鈦及鈦合金具有密度小、比強度高、高低溫性能優(yōu)異、耐蝕性好等特點(diǎn)，在航空、航天、化工、冶金及艦船等領(lǐng)域有廣泛的應用［1－3］。目前焊接用鈦及鈦合金絲材(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鈦焊絲)用量大約僅占鈦加工材用量的2%，其質(zhì)量直接關(guān)系到鈦制焊接設備的制造狀況，甚至關(guān)系到設備運行穩定程度和壽命［4］。低質(zhì)量的鈦焊絲將會(huì )降低整個(gè)鈦制焊接設備的塑性?xún)?，影響鈦制焊接設備的質(zhì)量水平。為保證鈦制設備焊接質(zhì)量，鈦焊絲的選用尤為重要。

1、鈦焊絲發(fā)展歷史

鈦焊絲從應用初期至今經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。

1.1應用初期

我國鈦研究始于1954年，自20世紀60年代我國開(kāi)始制造鈦制焊接容器以來(lái)，一直遵循著(zhù)焊絲成分與母材相同的原則。1970年制訂的第1批鈦材標準YB764—1970《鈦及鈦合金焊絲》中規定焊絲化學(xué)成分與YB761—1970《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》相同，實(shí)際上YB764—1970成了普通的結構絲材;1983年鈦材標準統一修訂為國家標準時(shí)，取消了鈦焊絲標準，制訂了GB3623—1983《鈦及鈦合金絲》標準，標準范圍中明確“本標準適用于耐蝕零件、電極材料和焊接材料等用途的鈦及鈦合金圓形絲材”［5］，同時(shí)規定“絲材的化學(xué)成分符合GB3620—1983《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》的規定”，即化學(xué)成分完全和其他變形鈦及鈦合金材料相同，將普通結構絲材用作焊絲;直到1999年以前，我國沒(méi)有雜質(zhì)成分低于普通鈦材的國家或行業(yè)鈦焊絲標準。

此階段我國沒(méi)有真正的鈦焊絲標準與產(chǎn)品，用結構件絲充當焊絲，使我國鈦焊絲處于世界較低水平。低質(zhì)量的鈦焊絲降低了整個(gè)鈦焊制設備的塑性?xún)?，大大拉低了我國鈦制設備的質(zhì)量水平。許多鈦設備生產(chǎn)商從母材鈦板上裁條作為鈦焊絲使用，使得我國鈦焊制部件的焊縫塑性和韌性比母材低得多，致使鈦焊縫開(kāi)裂成了鈦設備的主要失效形式，鈦焊接接頭的彎曲試驗無(wú)法達標的情況也時(shí)有發(fā)生。

1.2發(fā)展階段

1999年2月1日開(kāi)始實(shí)施的GB/T3623—1998《鈦及鈦合金絲》代替了GB3623—1983，標準中將鈦絲分成了結構件絲和焊絲兩類(lèi)，結構件絲的化學(xué)成分按GB/T3620.1—1994《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》執行，焊絲則制訂了相對獨立的化學(xué)成分，包括了TA0，TA0ELI，TA1，TA1ELI，TA2，TA2ELI，TA3，TA3ELI，TA4，TA7、TA9，TA10，TC3，TC4共14個(gè)牌號，其雜質(zhì)成分比GB/T3620.1—1994稍低。隨后JBT4745—2002《鈦制焊接容器》中也規定了STA0Ｒ，STA1Ｒ，STA2Ｒ，STA3Ｒ，STA9Ｒ，STA10Ｒ共6個(gè)牌號的焊絲規定。

至此，我國初步建立了專(zhuān)用的鈦焊絲標準體系，但鈦焊絲雜質(zhì)成分仍然比美、日等國鈦焊絲標準中的雜質(zhì)成分高，同時(shí)牌號有限。

1.3提高階段

進(jìn)入21世紀后，我國鈦工業(yè)逐步與國際接軌，生產(chǎn)的鈦加工材在化學(xué)成分、力學(xué)性能以及其他特征指標上基本達到了國外鈦加工材的先進(jìn)水平。隨著(zhù)2007年11月1日開(kāi)始實(shí)施的GB/T3623—2007《鈦及鈦合金絲》，調整了純鈦焊絲的化學(xué)成分，鈦焊絲要求也與AWS5.16中的基本保持一致;GJB9581—2018《鈦及鈦合金絲》的發(fā)布實(shí)施，標志我國在軍民2個(gè)領(lǐng)域均已基本建立了適合中國的鈦及鈦合金焊絲標準體系，典型鈦焊絲材料化學(xué)成分對比見(jiàn)表1。同時(shí)伴隨GBT3623及JB/T4745的修訂換版，鈦焊絲體系還將得到進(jìn)一步提高和完善。

2、鈦及鈦合金焊絲標準現狀

我國鈦及鈦合金焊絲生產(chǎn)主要采用中國國家標準、美國國家標準及俄羅斯標準，涉及主要標準及牌號見(jiàn)表2。美國鈦及鈦合金體系的建立，主要面向航空、航天工業(yè)。美國AWS焊絲材料標準，對美國涉及的鈦及鈦合金牌號均建立了對應牌號的焊絲，且標準的更新速度較快。在現行版本中，對焊絲的代碼規定與ISO保持了統一，便于推廣使用。俄羅斯繼承了前蘇聯(lián)建立的鈦及鈦合金體系，主要服務(wù)于航空、航天、艦船和核工業(yè)，建立的焊絲標準，由于設計理念的差別，與美國及ISO鈦焊絲標準體系有所不同，主要用于前蘇聯(lián)地區及引進(jìn)俄羅斯鈦及鈦合金體系的國家。日本鈦及鈦合金體系主要服務(wù)民用市場(chǎng)，如化工、建材等領(lǐng)域，體系獨特性明顯，以耐蝕性材料為主，多為純鈦和低合金化鈦合金。建立的鈦焊絲標準體系與鈦及鈦合金加工體系相配套，同時(shí)焊絲牌號與編碼體系與ISO保持一致。

我國的鈦工業(yè)進(jìn)程起步較晚，但通過(guò)仿制國外材料和自主研制的方式建立了完善的鈦及鈦合金體系，目前鈦及鈦合金牌號有100余個(gè)。鈦焊絲標準主要通過(guò)采用美國AWS，俄羅斯OCT190015等標準，同時(shí)加入了與自主研發(fā)鈦合金牌號相適應的焊絲要求;我國生產(chǎn)的國際通用牌號鈦焊絲的性能指標雖與國外先進(jìn)標準無(wú)差距，但缺少完善的質(zhì)量保證體系及配套焊接工藝。

3、存在問(wèn)題

隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，鈦設備使用壽命長(cháng)［6］、利于維修，有助于環(huán)境保護和降低原材料及能源消耗的優(yōu)點(diǎn)逐步被認可，用鈦量急劇攀升，我國很多鈦加工企業(yè)已將鈦焊絲作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，但還存在很多問(wèn)題。

(1)焊絲牌號命名規則不統一，各標準制訂機構制訂的焊絲標準均有不同的命名規則，不利于鈦制焊接設備的選材，有礙于鈦焊絲的生產(chǎn)組織及貿易，給鈦材和鈦焊絲的應用推廣造成不便。

(2)我國焊絲標準以等同翻譯或修改采用ISO等國外標準制訂時(shí)，與國內鈦及鈦合金體系不配套，同時(shí)并無(wú)制訂與之相配套的生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制檢驗體系及相關(guān)法規，無(wú)法得到國內市場(chǎng)普遍認可。

(3)設備制造廠(chǎng)家對鈦焊絲重視程度不足，對鈦焊絲材料、性能等基本知識缺乏科學(xué)認識，不能正確選用焊絲，盲目認為符合標準的就行，不了解焊絲生產(chǎn)廠(chǎng)家是否有相應生產(chǎn)資質(zhì)，材料追溯性不強，導致出現由于焊絲原因而造成設備過(guò)早失效的事故時(shí)有發(fā)生。

(4)對鈦及鈦合金焊絲的研究力度不夠。對于鈦及鈦合金焊絲的纏繞工藝［7］、表面處理工藝、自動(dòng)焊工藝［8］等都與世界先進(jìn)水平有很大差距。

4、展望

鈦焊絲作為影響焊接工藝質(zhì)量的重要材料，已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注。隨著(zhù)我國鈦設備使用范圍的逐步擴大，鈦焊絲的使用量也會(huì )逐年增加，因此急需在以下幾方面取得進(jìn)展。

(1)完善現有鈦焊絲體系及焊接工藝，提高焊接質(zhì)量，促進(jìn)鈦制焊接結構件在航空、航天等高端領(lǐng)域的應用。

(2)為適應自動(dòng)化焊接設備的需要，急需開(kāi)發(fā)大單重、高尺寸精度的優(yōu)質(zhì)鈦焊絲。

(3)提高我國鈦焊絲的質(zhì)量水平，焊絲的質(zhì)量控制標準要與國際接軌，并加強焊絲的標準化創(chuàng )新工作。

參考文獻:

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［8］宋艷明，董萌，劉若龍．自動(dòng)焊接在機械焊接中的應用［J］．科技創(chuàng )業(yè)家，2013(14):58．

作者簡(jiǎn)介:胡志杰(1980—)，男，碩士，高級工程師，主要從事鈦及鈦合金材料加工及標準化研究．

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