世界上主要有八個(gè)鈦生產(chǎn)國,按美國、俄羅斯、日本、中國、英國、法國、德國、意大利排名。近年來,受包括中國、日本在內(nèi)的亞洲各國經(jīng)濟(jì)增長的拉動,特別是以中國為核心的石化、軍工等行業(yè)用鈦量的快速增長,世界鈦材的需求量迅速增加。每年以兩位數(shù)的幅度增長。美國是世界上鈦需求量較大的國家。也是生產(chǎn)大國,2012年產(chǎn)量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產(chǎn)量居全球第2位,2012年產(chǎn)量在3.0萬t左右;中國鈦管件廠家2012年生產(chǎn)鈦材約2.8萬t,且2013年有望突破3.0萬t;日本2012年的產(chǎn)量也達(dá)到了1.9萬t左右;歐洲近兩年鈦材的產(chǎn)量變化不大。但是,與發(fā)達(dá)國家在鈦材料深加工和應(yīng)用方面的優(yōu)勢相比,國內(nèi)鈦材料的發(fā)展相對廣泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。鈦管件廠家生產(chǎn)的少量技術(shù)含量高的成品主要用于軍工產(chǎn)品,由于成本等原因無法廣泛推廣到民用領(lǐng)域。在國外,如英國IMI公司研制的M1834合金、美國Timet公司研制的Ti-1100鈦合金等鈦合金系列均己成為先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBESTEEL公司的Ti-1.2ASN合金以及NIPPONSTEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由于室溫塑性和高溫抗氧化性能較好,已陸續(xù)應(yīng)用于汽車排氣系統(tǒng)。
焊前準(zhǔn)備1)焊接場地及環(huán)境,焊接環(huán)境應(yīng)清潔、無煙、無塵、獨(dú)立。施焊環(huán)境的自然條件為:風(fēng)速≥1.5m/s,相對濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時(shí)不得施焊。例如,在鋼結(jié)構(gòu)車間焊接時(shí),應(yīng)將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構(gòu)區(qū)分開,鈦管件廠家防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和開啟門窗,現(xiàn)場應(yīng)鋪設(shè)橡膠墊。(2)保護(hù)罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護(hù),必須制作保護(hù)效果好、焊接操作方便的保護(hù)罩。因?yàn)楸Wo(hù)罩的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接試驗(yàn),最終確定了保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護(hù)罩制作時(shí)可以考慮在保護(hù)罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應(yīng)進(jìn)行加工,例如,坡口應(yīng)使用坡口機(jī)、氣動內(nèi)磨機(jī)、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進(jìn)行加工。加工坡口時(shí),請慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鈦管件廠家以免加工時(shí)溫度過高。切削后的坡口表面應(yīng)平整光滑,不能有裂紋、層狀、夾雜、毛刺、飛邊及氧化色等,坡口表面及兩側(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進(jìn)行表面清掃。鈦管件廠家可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機(jī)械清理或化學(xué)清洗,機(jī)械清理時(shí)允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應(yīng)用丙酮或無水乙醇等溶劑清洗槽和焊絲,清洗后不要觸摸手,及時(shí)在4小時(shí)內(nèi)焊接,過期焊接應(yīng)再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鈦管件廠家應(yīng)放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。
鈦管如何成形?鈦的形成是在室溫下完成的,這與鋼相似。鈦在室溫下的延展性低于其他結(jié)構(gòu)金屬之一。這自動導(dǎo)致降低的拉伸成形性和較大的彎曲半徑。鑒于這種特性,有時(shí)使用熱成型,尤其是在需要更激烈的彎曲(或拉伸成型時(shí))。鈦管件廠家生產(chǎn)的鈦的彈性模量是鋼的一半,這意味著成型過程會引起明顯的反彈(制造商補(bǔ)償這一特性)。同樣,鑒于鈦的磨損趨勢(大于鋼的磨損趨勢),潤滑是管材成型過程的重要組成部分。成型準(zhǔn)備,大多數(shù)情況下,鈦在成形操作前不需要采取其他措施。鈦管件廠家在收到錠子后使用它們,但這可能并不總是奏效。在注意其表面的任何標(biāo)記(如鑿子)后,這些標(biāo)記將通過不同的處理(噴砂、酸洗等)去除。)。此外,如果有尖邊,在實(shí)際管材成型工藝之前應(yīng)使其光滑。否則有裂邊的風(fēng)險(xiǎn),影響產(chǎn)品質(zhì)量。
焊接工藝評定,按NB/T47014—2011進(jìn)行焊接工藝評定,焊接工藝評定所用鈦管材料為TA2,鈦管規(guī)格為φ45mm×3mm。在準(zhǔn)備預(yù)焊程序時(shí),應(yīng)以焊接可操作性和良好的焊接接頭性能為原則。為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿足使用要求,鈦管件廠家評定焊接工藝試驗(yàn)時(shí)按預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行。所用氬弧焊焊機(jī)型號為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬(99.99%Ar)。焊接工藝評定試驗(yàn)結(jié)果可知焊接工藝評定試驗(yàn)結(jié)果合格。(2)切片腐蝕試驗(yàn),為了檢驗(yàn)焊接接頭的耐蝕性,鈦管件廠家采用氬弧焊焊接一個(gè)鈦管試件,封口時(shí)均采用通水保護(hù),其中中間焊縫特意不進(jìn)行保護(hù),焊縫呈黃色,部分呈藍(lán)色,其余為銀白色。鈦管試件切片取樣,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后進(jìn)行腐蝕試驗(yàn),結(jié)果表明,銀白色焊縫有輕微腐蝕,而藍(lán)色金黃色焊縫腐蝕嚴(yán)重,表明在焊接過程中,經(jīng)通水保護(hù)的焊縫同樣耐腐蝕。