钛板及钛钢复合板焊接裂纹：成因剖析与解决之道

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（来源：钛资讯）

钛板及钛钢复合板凭借高强度、轻量化及优异耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、医疗等领域。然而，焊接过程中裂纹缺陷频发，成为制约其高质量应用的瓶颈。钛之家对此进行了深度报道，揭示裂纹成因并提出系统性解决方案。

裂纹产生的根源探寻

氢的“罪魁祸首”角色

氢是引发钛焊缝冷裂纹的关键因素。其来源主要有两方面：一是板材及焊丝中本身含有的水分和油污；二是环境湿度的影响，它是导致焊缝增氢的主要原因。在焊接过程中，高温作用使大量氢溶解于熔池之中。然而，在焊缝冷却和凝固阶段，氢的溶解度急剧下降，极易逸出。倘若焊缝冷却速度过快，氢来不及充分逸出而残留在焊缝内，就会使焊缝中的氢处于过饱和状态。此时，氢会极力扩散，促使所在区域进一步脆化，为裂纹的产生埋下隐患。

缺口效应与氢浓度的“双重威胁”

当焊缝中存在缺口效应的部位，且氢的浓度达到足够高的水平时，裂纹便极有可能产生。缺口效应会使局部应力集中，而高浓度的氢又会降低材料的韧性，两者相互作用，大大增加了裂纹出现的概率。

冬季施工的“特殊挑战”

冬季施工时，环境温度较低，水蒸气容易附着在钛板上，这为焊缝增氢创造了有利条件。特别是对于厚度仅为1.2mm的钛板而言，由于其钢板较薄，具有“吃温”特性，即温度升高相对缓慢。相应地，钛复合层焊缝的冷却速度就会过快。在快速的冷却过程中，焊缝中的残余氢来不及逸出，只能以过饱和的形式存在于焊缝中，最终导致裂纹的出现。

破解裂纹难题的有效方法

表面清理：杜绝氢的源头

在钛钢复合板的焊接过程中，认真清理母材和焊丝的表面是至关重要的第一步。通过有效的清理，可以去除板材及焊丝表面的水分和油污，从源头上减少氢的来源。可以采用机械清理、化学清洗等方法，确保母材和焊丝表面干净、干燥，为后续的焊接工序创造良好条件。

环境控制：营造适宜焊接条件

保持环境温度不得低于5℃是防止裂纹产生的重要环境要求。在冬季施工时，由于环境温度较低，需要采取额外的措施。应用火焰预热基层钢面是一种行之有效的方法，它具有双重作用：一是可以去除焊缝周围的水分，减少氢的来源；二是能够提高焊件的温度，降低焊缝的冷却速度，使氢有足够的时间逸出，从而避免氢在焊缝中过饱和残留。

工艺优化：合理控制焊接参数

除了上述措施外，合理控制焊接参数也对防止裂纹产生起着关键作用。例如，适当调整焊接电流、电压和焊接速度等参数，可以影响焊缝的冷却速度。通过优化焊接工艺，使焊缝在冷却过程中能够更加平稳地进行，为氢的逸出提供充足的时间，减少裂纹产生的风险。

钛板及钛钢复合板焊接裂纹的产生是多种因素共同作用的结果，其中氢的影响最为关键。通过认真清理母材和焊丝表面、控制环境温度、优化焊接工艺等综合措施，可以有效减少氢的来源，降低焊缝冷却速度，为氢的逸出创造条件，从而有效防止裂纹的产生，提高钛板及钛钢复合板的焊接质量，确保工程的安全与可靠。

来源：宝鸡钛产业研究院