
合金元素钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

钛合金管在加热时除有冷加工组织的回复及再结晶过程外,还有化合物的溶液和a→β的多型性转变。为了改善钛合金和钛板的性能,除了通过必要的合金化外,一般还要采用适当的热处理。钛合金和钛板的回复过程也是在一定温度下,通过空位及位错的运动使形变时产生的大部分第二类内应力消除的过程。发生回复过程的温度低于再结晶温度,一般在500~650℃。同其它金属一样,钛合金板和钛板的再结晶过程也是在变形后的组织上,在结晶晶粒的生核长大过程。此时晶格类型不发生变化,但有力学性能的变化。这一过程受到冷变形程度、加热温度及保温时间的影响,并可通过冷变形率、加热温度和再结晶晶粒尺寸的三维再结晶出来。

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。

钛合金管在还原性无机酸和某些有机酸中,由于不能维持钝态氧化膜,腐蚀速度比较快,加入缓蚀剂是降低腐蚀的有效措施。缓烛剂有贵金属离子、重金属离子、氧化性无机化食物、氧化件有机化合物、络合性有机缓蚀剂等。贵金属离子价格很高,很少用作还原件元机酸的缓蚀剂;至金属离子铜离干和铁离子具有非常明显的缓蚀作构。但是需要达到一个临界浓度之后才可以起作用;氧化性无机化合物有硝酸、氯气、氯酸钟、重铬酸钾、高锰酸钾、过氧化氢等;氧化性有机化合物有硝基或亚硝基化合物、氮化合物等。

钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG焊接工艺。由于钛材具有特殊的物理化学特性,因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。宝鸡钛管焊接时必须保证:焊接区金属在250℃以上不受活性气体N,0、H及有害杂质元素C,Fe,Mn等的污染。不能形成粗晶组织。不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。所以,焊接过程须按合理的工艺,严格按工序质量管理标准,实行全过程的质量控制。使人、机、料、法各因素均处于良好的受控状态,从而在合理的工期内,保证钛管的焊接质量。

钛合金根据相的组成可分为三类:α合金,(α+β)合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示。α合金含一定量的稳定α相的元素,平衡状态下主要由α相组成。定制镍合金管α合金比重小,热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。镍合金管价格(α+β)合金含一定量的稳定α相和β相的元素,平衡状态下合金的组织为α相和β相。(α+β)合金有中等强度、并可热处理强化,但焊接性能较差。(α+ β)合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。