing)能(neng)优异、耐(nai)蚀(shi)性好等特(te)点(dian)，在(zai)航空(kong)、航(hang)天、化(hua)工、冶(ye)金(jin)及舰(jian)船(chuan)等领(ling)域有(you)广泛(fan)的(de)应用。目前(qian)焊接(jie)用钛(tai)及钛(tai)合金(jin)丝(si)材(以下简称(cheng)钛焊(han)丝)用(yong)量大(da)约(yue)仅占(zhan)钛加(jia)工材用量的(de)2%，其(qi)质量(liang)直(zhi)接关(guan)系(xi)到(dao)钛(tai)制(zhi)焊接(jie)设备的(de)制(zhi)造(zao)状况，甚(shen)至关系(xi)到设备(bei)运(yun)行稳定程(cheng)度和寿(shou)命(ming)。低质(zhi)量的钛焊(han)丝将会(hui)降(jiang)低整(zheng)个(ge)钛制(zhi)焊(han)接(jie)设备的塑性(xing)储(chu)备，影响钛(tai)制(zhi)焊接设(she)备的质(zhi)量水平(ping)。为保(bao)证(zheng)钛(tai)制设备焊接(jie)质(zhi)量(liang)，钛(tai)焊丝的选用(yong)尤(you)为(wei)重要(yao)。
1、钛(tai)焊丝(si)发展历史
钛焊丝从应用初(chu)期(qi)至(zhi)今经(jing)历(li)了(le)3个(ge)发展阶段。
1.1应用初(chu)期(qi)
我国(guo)钛研(yan)究(jiu)始于(yu)1954年，自(zi)20世(shi)纪(ji)60年(nian)代(dai)我(wo)国(guo)开始制(zhi)造(zao)钛(tai)制焊(han)接容器(qi)以来，一直(zhi)遵循(xun)着焊(han)丝(si)成(cheng)分与(yu)母(mu)材(cai)相(xiang)同(tong)的原则(ze)。
1970年制(zhi)订的第1批(pi)钛材标准YB764-1970《钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)焊丝(si)》中(zhong)规(gui)定焊(han)丝(si)化(hua)学(xue)成(cheng)分与(yu)YB761-1970《钛及钛合金(jin)牌号和化学(xue)成(cheng)分》相(xiang)同，实(shi)际(ji)上(shang)YB764—1970成(cheng)了普(pu)通的结(jie)构丝(si)材(cai);1983年(nian)钛材标准(zhun)统(tong)一修订(ding)为(wei)国(guo)家标(biao)准(zhun)时(shi)，取(qu)消了(le)钛(tai)焊丝标准(zhun)，制(zhi)订了GB3623-1983《钛及钛合(he)金(jin)丝(si)》标(biao)准，标(biao)准范(fan)围(wei)中明(ming)确(que)“本(ben)标(biao)准(zhun)适用于(yu)耐蚀(shi)零(ling)件(jian)、电极(ji)材(cai)料和焊接(jie)材料等(deng)用途(tu)的(de)钛及(ji)钛合金(jin)圆形(xing)丝材”，同时(shi)规(gui)定“丝材(cai)的(de)化(hua)学(xue)成分符(fu)合GB3620-1983《钛(tai)及钛合金(jin)牌号(hao)和化学成(cheng)分》的(de)规定”，即化(hua)学(xue)成分完(wan)全和(he)其(qi)他(ta)变形(xing)钛(tai)及(ji)钛(tai)合金材(cai)料相同(tong)，将(jiang)普(pu)通结构(gou)丝(si)材用(yong)作焊丝(si);直到1999年以前(qian)，我国(guo)没(mei)有杂(za)质成分(fen)低于普通钛(tai)材的(de)国家或行业(ye)钛焊丝标准。此阶(jie)段我国没(mei)有真正的(de)钛焊丝标准(zhun)与(yu)产(chan)品(pin)，用结(jie)构件(jian)丝(si)充当焊(han)丝，使(shi)我国钛(tai)焊(han)丝处(chu)于世(shi)界较低水(shui)平。低质(zhi)量(liang)的(de)钛(tai)焊(han)丝(si)降(jiang)低(di)了整(zheng)个钛焊(han)制(zhi)设备(bei)的(de)塑(su)性(xing)储(chu)备(bei)，大大(da)拉低(di)了我国钛(tai)制(zhi)设备的(de)质量(liang)水(shui)平(ping)。许多钛设备生产商(shang)从(cong)母(mu)材(cai)钛板(ban)上裁(cai)条(tiao)作(zuo)为(wei)钛焊(han)丝使用，使(shi)得(de)我国(guo)钛(tai)焊(han)制部(bu)件的焊(han)缝塑(su)性和(he)韧性比(bi)母材(cai)低(di)得多，致使钛(tai)焊缝(feng)开(kai)裂成了钛设(she)备(bei)的主要(yao)失(shi)效形(xing)式(shi)，钛(tai)焊(han)接(jie)接(jie)头(tou)的弯(wan)曲(qu)试(shi)验无法达标(biao)的(de)情(qing)况也时有(you)发(fa)生。
1.2发展阶段(duan)
1999年2月(yue)1日(ri)开始(shi)实(shi)施(shi)的(de)GB/T 3623-1998《钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)丝(si)》代(dai)替了GB3623—1983，标准中(zhong)将(jiang)钛(tai)丝(si)分(fen)成(cheng)了(le)结(jie)构件丝(si)和(he)焊丝两类(lei)，结构(gou)件(jian)丝(si)的(de)化(hua)学成(cheng)分按GBT3620.1—1994《钛(tai)及钛合金牌(pai)号(hao)和(he)化学(xue)成(cheng)分》执(zhi)行(xing)，焊(han)丝则制订了相(xiang)对(dui)独(du)立的(de)化(hua)学(xue)成分(fen)，包括了(le)TA0，TA0ELI，TA1，TA1ELI，TA2，TA2ELI，TA3，TA3ELI，TA4，TA7、TA9，TA10，TC3，TC4共14个(ge)牌号(hao)，其杂质成分比GB/T 3620.1-1994稍低。随后JB/T 4745—2002《钛(tai)制焊接(jie)容器(qi)》中也(ye)规定了(le)STA0Ｒ，STA1Ｒ，STA2Ｒ，STA3Ｒ，STA9Ｒ，STA10Ｒ共(gong)6个(ge)牌号(hao)的焊丝(si)规(gui)定。
至(zhi)此，我国(guo)初(chu)步建(jian)立(li)了专(zhuan)用(yong)的(de)钛(tai)焊(han)丝(si)标(biao)准体(ti)系(xi)，但钛焊丝杂质成分(fen)仍(reng)然(ran)比(bi)美(mei)、日(ri)等(deng)国(guo)钛(tai)焊丝标准中的(de)杂(za)质成分(fen)高，同时(shi)牌号有限。
1.3提高(gao)阶段(duan)
进(jin)入21世纪后(hou)，我国(guo)钛(tai)工(gong)业(ye)逐(zhu)步(bu)与国(guo)际(ji)接(jie)轨(gui)，生产(chan)的(de)钛加工(gong)材在(zai)化学(xue)成(cheng)分、力(li)学(xue)性(xing)能以及其(qi)他(ta)特征(zheng)指(zhi)标(biao)上(shang)基本达(da)到了国(guo)外(wai)钛加工(gong)材的先(xian)进水平。
随着(zhe)2007年11月(yue)1日开(kai)始实施的(de)GB/T 3623-2007《钛及钛合金(jin)丝》，调(diao)整了纯(chun)钛(tai)焊丝的(de)化(hua)学成分，钛(tai)焊丝要(yao)求也与AWS5.16中的基(ji)本保持(chi)一(yi)致;GJB9581-2018《钛及钛(tai)合(he)金丝(si)》的发布(bu)实施，标(biao)志我国(guo)在(zai)军(jun)民(min)2个(ge)领域均(jun)已基(ji)本(ben)建(jian)立(li)了(le)适(shi)合中(zhong)国的钛(tai)及(ji)钛合金(jin)焊丝(si)标准体系(xi)，典型钛焊丝(si)材料(liao)化(hua)学成分对(dui)比见(jian)表(biao)1。同(tong)时(shi)伴随GB/T 3623及JB/T 4745的修订换版(ban)，钛焊(han)丝体(ti)系还将(jiang)得(de)到(dao)进一步提高和(he)完(wan)善。
表1 Ti-6Al-4V母材与(yu)焊(han)丝(si)化学(xue)成分(fen)对比(bi)(质量(liang)分数)(%)
2、钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)焊(han)丝(si)标准现状
我(wo)国(guo)钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金焊(han)丝(si)生产主(zhu)要(yao)采(cai)用中国(guo)国家标(biao)准、美国国家(jia)标准(zhun)及(ji)俄(e)罗斯标(biao)准(zhun)，涉(she)及主(zhu)要(yao)标准(zhun)及牌(pai)号(hao)见表(biao)2。
美(mei)国钛(tai)及钛(tai)合(he)金体(ti)系(xi)的(de)建立(li)，主(zhu)要(yao)面(mian)向(xiang)航(hang)空(kong)、航(hang)天(tian)工(gong)业(ye)。美国AWS焊(han)丝(si)材(cai)料(liao)标准，对美(mei)国(guo)涉及的钛及钛合(he)金牌号(hao)均(jun)建(jian)立了对(dui)应牌号(hao)的焊(han)丝，且(qie)标准(zhun)的更(geng)新速(su)度(du)较(jiao)快(kuai)。在(zai)现(xian)行版(ban)本中，对焊(han)丝的代码(ma)规(gui)定(ding)与(yu)ISO保(bao)持了(le)统一，便(bian)于(yu)推广(guang)使用(yong)。俄罗斯继(ji)承了前苏(su)联(lian)建(jian)立(li)的(de)钛及(ji)钛(tai)合金体系，主(zhu)要服务(wu)于(yu)航空(kong)、航天、舰(jian)船和(he)核工业，建立的焊(han)丝标准(zhun)，由(you)于设(she)计理(li)念(nian)的(de)差别，与(yu)美国(guo)及(ji)ISO钛焊(han)丝标(biao)准(zhun)体系有所不(bu)同，主(zhu)要(yao)用(yong)于(yu)前苏(su)联地(di)区(qu)及引(yin)进俄罗(luo)斯(si)钛(tai)及钛合金(jin)体系的国(guo)家。日本(ben)钛(tai)及钛(tai)合金(jin)体系主(zhu)要服(fu)务(wu)民(min)用(yong)市(shi)场(chang)，如化工、建(jian)材(cai)等领域(yu)，体系(xi)独(du)特(te)性明显，以(yi)耐蚀性(xing)材料(liao)为主，多为纯(chun)钛和低(di)合(he)金(jin)化(hua)钛合(he)金。建(jian)立(li)的钛焊(han)丝(si)标(biao)准体(ti)系与(yu)钛及(ji)钛(tai)合(he)金加(jia)工(gong)体系(xi)相(xiang)配套，同(tong)时焊丝(si)牌(pai)号(hao)与编(bian)码(ma)体系(xi)与ISO保持一致(zhi)。我(wo)国的钛(tai)工业进程起步(bu)较(jiao)晚，但通(tong)过仿(fang)制(zhi)国(guo)外材(cai)料和自主(zhu)研(yan)制的方式建(jian)立(li)了完善的(de)钛及(ji)钛合金(jin)体(ti)系(xi)，目(mu)前钛(tai)及(ji)钛合(he)金牌(pai)号有100余个(ge)。钛焊丝(si)标(biao)准主(zhu)要(yao)通过采(cai)用美国(guo)AWS，俄(e)罗(luo)斯(si)OCT190015等标准(zhun)，同时加入了(le)与(yu)自(zi)主研发钛(tai)合金牌号(hao)相(xiang)适应(ying)的(de)焊(han)丝要求;我国生(sheng)产的国际通用(yong)牌号钛(tai)焊(han)丝的(de)性能(neng)指标虽(sui)与(yu)国(guo)外(wai)先(xian)进标准(zhun)无(wu)差距(ju)，但(dan)缺少(shao)完(wan)善(shan)的质量保证(zheng)体(ti)系及配(pei)套焊(han)接工(gong)艺。
表(biao)2典型(xing)钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)焊丝(si)现(xian)行材料(liao)标(biao)准
3、存(cun)在(zai)问(wen)题(ti)
随着(zhe)社会(hui)的进步，钛设备(bei)使用寿(shou)命长(zhang)、利于维(wei)修(xiu)，有(you)助于(yu)环(huan)境(jing)保(bao)护和降(jiang)低(di)原材料(liao)及能源(yuan)消耗(hao)的优(you)点逐步(bu)被认可，用(yong)钛量(liang)急剧攀(pan)升，我国很多钛加工企业(ye)已将(jiang)钛焊丝作(zuo)为产(chan)品(pin)开发(fa)的(de)重点，但还存在很(hen)多(duo)问题(ti)。
(1)焊丝牌号命名规(gui)则不(bu)统一(yi)，各(ge)标(biao)准制(zhi)订(ding)机(ji)构(gou)制订的焊丝标准均有(you)不(bu)同的(de)命(ming)名规(gui)则，不(bu)利(li)于(yu)钛制焊接(jie)设(she)备(bei)的(de)选材(cai)，有碍于(yu)钛(tai)焊丝的(de)生产(chan)组(zu)织及贸(mao)易(yi)，给(gei)钛(tai)材(cai)和钛(tai)焊(han)丝(si)的应用(yong)推广造成(cheng)不(bu)便(bian)。
(2)我国焊(han)丝标(biao)准(zhun)以等同翻译(yi)或修(xiu)改采(cai)用ISO等国(guo)外标准(zhun)制订(ding)时(shi)，与国(guo)内(nei)钛及(ji)钛合金体系不配套，同(tong)时(shi)并无(wu)制(zhi)订与(yu)之(zhi)相配(pei)套(tao)的生(sheng)产(chan)工(gong)艺、质(zhi)量控(kong)制(zhi)检(jian)验体系及相(xiang)关(guan)法(fa)规，无法得到(dao)国(guo)内(nei)市场普遍(bian)认可。
(3)设备制造厂家(jia)对(dui)钛(tai)焊丝重视(shi)程度(du)不足(zu)，对钛(tai)焊丝材(cai)料、性能(neng)等基本知(zhi)识(shi)缺乏(fa)科(ke)学认识(shi)，不能(neng)正(zheng)确(que)选用焊(han)丝，盲目认(ren)为符合标(biao)准的(de)就行，不了解(jie)焊丝(si)生产(chan)厂家是(shi)否有相应生产(chan)资(zi)质，材料追溯(su)性不强(qiang)，导致出(chu)现(xian)由(you)于焊(han)丝(si)原(yuan)因(yin)而(er)造成(cheng)设备过(guo)早(zao)失效的(de)事故时(shi)有(you)发生(sheng)。
(4)对钛(tai)及钛合金(jin)焊丝(si)的研(yan)究力度不(bu)够。对于(yu)钛(tai)及(ji)钛合(he)金(jin)焊(han)丝的(de)缠绕工(gong)艺(yi)、表面(mian)处(chu)理工(gong)艺(yi)、自动(dong)焊工艺等(deng)都(dou)与(yu)世(shi)界(jie)先(xian)进水(shui)平有(you)很(hen)大差距(ju)。
4、展(zhan)望
钛(tai)焊(han)丝(si)作(zuo)为影(ying)响(xiang)焊(han)接(jie)工艺(yi)质(zhi)量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)材(cai)料(liao)，已(yi)经(jing)得到了(le)广泛关(guan)注。随着我国钛设(she)备(bei)使(shi)用范(fan)围(wei)的(de)逐步扩(kuo)大，钛(tai)焊(han)丝(si)的使(shi)用量(liang)也会(hui)逐(zhu)年增(zeng)加(jia)，因此(ci)急需在(zai)以下几(ji)方(fang)面(mian)取得(de)进展(zhan)。
(1)完善现有钛(tai)焊(han)丝(si)体(ti)系及焊(han)接工(gong)艺(yi)，提高焊(han)接(jie)质量，促(cu)进钛制焊(han)接结构件在(zai)航(hang)空(kong)、航(hang)天(tian)等(deng)高(gao)端领域的应(ying)用。
(2)为(wei)适(shi)应(ying)自动(dong)化焊接(jie)设(she)备的(de)需(xu)要(yao)，急需开发(fa)大单(dan)重(zhong)、高(gao)尺(chi)寸(cun)精度(du)的优质(zhi)钛(tai)焊丝。
(3)提(ti)高我(wo)国(guo)钛(tai)焊丝的质量水平(ping)，焊丝(si)的(de)质量(liang)控(kong)制标(biao)准要(yao)与国(guo)际(ji)接轨，并加强(qiang)焊(han)丝(si)的标(biao)准(zhun)化(hua)创(chuang)新工作。
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相(xiang)关(guan)链(lian)接
