1焊接性分析

锆和钛既是化学性质非常活泼的金属，又是难熔金属，需要严格的焊接保护和使用能量集中的焊接方法。从热物理性方面来讲，钛和锆的焊接性与奥氏体不锈钢近似，比低合金高强钢和铝铜好焊，只是对焊接保护要求严格。

锆和钛化学性质活泼，在高温下极易与大气中的各种气体发生反应。在焊接时，焊缝和热影响区易被空气中的氢、氧、氮等气体污染，生成硬而脆的化合物，并产生脆性的针状组织，使焊接接头的硬度、强度升高，塑性、韧性下降，耐蚀性能也大幅下降。锆的活性比钛高，对氢、氧、氮的亲和力更强，焊接熔池及冷却中的焊缝和热影响区及背面在350～400℃以上温度时，都应置于惰性气体保护之下。因此焊接时要求对熔池、焊缝及热影响区进行充分保护以完全隔绝空气。

锆与钛的熔点相差175℃，不是太悬殊，焊接时可以做到同步熔化。

锆的线膨胀系数只有5.8×10-6K-1，约为钛的2/3、镍和低合金钢的1/2、铜和奥氏体不锈钢的1/3、铝的1/4，是各种工程金属材料中最低的，与钛的线膨胀系数相差最小，比铝、铜、奥氏体不锈钢、镍、低合金钢等都低很多（如Fe:11.76（10-6K-1）；Ni:13.4（10-6K-1））。因此，锆与钛的焊接应力小，变形也小。

锆和钛的热导率几乎相同，比可焊接性非常好的Fe（66.7W/(m•K)）或镍（69.6W/(m•K)）还小得多，与奥氏体不锈钢接近，属导热性较差的材料。焊接时不需要预热，焊接溶池容易形成，这是有利的方面。不利的方面是散热速度较慢，高温停留时间长，热影响区晶粒粗大。比热容钛比锆高出近两倍，温度每升高一度需要吸收近两倍于锆的热量，但对焊接操作无明显影响。

2焊接工艺

2.1焊前准备

坡口采用机械加工，宜采用较慢的加工速度，防止局部温度过高。坡口角度和组对间隙。

保护用氩气纯度应不低于99.999%，露点不高于-50℃，并符合GB/T4842的规定。应采用塑料软管。

彻底清除坡口和焊丝氧化膜、油脂及污物。

2.2焊接保护

惰性气体保护是焊接锆和钛的重点和难点，应根据焊件形状做好保护工装，这是一项非常重要的工作，是焊好钛锆材的前提。焊接过程中除保护熔池外，每一层焊道的高温区域（325℃以上）及焊丝前端部都要始终处于惰性气体的有效保护之下。

锆的熔点高、钛的比热容高、钛和锆的热导率均低，说明在同样的冷却条件下溶池和焊接接头的冷却速度慢，在高温停留时间长，高温区域大。因此，为了增大熔池保护区域，焊枪喷嘴应使用大号的，一般选用内径Ф18mm或以上的喷嘴为宜。为了增大高温焊接接头的保护区域，上下保护拖罩均应加长加宽（见图3所示为长410mm，宽150mm的保护拖罩）。
2.3焊接热输入

在保证熔合的前提下，尽量采用小电流焊接，线能量应控制在20kJ／cm以下。道间温度在100℃以下。试验的焊接工艺参数见附表。
3 颜色检查

钛锆材焊后表面颜色的检查是焊接检验的最重要的一项工作，毎一层焊道均需要检查，不可只做最终盖面焊道的检查。钛和锆均可通过焊道表面颜色判定被氧化的程度，判定标准可以统一起来。焊缝及热影响区以银白色或金黄色为合格，蓝色应去除，灰色为不合格，应返修。