
钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金 牌号近30种。使用广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。钛管质量轻,强度高,机械性能优越。它广泛应用于热交换设备,如列管式换热器、盘管式换热器、蛇形管式换热器、冷凝器、蒸发器和输送管道等。目前,很多核电工业把钛管作为其机组标准用管。

钛密度小、比强度高、耐腐蚀、高弹性、低阻尼、无磁性和高低温性能好等特点,被誉为“太空金属”、“海洋金属”,广泛应用于航空航天、海水淡化、船舶、化工、汽车、电力等诸多国民经济和国防建设领域。精细合金管由于无缝管成品率低、生产周期长,造价高,而纯钛焊管的生产工序短、生产成本低、生产效率高,大力发展薄壁焊管便成为当今管材生产的一种趋势。合金管厂家在日本、欧美,钛及钛合金薄壁无缝管材正在逐步为钛焊管所取代,应用于滨海电站和核电站中的冷凝器及凝汽器中,不仅提高了热交换效率,还提高了冷凝器和凝汽器机组的使用寿命,经济效益显著。

常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)—→β相转变点以下120~200℃;固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相转变点以下40~100℃进行,亚稳定β 合金淬火在(α+β)—→β相转变点以上40~80℃进行。时效处理温度一般为450~550℃。此外,为了满足工件的特殊要求,工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。

钛管爆破压力为61.76MPa,钛焊管纵焊缝处出现一细小裂纹,管内水从焊缝处爆破冲出。无缝钛管:爆破压力为68.10MPa,管子试压装堵头连接处出现较大裂纹,管内水从管与堵头连接处爆破冲出,无缝管本身未发生破坏。钛管换热器、冷凝器、凝汽器等在使用过程中因受壳程流体诱发的振动,引起不同流体的漩涡、抖振、弹性激振及声学共振,这些振荡组合起来就形成剧烈振动,从而导致管子不断撞击折流板,产生管子被折流板边缘切割穿透、管子与管板连接处被拉裂至发生泄露等现象。因此对钛焊管和钛无缝管进行疲劳振动试验,统计在同等条件下钛焊管和钛无缝管的疲劳次数,以确定用钛焊管代替钛无缝管后是否对设备使用寿命有影响。

焊接钛管进行辊涨的原则和工艺与无钛缝管是一样的。但是焊珠的存在要求考虑附加的因素,以便确定好的及稳定的辊涨工艺。在这些因素中,重要的是管材的冶金质量及表面状态。例如,希望用退火状态而不是焊接状态的管子,对于管板设计的紧配合连接来说必须避免过分凸出的补径焊珠,事实证明,空气退火的头部带有拋光环的扩口管的结合强度比在光亮退火或光亮应力消除退火状态下扩涨的管子要更好些。另一方面,粗糙的管表面或管板表面可改善机械强度,但密封性差。采用精密机加工或机加工加铰管板孔的方法制造的钛管板孔表面光洁度为0.75-1.5-101,管头拋光环光洁度也达到同一水平,这样强度和密封性就能达到佳配合。