
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。特点钛合金与其他金属材料相比,有下列优点:①比强度(抗拉强度/密度)高(见图),抗拉强度可达100~140kgf/mm2,而密度仅为钢的60%。中温强度好,使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作。耐蚀性好,在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜,有抵抗多种介质侵蚀的能力。

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。合金管厂家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。精细合金管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。

通过表面处理是提高钛合金板的耐腐蚀性很有效的方法,表面处理的方法有阴极氧化、热氧化、氮化和涂镀层技术。阳极氧化、热氧化和把徐层对钛合金板发生缝隙腐蚀时间的影响,数据表明,把涂层提高钛合金板耐腐蚀性的效果为明显,甚至还优于Ti—0.15Pd的耐腐蚀性。钛合金板的阳极氧化通常是在5%—10%(NH4)2sO溶液中、外加25V直流电压进行则十问的阳极处理,阳极氧化膜的厚度可以达到300—500nm。阳极氧化处理可以有效除去放表面的铁沾污,有效延长钛合金板的钝化时间,防正铁沾污引起的吸氢。因此,国外规范要求所有的钛制设备必须进行阳极氧化处理。为了提高阳极氧化的效果,阳极氧化溶液用铂酸钠替代硫酸铵,这样耐腐蚀的效果更好。

对全位置焊接的焊口,充氩比较困难,因为焊口两端距离都较长,还有弯头件等。充氩采用分段充氩方法,在该道焊缝组对前,就将密封垫片(由不锈钢夹板与胶皮组成,充氩管为软胶管,并联一根有一定强度的不锈钢丝)放置在管道内距焊口200~300mm处。待焊缝组对焊接完成后,将密封垫片取出即可。以上针对管道焊接的保护罩设计大都是采用管材规格成套制作的办法,显然,在管材规格不多时是可以适用的,但当规格多,成本高,在施工中频繁拆装,十分不便。下面介绍一种操作简便的局部保护拖罩,有效的解决钛管现场焊接保护的难题。