随着近些年钛及其合金的生产及加工成本降低,在航空航天、海洋工程、医疗、石油化工等领域的应用也越来越广泛。钛材应用范围的扩大,因此也迫切需求钛合金管道的高效连接技术。目前,国内外只能采用钨极氩弧焊作为钛合金管道的现场焊接手段,其面临的最主要问题是焊接效率低以及焊前加工复杂。基于上述原因以及市场需求,提出开发一种可用于现场管道全位置焊接的等离子弧焊设备,借助广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)实验平台,实现钛合金管道的全位置等离子弧焊接。本课题搭建了全新的管道全位置等离子弧焊平台,并对其工作情况进行了调试;通过一系列工艺调试,完成了TA2管道的全位置等离子弧焊工艺的初步探索。通过光学显微镜、显微硬度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪对焊接接头的组织进行研究与分析。对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击、宏观硬度力学性能试验,并分析了焊接接头的拉伸与冲击断口。综合上述工作得到了以下结论:(1)公共焊接参数钨极直径4.0mm,内缩量2.5 mm,喷嘴孔径3.0 mm,占空比60%,焊接速度130mm/s;其余焊接参数脉冲峰值电流165-180A,基值电流80-85A,脉冲频率5.5-7Hz,离子气流量5.5-6.5L/min。可实现8.8mm厚的TA2管道的无衬垫一次焊透、单面焊双面成形,且无焊接缺陷。(2)不同焊接位置下的不同焊接参数,对其组织形貌的影响不大,各焊接位置的组织生长模式与规律基本一致,焊缝区域组织为粗大的α晶和α’晶。(3)全位置等离子弧焊环焊缝的拉伸性能优于母材;可实现180°弯曲试验;冲击功仅为母材的58.7%;在热影响区和焊缝出现硬化的α’六方马氏体相;焊缝中心发生软化。拉伸试样断裂为韧性断裂,冲击试样断裂为解理断裂。