钛及钛(tai)合(he)金具有密度(du)小(xiao)、比(bi)强(qiang)度高(gao)、高(gao)低(di)温(wen)性(xing)能(neng)优异(yi)、耐(nai)蚀(shi)性(xing)好等特点，在(zai)航空、航天(tian)、化(hua)工(gong)、冶金(jin)及舰(jian)船(chuan)等领(ling)域有(you)广(guang)泛的应(ying)用［1－3］。目(mu)前焊接(jie)用钛及钛(tai)合(he)金(jin)丝材(cai)(以下(xia)简(jian)称(cheng)钛(tai)焊(han)丝(si))用量大(da)约(yue)仅占(zhan)钛加工材(cai)用(yong)量的(de)2%，其(qi)质量直(zhi)接关系(xi)到钛制焊接设(she)备的(de)制造状(zhuang)况(kuang)，甚(shen)至(zhi)关(guan)系到(dao)设(she)备(bei)运行稳定(ding)程度和寿命(ming)［4］。低(di)质(zhi)量的钛(tai)焊(han)丝将(jiang)会(hui)降低整个(ge)钛(tai)制焊(han)接设备的(de)塑(su)性(xing)储(chu)备(bei)，影响(xiang)钛(tai)制焊(han)接(jie)设(she)备的质(zhi)量(liang)水平。为(wei)保(bao)证钛制(zhi)设(she)备焊(han)接(jie)质量，钛(tai)焊(han)丝(si)的(de)选(xuan)用(yong)尤为重(zhong)要(yao)。
1、钛(tai)焊丝(si)发(fa)展(zhan)历(li)史(shi)
钛焊丝从(cong)应(ying)用(yong)初期(qi)至(zhi)今(jin)经历了(le)3个发展阶(jie)段(duan)。
1.1应用(yong)初期(qi)
我国(guo)钛(tai)研究始于1954年，自(zi)20世纪(ji)60年代(dai)我(wo)国(guo)开始(shi)制(zhi)造(zao)钛制(zhi)焊接容器以来，一(yi)直遵循着(zhe)焊丝(si)成分与(yu)母(mu)材(cai)相(xiang)同的原则(ze)。1970年制订(ding)的第(di)1批钛(tai)材(cai)标(biao)准(zhun)YB764—1970《钛及钛(tai)合金(jin)焊丝》中规(gui)定(ding)焊丝(si)化(hua)学成分(fen)与(yu)YB761—1970《钛及钛合金牌(pai)号(hao)和(he)化学成(cheng)分(fen)》相(xiang)同，实(shi)际上YB764—1970成了普(pu)通(tong)的(de)结构(gou)丝(si)材;1983年(nian)钛材(cai)标(biao)准(zhun)统一修(xiu)订为(wei)国家(jia)标(biao)准(zhun)时(shi)，取(qu)消了钛焊丝标(biao)准，制订了(le)GB3623—1983《钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)丝》标准(zhun)，标(biao)准(zhun)范(fan)围中明确“本(ben)标(biao)准(zhun)适(shi)用于耐蚀零(ling)件(jian)、电(dian)极(ji)材(cai)料(liao)和焊接(jie)材料等(deng)用途的钛(tai)及钛合金圆形丝(si)材”［5］，同时规(gui)定“丝(si)材的化(hua)学成分符合(he)GB3620—1983《钛及钛合金(jin)牌号和化(hua)学成分》的规(gui)定(ding)”，即(ji)化(hua)学成分完全(quan)和其(qi)他(ta)变(bian)形钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)材料(liao)相(xiang)同，将(jiang)普通(tong)结构(gou)丝材(cai)用作(zuo)焊丝;直(zhi)到(dao)1999年以(yi)前(qian)，我国(guo)没有杂质成分(fen)低(di)于(yu)普(pu)通(tong)钛(tai)材(cai)的(de)国家(jia)或行(xing)业(ye)钛焊(han)丝(si)标准。
此(ci)阶段我(wo)国(guo)没有真正的(de)钛焊丝标(biao)准与(yu)产品，用结(jie)构(gou)件丝充当焊(han)丝，使(shi)我(wo)国钛焊丝处于世界较低(di)水(shui)平(ping)。低质(zhi)量的钛(tai)焊(han)丝(si)降低了整个(ge)钛(tai)焊制(zhi)设(she)备的塑(su)性储(chu)备(bei)，大(da)大拉(la)低(di)了我国(guo)钛(tai)制设(she)备(bei)的质(zhi)量(liang)水(shui)平(ping)。许多(duo)钛(tai)设(she)备(bei)生产商从母材(cai)钛板上(shang)裁(cai)条(tiao)作为(wei)钛(tai)焊丝使(shi)用，使得我国钛焊(han)制部(bu)件的焊(han)缝(feng)塑(su)性和韧(ren)性(xing)比母(mu)材低得多，致使(shi)钛焊(han)缝(feng)开裂成了钛设(she)备的主要失效形(xing)式，钛焊(han)接(jie)接头的(de)弯(wan)曲试(shi)验(yan)无法(fa)达标(biao)的情(qing)况也(ye)时有(you)发(fa)生。
1.2发(fa)展(zhan)阶段
1999年2月(yue)1日(ri)开始(shi)实施(shi)的(de)GB/T3623—1998《钛(tai)及(ji)钛合(he)金(jin)丝》代替(ti)了(le)GB3623—1983，标(biao)准中(zhong)将钛(tai)丝(si)分(fen)成了结构(gou)件丝(si)和(he)焊丝(si)两(liang)类，结(jie)构(gou)件丝的化(hua)学成(cheng)分(fen)按(an)GB/T3620.1—1994《钛及(ji)钛(tai)合(he)金牌号和化学成(cheng)分》执(zhi)行，焊丝则(ze)制(zhi)订了相对(dui)独(du)立的(de)化(hua)学(xue)成(cheng)分(fen)，包(bao)括了TA0，TA0ELI，TA1，TA1ELI，TA2，TA2ELI，TA3，TA3ELI，TA4，TA7、TA9，TA10，TC3，TC4共14个(ge)牌(pai)号，其杂(za)质成分比(bi)GB/T3620.1—1994稍(shao)低。随后JBT4745—2002《钛制(zhi)焊接容(rong)器(qi)》中也规(gui)定了STA0Ｒ，STA1Ｒ，STA2Ｒ，STA3Ｒ，STA9Ｒ，STA10Ｒ共(gong)6个牌号的焊(han)丝规定(ding)。
至此(ci)，我国初步建(jian)立(li)了专(zhuan)用的(de)钛焊(han)丝标(biao)准(zhun)体(ti)系(xi)，但(dan)钛(tai)焊(han)丝(si)杂(za)质(zhi)成分仍然比美(mei)、日(ri)等国(guo)钛(tai)焊(han)丝标准中的(de)杂(za)质成分高(gao)，同(tong)时(shi)牌(pai)号(hao)有限(xian)。
1.3提(ti)高(gao)阶段
进入21世纪后，我(wo)国钛(tai)工业逐(zhu)步与国(guo)际接(jie)轨，生(sheng)产的(de)钛(tai)加工材在化(hua)学成(cheng)分(fen)、力(li)学性(xing)能以及其(qi)他(ta)特征(zheng)指(zhi)标(biao)上基本达到了(le)国(guo)外钛加(jia)工(gong)材的(de)先进(jin)水平(ping)。随着2007年11月1日(ri)开(kai)始(shi)实(shi)施的(de)GB/T3623—2007《钛及(ji)钛(tai)合金丝》，调(diao)整(zheng)了(le)纯钛(tai)焊丝(si)的(de)化学(xue)成(cheng)分，钛(tai)焊丝(si)要求也(ye)与(yu)AWS5.16中(zhong)的基本保持(chi)一致(zhi);GJB9581—2018《钛及钛(tai)合(he)金(jin)丝(si)》的(de)发(fa)布实(shi)施，标志我(wo)国(guo)在(zai)军(jun)民(min)2个领(ling)域均已基(ji)本建立了(le)适合中国(guo)的钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)焊(han)丝(si)标准体(ti)系，典(dian)型(xing)钛焊丝材料(liao)化(hua)学成分对(dui)比(bi)见表(biao)1。同时伴随GBT3623及JB/T4745的(de)修订(ding)换版，钛焊丝体(ti)系(xi)还(hai)将(jiang)得(de)到(dao)进一步提高(gao)和(he)完善。
2、钛(tai)及钛(tai)合(he)金焊丝标(biao)准(zhun)现(xian)状
我(wo)国钛及钛合金焊(han)丝(si)生(sheng)产主(zhu)要采(cai)用中(zhong)国(guo)国(guo)家标(biao)准、美(mei)国(guo)国(guo)家(jia)标准(zhun)及俄(e)罗斯标(biao)准，涉及主(zhu)要标准(zhun)及牌(pai)号见(jian)表(biao)2。美(mei)国(guo)钛及钛(tai)合(he)金(jin)体(ti)系(xi)的(de)建立，主要面向(xiang)航空(kong)、航天(tian)工业。美(mei)国AWS焊(han)丝材料标(biao)准，对(dui)美(mei)国涉及(ji)的(de)钛(tai)及钛合(he)金(jin)牌号(hao)均(jun)建(jian)立(li)了(le)对(dui)应牌(pai)号的焊丝，且标准(zhun)的(de)更新(xin)速(su)度(du)较(jiao)快(kuai)。在(zai)现行版(ban)本(ben)中(zhong)，对焊(han)丝的代码(ma)规定与ISO保(bao)持(chi)了(le)统(tong)一，便于推(tui)广使(shi)用(yong)。俄罗斯(si)继(ji)承(cheng)了(le)前苏联(lian)建(jian)立的钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)体系，主要(yao)服务于航空(kong)、航天、舰(jian)船(chuan)和(he)核(he)工业(ye)，建立的(de)焊(han)丝(si)标(biao)准，由(you)于(yu)设(she)计理念(nian)的(de)差(cha)别，与(yu)美国(guo)及ISO钛焊丝(si)标准(zhun)体(ti)系有所(suo)不(bu)同，主(zhu)要用于前苏(su)联(lian)地(di)区(qu)及(ji)引进俄罗斯钛及钛(tai)合金体(ti)系(xi)的(de)国家(jia)。日本(ben)钛及(ji)钛合金(jin)体(ti)系主(zhu)要(yao)服(fu)务民(min)用(yong)市(shi)场(chang)，如(ru)化(hua)工、建材(cai)等(deng)领域(yu)，体(ti)系(xi)独(du)特(te)性(xing)明(ming)显，以(yi)耐(nai)蚀性材(cai)料为(wei)主，多(duo)为(wei)纯(chun)钛和低合(he)金化(hua)钛合金。建(jian)立(li)的钛焊丝标准体(ti)系与钛(tai)及(ji)钛合(he)金加工(gong)体系(xi)相(xiang)配(pei)套，同时(shi)焊(han)丝(si)牌(pai)号(hao)与(yu)编码体(ti)系(xi)与(yu)ISO保持(chi)一致。
我国的(de)钛工(gong)业进(jin)程(cheng)起(qi)步较(jiao)晚，但(dan)通(tong)过仿制(zhi)国外(wai)材(cai)料(liao)和自(zi)主研(yan)制的(de)方式建(jian)立了完(wan)善的(de)钛及钛合(he)金(jin)体(ti)系(xi)，目前钛及钛(tai)合(he)金牌号(hao)有100余(yu)个(ge)。钛焊(han)丝标(biao)准主要(yao)通(tong)过(guo)采(cai)用美国(guo)AWS，俄(e)罗(luo)斯OCT190015等(deng)标准，同(tong)时(shi)加(jia)入了与自主(zhu)研(yan)发钛(tai)合金牌号相(xiang)适(shi)应的(de)焊丝要(yao)求(qiu);我(wo)国生产(chan)的(de)国(guo)际通(tong)用牌号(hao)钛焊(han)丝(si)的性能指标虽(sui)与国(guo)外(wai)先进(jin)标(biao)准无差(cha)距，但(dan)缺(que)少(shao)完(wan)善的(de)质(zhi)量保证体(ti)系及(ji)配(pei)套焊(han)接工艺(yi)。
3、存(cun)在(zai)问题(ti)
随(sui)着(zhe)社会的进(jin)步(bu)，钛(tai)设(she)备(bei)使用寿命长［6］、利(li)于(yu)维(wei)修，有(you)助于(yu)环境保护和降低原材(cai)料及能(neng)源(yuan)消耗的优(you)点(dian)逐步被认(ren)可(ke)，用(yong)钛(tai)量急(ji)剧攀升，我(wo)国很(hen)多钛(tai)加工(gong)企业(ye)已将(jiang)钛焊(han)丝(si)作为(wei)产品开发的重(zhong)点(dian)，但还(hai)存(cun)在(zai)很(hen)多(duo)问(wen)题。
(1)焊丝牌号命(ming)名规(gui)则(ze)不统(tong)一(yi)，各(ge)标(biao)准(zhun)制(zhi)订(ding)机(ji)构(gou)制订(ding)的(de)焊丝标准(zhun)均有(you)不同(tong)的命名(ming)规(gui)则，不(bu)利(li)于(yu)钛制(zhi)焊接(jie)设备(bei)的选材(cai)，有(you)碍(ai)于钛焊(han)丝(si)的(de)生产(chan)组织及(ji)贸(mao)易(yi)，给钛材(cai)和(he)钛焊(han)丝的应用推广(guang)造成不便(bian)。
(2)我国(guo)焊丝(si)标(biao)准(zhun)以等(deng)同翻(fan)译(yi)或修改(gai)采用(yong)ISO等(deng)国外(wai)标准制(zhi)订时，与国(guo)内钛(tai)及(ji)钛合(he)金体(ti)系(xi)不(bu)配套，同时并(bing)无(wu)制(zhi)订(ding)与之相配套的(de)生产(chan)工艺(yi)、质(zhi)量(liang)控(kong)制检验(yan)体系及相(xiang)关法(fa)规，无(wu)法(fa)得到国(guo)内(nei)市场(chang)普(pu)遍(bian)认(ren)可(ke)。
(3)设(she)备制(zhi)造厂家对(dui)钛焊(han)丝重视(shi)程度不足，对(dui)钛(tai)焊(han)丝(si)材(cai)料(liao)、性能等(deng)基(ji)本知识缺乏科学(xue)认(ren)识(shi)，不能正(zheng)确选用焊(han)丝，盲(mang)目(mu)认(ren)为符合标(biao)准(zhun)的就行，不了解(jie)焊(han)丝(si)生(sheng)产厂(chang)家(jia)是(shi)否有相应生(sheng)产资(zi)质，材(cai)料(liao)追溯性(xing)不强(qiang)，导(dao)致(zhi)出(chu)现由于焊丝原(yuan)因(yin)而(er)造(zao)成(cheng)设备(bei)过(guo)早(zao)失效的事故(gu)时(shi)有(you)发生。
(4)对(dui)钛及钛合(he)金焊(han)丝(si)的(de)研(yan)究(jiu)力(li)度(du)不够。对于(yu)钛及(ji)钛合金(jin)焊(han)丝的(de)缠(chan)绕(rao)工(gong)艺［7］、表(biao)面(mian)处理(li)工(gong)艺、自动(dong)焊工艺［8］等(deng)都与(yu)世界先进水平有(you)很大差距(ju)。
4、展(zhan)望
钛焊(han)丝(si)作为(wei)影响焊接(jie)工艺质(zhi)量的重要(yao)材料(liao)，已经得到了广泛(fan)关注。随着(zhe)我国(guo)钛(tai)设备使(shi)用范(fan)围的(de)逐(zhu)步(bu)扩(kuo)大，钛焊丝(si)的使用量也会(hui)逐年增加(jia)，因(yin)此急(ji)需(xu)在(zai)以下几方面取(qu)得(de)进展(zhan)。
(1)完善现(xian)有钛焊丝(si)体系及(ji)焊接(jie)工艺，提(ti)高焊接质量(liang)，促进钛(tai)制焊(han)接(jie)结构件(jian)在(zai)航(hang)空(kong)、航天(tian)等高(gao)端领域的应用。
(2)为适应自动(dong)化(hua)焊(han)接(jie)设(she)备的(de)需(xu)要，急需开发(fa)大单重、高(gao)尺寸精(jing)度(du)的(de)优(you)质钛(tai)焊(han)丝。
(3)提(ti)高(gao)我国(guo)钛焊(han)丝的(de)质(zhi)量水平(ping)，焊丝的(de)质(zhi)量控制标准(zhun)要(yao)与(yu)国际接(jie)轨(gui)，并(bing)加(jia)强(qiang)焊丝(si)的标(biao)准化创新(xin)工作。
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作者简(jian)介:胡志(zhi)杰(1980—)，男(nan)，硕(shuo)士，高级工(gong)程(cheng)师(shi)，主(zhu)要(yao)从(cong)事(shi)钛及钛(tai)合(he)金(jin)材(cai)料加(jia)工及标准化研究(jiu)．
相(xiang)关链(lian)接
