
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。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。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。

钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表。钛合金无缝管热处理钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

将氧化钛矿石与氯结合以制备氯化钛。这一步是大多数其他金属可以跳过的,因为它们在加工之前不必将氧化物转化为氯化物。这是一个需要更多时间和金钱的额外步骤。接下来,使用镁或钠作为还原剂还原氯化钛以形成钛。该过程的这一部分必须在钢制反应器内进行,该反应器被焊接封闭并加热至120℃。必须这样做是因为钛具有很强的反应性,混合物中的任何氧气都会导致非常脆的金属。(通常在氩气而不是氧气的受控环境中进行处理。)不幸的是,这意味着钛只能分批加工,不像铁和其他金属在高炉中连续流动。对于钛,必须将材料加入并密封到反应器中几天,然后才能打开并除去钛。总的来说,提取和加工可能需要长达17天。大的反应堆每天可以生产大约一吨的钛,这也不错,但是用于铁的大型高炉每天可以生产多达10,000吨。

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。

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。精细钛锭例如,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。钛锭厂家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。

管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工方法进行。加工时要用非污染介质洁净水进行冷却,以防氧化。加工工具应专用,并保持清洁,以防铁质污染。加工好的管口应保证表面平整,无裂纹、重皮等缺陷。切口平面大倾斜度偏差不超过管径的1%。用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。钛管用砂轮修整加工面,清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。在国内一些家居行业为了提高现有门窗的性能和档次,改变了过去只追求省工、省料、低价格的低水平的结构,实现由以推拉窗为主向性能较好的平开窗为主的一个过渡,实现单层、双层、三层及小开启大固定等多样化系统设计。同时在钛合金门的框材、玻璃、隔条、密封胶等的选择上也要注重取材。