0 序 言
TC4(Ti-6Al-4V)作为一种典型的双相(α相 +β相)钛合金，由于其比强度高、密度小以及耐腐蚀性能优越，其管结构被广泛应用于海洋工程、油气管道等领域[1-2]，且大部分均为厚壁管道，因现场焊接时变位困难，只能采用全位置焊接.
目前，钛合金厚壁管应用比较成熟的焊接方法是采用开坡口的多层多道钨极氩弧焊以及熔化极气体保护焊进行焊接[3-5]，但TIG焊接效率低，而MIG焊的焊缝成形比较差. 相较于这两种焊接方法，高能束焊因其能量密度高、焊接速度快、穿透能力强等特点，可不开坡口一次焊透，具有相对较低的热输入，细化高温β相晶粒，降低接头脆性[6]. 等离子弧焊作为一种高能束焊接方法，具有操作简便、工作环境要求低、设备成本低等优势，是实际生产中焊接钛合金的一种合适选择；目前对钛合金厚壁全位置等离子弧焊接的相关研究鲜有报道.
为满足钛合金管结构的优质、高效、低成本焊接，全位置等离子弧焊的方法应运而生. 广东省焊接技术研究所采用全位置等离子弧焊的方法，对厚壁钛合金管进行焊接工艺研究，并探究全位置等离子弧焊四个特征位置(时钟位置12点、3点、6点以及9点)焊接接头的显微组织与力学性能，为TC4厚壁钛合金管的全位置等离子弧焊接工艺提供参考.
各个企业每一项制度的实施无不存在着风险，而企业在发展过程中，对于可能出现的风险现象，应当考虑周全。企业在实施制度的时候，首先，应当正确认识其可能存在的各种风险，从而制定出相应地正确地解决对策，为企业获得更大利益。其次，企业应当完善管理制度，建立应收账款的完整体系，如建立信用评价制度、建立完善的合同管理制度、建立应收账款的责任制度、建立合理的奖罚制度，通过这些制度的建立与完善，来有效防止不良应收账款现象的发生，为企业谋求更大的利益。最后，应当组织专业的力量来规避风险，对已完成的应收账款进行管理，实时督促应收账款的动向，从而保障应收账款能够按期归还，给企业带来极大的经济效益。
1 试验方法
采用自主研制的全位置等离子自动焊接设备展开相关试验，该设备控制系统可将360°焊接位置分解成任意区间进行独立焊接操作；焊接电源采用Safer公司的NETERMATIC450；焊接系统具有弧压自动控制(automatic voltage control)功能. 管道外部与内部均采用保护气罩对接头高温区进行冷却及气体保护，设备见图1.
图 1 全位置等离子弧自动焊接设备
Fig. 1 All position automatic plasma arc welding equipment
使用φ219 mm × 8.8 mm的TC4钛合金管进行I形对接、不留间隙、不填丝焊接试验. 根据前期的工艺试验[7]选择主要焊接条件见表1. 焊前对TC4管进行打磨、组对以及安装，并用丙酮擦拭. 焊接过程中焊缝正、背面的高温区均采用高纯度氩气进行气体保护与冷却，正、背面保护气罩气流量分别为70和35 L/min.
表 1 主要焊接条件
Table 1 Main welding conditions
钨极直径d/mm电弧高度h/mm 4.0 3.0 60 7 4喷嘴孔径dn/mm占空比dr(%)脉冲频率f/Hz
焊后切取特征位置接头制作金相试样，腐蚀液为5% HF + 10% HNO3 + 85% H2O比例(体积分数)的溶液. 采用ZEISS Imager M2m数字金相显微镜对试样进行观察.
为了评价焊接接头的力学性能，参照NB/T47014标准，分别从全位置焊缝切取拉伸试样2件，切取冲击试样3件，并按标准加工. 采用岛津电子万能材料试验机进行拉伸试验，拉伸速率为1 mm/min；采用AMSLER PKP 450型仪器化摆锤冲击试验机进行冲击试验. 试验完毕后，采用Nova NanoSEM430扫描电子显微镜对断口进行形貌观察. 采用EVERONE VDMH型显微维氏硬度仪对焊接接头的硬度进行测定，荷载4.9 N，加载时间10 s.
2 试验结果与分析
2.1 焊接工艺参数的选择
全位置等离子弧焊的主要焊接参数包括脉冲电流、离子气流量、焊接速度及焊接位置等. 为得到成形良好的焊缝，需对各参数进行合理选择与匹配. 全位置焊接过程中，仰焊位置(6点)熔池受重力影响最显著，焊缝成形较其它位置难度大，各焊接参数区间较窄. 因此选择在仰焊位置进行焊接工艺试验，得出仰焊位工艺参数，并以此为基础，根据其它位置焊缝的成形特点对焊接参数进行调整并分区控制各位置焊接参数，以期达到全位置焊缝的良好成形.
在进行仰焊位焊接工艺试验时，以下工艺参数对焊缝成形影响较大. ①焊接电流的选择：焊接时若峰值电流过小，电弧能量不足以形成小孔；峰值电流过大则熔池体积增大，受重力影响产生下坠，严重时形成正面焊瘤(图2). 焊接时基值电流的电流范围较广，但需要在维持电弧条件下，使熔池快速进入冷却状态，以减小焊接热输入. ②离子气流量选择：气流量过小则电弧穿透力小，无法产生穿孔；气流量过大则导致电弧力过大产生切割(图3).③焊接速度选择：速度过大则焊接热输入较小，等离子弧不足以穿透母材；速度过小则热输入较大，熔池凝固较慢，受重力影响产生焊瘤(图4). 经过多次试验，优化焊接工艺参数得到表2在仰焊位置成形良好的工艺参数.
图 2 峰值电流对仰位成形影响
Fig. 2 Influence of peak current on the formation of the overhead weld
图 3 离子气流量对仰位成形影响
Fig. 3 Influence of plasma gas flow on the formation of the overhead weld
与仰焊位置相比，平焊位置熔池重力方向与所受电弧力方向相同，等离子弧穿孔难度降低，因此可适当降低峰值电流或离子气流量；在立向下焊与立向上焊过程中，重力对熔池穿孔的影响较小，但
图 4 离子气流量对仰位成形影响
Fig. 4 Influence of welding speed on the formation of the overhead weld
表 2 仰焊位置(6点)焊接工艺参数
Table 2 Welding process parameters of overhead welding position
峰值电流Ip/A离子气流量Q/(L·min-1)190 85 130 4.5基值电流Ib/A焊接速度v/(mm·min-1)
由于熔池重力分力方向与焊接方向上的不同，导致焊接速度上存在差异.
根据仰焊位置的工艺参数，对其它位置的焊接工艺参数进行调整及优化，最终得到成形良好的全位置等离子弧焊焊接工艺参数. 特征位置(3点、9点、12点)的工艺参数见表3.
表 3 其它位置焊接工艺参数
Table 3 Welding process parameters of other positions
位置 峰值电流IP/A离子气流量Q/(L·min-1)3点 185 85 140 4.89点 185 85 120 4.812点 180 85 130 4.5基值电流Ib/A焊接速度v/(mm·min-1)
特征位置焊缝正面与背面成形情况见图5，焊缝正、背面表面光滑，未发生氧化、裂纹及焊瘤等缺陷. 经X射线检测，焊接接头中无气孔、裂纹等焊接缺陷. 这是由于等离子弧焊同钨极氩弧焊相比能量密度更加集中，采用脉冲小孔型工艺焊接时，焊缝气孔更容易逸出，裂纹敏感性降低，能实现厚度较大材料的单面焊双面成形，提高焊接效率[8]. 将PAW应用于全位置焊接技术上，是一种焊接钛合金壁厚管的理想技术.
图 5 特征位置焊缝正面、背面成形情况
Fig. 5 Characteristic position weld front and back forming
2.2 接头宏观形貌
如图6所示，各特征位置焊接接头横截面宏观组织形貌基本相同，以12点位置焊接接头的宏观形貌为例，焊缝区(WZ)宽度约为7 mm，热影响区(HAZ)宽度约为3 mm. 显然，与母材晶粒相比，热影响区及焊缝区晶粒粗化严重，且在热影响区向焊缝区过渡时粗化最显著. 这是由于高温下β相具有非常大的生长倾向，焊接过程中，当温度升高至α相→β相转变温度时，β相与α相按顺序向高温β相转变，同时β相的稳定元素从α相中析出，与高温β相结合，使其通过吞噬周围细小的α晶粒而迅速长大成巨大的粗化晶粒. 钛合金焊接时焊缝区和热影响区中β晶粒的尺寸与晶内组织取决于三个原因：最高加热温度、最高加热温度下的停留时间以及冷却速度[9]. 由于钛合金熔点高且导热性差，使得焊缝区和热影响区长时间过热，导致β晶粒严重粗化，且在冷却的相变过程中，各相之间严格遵循晶体学取向关系及强烈的组织遗传性[10]，因此高温β相晶界得以保留下来.
拟定预应力管桩混凝土强度等级 C50（EC为 3.45×104N/mm2），预应力钢筋采用钢绞线（1×7）（Es为 1.95×105N/mm2、fpy为 1 220 N/mm2），按照桩体受拉状态进行承载力及抗裂验算。为确保构件安全，轴向拉力设计值采用式（1）的计算结果1 189 kN。
2.1 单双胎妊娠孕妇信息 除去临床信息不全和失访病例，共收集单胎孕妇15 206例，双胎孕妇442例，具体信息见表1。单胎与双胎在年龄和孕周分布上无差别，χ2分别为9.655和4.51，P分别为0.086和0.341。高龄所占比例分别为35.14%和38.91%，P=0.101。然而，在单胎妊娠孕妇中，通过IVF方式获得胎儿的仅占4.14%，双胎中将近一半的受孕方式是IVF。且双胎中大部分是双合子双胎。
图 6 特征位置接头横截面宏观形貌
Fig. 6 Macroscopic appearance of welded joints in characteristic locations
2.3 显微组织
图7为各特征位置接头焊缝区显微组织. 图中可看出，四个特征位置接头焊缝区显微组织的相组成基本相同，主要由交错排列的网篮状α′马氏体相与针状、片层状α相组成. TC4钛合金在冷却过程中会发生两种相变过程，一种为扩散相变：由高温β相→α相，另一种为非扩散切变：由高温β相→α′马氏体相[11]. 根据钛合金连续冷却转变图(CCT曲线)，β相→α相转变的温度随着冷却速度的增大而降低，而β相→α′相的相变温度(MS = 560 ℃)则不受冷却速度的影响[12]. 在经过等离子弧焊接热循环后，原始β相与原始α相先是按照先后顺序全部转变成高温β相，随后开始进行冷却. 在冷却开始的高温阶段，热量散失快，冷却速度快，高温β相首先发生非扩散切变，α′马氏体相在β晶粒内部弥散形核，形成截止于β晶界、具有高长宽比的网篮状组织；钛合金导热能力差，对焊接热循环敏感[13]，随着冷却的继续进行，温度降低，因此散热能力减弱，冷却速度也随之降低，剩余高温β相开始发生扩散相变，α相多借助β相界形核，形成粗大的针状组织，并随着温度降低的速度变缓，焊缝温度在两相区停留一段时间，部分针状α转变组织长大、变粗，形成片层状的α相. 最终在焊缝区形成网篮状α′相、针片状α相以及粗大β相共存的现象.
图 7 特征位置接头焊缝区显微组织形貌
Fig. 7 Characteristic location joint weld zone microstructure
图8为各特征位置热影响区显微组织. 如图所示，各特征位置热影响区的相组成成分基本相同，主要由少量的α′马氏体相、针状α相以及粗大β相组成. 这是因为从焊缝中心至热影响区存在一定的温度梯度，冷却过程中，停留在马氏体区的时间较短，仅小部分高温β相转变为α′相，大部分发生扩散相变，形成针状α相，并且由于冷却速度慢，部分针状α相具有继续长大的趋势.
2.4 焊接接头力学性能
焊接接头拉伸试验结果与母材力学性能对比见表4，2个拉伸试样均断裂于母材. 焊接接头抗拉强度与母材相近，断后伸长率均高于母材.
POD（过氧化物酶活性）测定采用愈创木酚法[11]反应体系为0.3% H2O2 1 mL、0.2%愈创木酚0.9 mL、pH 7.8 PBS 1 mL和酶液0.1 mL，测定470 nm处吸光值。
图 8 特征位置接头热影响区显微组织形貌
Fig. 8 Characteristic location joint heat affected zone microstructure
表 4 焊接接头与母材的拉伸试验结果
Table 4 Tensile test results of the welded joint and base material
拉伸试样 抗拉强度Rm/MPa规定塑性延伸强度Rp0.2/MPa断后伸长率A(%) 断裂位置TC4母材 895 825 10.06点 895 830 10.5 母材12点 887 821 12.0 母材
焊接接头冲击试验断口形貌如图9所示，断口内存在大量晶粒拉拔，产生明显的韧窝组织，因此判断冲击试样的断裂形式为微孔聚集型塑性断裂，表明焊接接头具有较好的韧性[14]，冲击吸收能量平均值为24.8 J.
图 9 冲击试验断口形貌
Fig. 9 Impact test fracture morphology
TC4母材硬度平均值为300.87 HV，各特征位置焊缝区与热影响区硬度值实测值见图10，横坐标为测量位置至焊缝中心距离，焊缝区与热影响区中硬化区与软化区同时存在，且最硬化区与最软化区均存在于焊缝区. 这是由于在焊缝区与热影响区均发生部分马氏体相变，生成过饱和马氏体α′相，由于其中存在较多的固溶元素，产生晶格畸变，且在马氏体相中存在大量位错，强化作用明显，因此产生硬化区；但在焊缝区与热影响区存在着粗化的α相与β相，所以同时存在软化区. 由于硬化区与软化区均匀分布，在硬度测试时，测试缺口有时可能是在粗化的α与β相上，有时是在硬的α′马氏体相，且在焊缝区马氏体化程度与晶粒粗化程度均高于热影响区，因此出现硬度值上下波动、焊缝区存在软硬峰值的现象.
图 10 特征位置接头焊缝区与热影响区显微硬度分布
Fig. 10 Microhardness distribution of joint location weld zone and heat affected zone
3 结 论
(1)全位置等离子弧焊接工艺可实现优质的TC4厚壁管全位置焊接成形，无氧化、气孔、裂纹等不良缺陷.
(2) TC4管全位置等离子弧焊各位置接头的焊缝区以及热影响区相组成成分基本相同，主要由网篮状α′相、针片状α相以及粗大的β相组成.
“我们已经知道，爱因斯坦的引力理论在处理极端问题时还存在一些争议，”加州大学洛杉矶分校教授安德莉亚·吉兹（Andrea Ghez）说，“要想寻找理论与现实之间的差异，还有什么地方能好过超大质量黑洞？”与根策尔博士一样，吉兹博士也领导着一支正在探索银河系中心的独立科研团队。“我之所以喜欢研究银河系中心，是因为我们可以在那儿观测到天体物理学在极端条件下的状况。”她说。
(3)全位置等离子弧焊接是钛合金管道的理想焊接方法，其焊接接头具备良好的抗拉强度、较高韧性及硬度.
前人学者在“直播”与“转播”、从无形财产向邻接权转化等方面对于体育赛事转播权的分类思考，事实上属于对体育赛事转播权“构成”的思考。本文认为，体育赛事转播权并非单一的权利概念，它在结构上包含了几个层次，这些层次在法律上有不同的定性。
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