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。
钛管焊缝缺陷是由于钛管焊接时,因氩弧焊枪形成的氩气气体维护层只能维护好焊接熔池不受空气的有害作用,而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用,而处于这种状态的钛管焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。钛管焊接时,气孔是经常碰到的一个主要问题。形成气孔的根本原因是由于氢影响的结果。防止产生气孔的工艺措施主要有:在高纯度的氩气保护下进行焊接,氩气纯度不应低于99.99%。选择焊接合适的工艺参数、焊接规范,增加深池停留时间使用便于气泡逸出,可有效地减少气孔。对熔池施以良好的气体保护,控制好氩气的流量及流速,防止产生紊流现象,影响保护效果。彻底清除钛管、钛板和钛板管眼表面上的氧化皮油污等有机物。可以用化学和机械方法清洗。
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。
钛及其合金具有很强的化学活泼性,当温度超过400℃时即开始与氧、氮、氢及碳发生反应,高于600℃时反应剧烈。钛管商家浅析而氧、氮、氢及碳含量的增加会导致钛及其合金焊缝金属的脆化,所以TA2钛管焊接时的气体保护是关键问题,同时控制焊缝及热影响区的温度,避免因过热产生粗大晶粒、过热组织,导致金属的机械性能降低。蒙乃尔合金管价格裂纹问题。焊接钛基材料时由于材质的硫、磷杂质含量很少,所以很少会出现热裂纹;但是焊接钛材时很有可能出现冷裂纹且具有延迟现象。耐腐蚀蒙乃尔合金管主要是由于钛的导热性较差,热量散失慢,容易出现焊缝晶粒粗大;当气体杂质含量较高时,焊接接头的塑性降低,特别是当焊缝中溶解较多的氢时会形成氢脆。
钛在250℃以上吸氢,400℃以上吸氧,600℃以上吸氮,这些元素的渗入将大大降低钛的力学性能。因此氩气对热态焊缝的保护是焊接接头质量优劣的关键因素。钛材管道的焊接保护都是通过管内通氩,管外用专门的保护罩来进行的。保护罩的形式一般有整罩结构、半罩结构和弯头罩结构。管内充氩保护均采用分段充氩的方法。在焊口的两侧200~300mm的地方,作好密封装置,封好充氩。密封装置采用胶皮和不锈钢夹板封口。出气口采用φ4mm孔径,进气口采用φ8mm孔径,这样可保证将管内空气驱赶干净,达到氩气保护的目的,防止外部空气进入,有利于焊缝成形。进气口应密封严密,防止进氩气时从缝隙处带入空气而导致氩气保护被破坏。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。