鈦管

鈦管

鈦管質量輕,強度高,機械性能優越。它廣泛套用於熱交換設備,如列管式換熱器、盤管式換熱器、蛇形管式換熱器、冷凝器、蒸發器和輸送管道等。很多核電工業把鈦管作為其機組標準用管。

基本介紹

  • 中文名:鈦管
  • 供應規格:直徑 φ4~114mm
  • 長度 :15m以內
  • 壁厚 :δ0.2~4.5mm
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簡介

鈦管按照使用要求和性能的不同執行兩個國家標準:GB/T3624-2010 GB/T3625-2007 ASTM 337 338
供應牌號:TA0,TA1,TA2,TA9,TA10,BT1-00,BT1-0,Gr1,Gr2

規格和說明

牌號
供應狀態
製造方法
(mm
厚(mm
0.5
0.6
0.8
1.0
1.25
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
TA1TA2TA9TA10
退火狀態(M
冷軋(冷拔)
10-15












﹥15-20












﹥20-30












﹥30-40












﹥40-50











﹥50-60












﹥60-80












焊接
16












19












25、27












31、32、33












38












50












63












焊接軋制
6-10












﹥10-15












﹥15-20












﹥20-25












﹥25-30












註:“○”表示可以生產的規格

生產工藝

鈦管生產工藝有很多種,這裡以冷彎加工的方式為例介紹。工藝圖如右圖。
鈦管

生產標準

一引用標準
1. GB 228 金屬拉伸實驗方法
2. GB 224 金屬管液壓實驗方法
3. GB 226 金屬管壓扁實驗方法
4. GB/T3620.1 鈦及鈦合金牌號和化學成分
5. GB/T3620.2 鈦及鈦合金加工產品化學成分及成分允許偏差
二技術要求
1. 鈦及鈦合金管的化學成分應符合GB/T3620.1的規定,需方復驗時,銘坤鈦業化學成分的允許偏差符合GB/T3620.2的規定。
2.管材外徑的允許偏差應符合表一規定。
3. 管材壁厚的允許偏差應不超過其名義壁厚的±12.5%,管材壁厚的允許偏差不適用於鈦焊接管的焊縫處。
4. 管材的長度應符合表二規定。
5. 管材的定尺或倍尺長度應在其不定尺長度範圍內,定尺長度的允許偏差為+10mm,倍尺長度還應計入管材切斷時的切口量,每個切口量應為5mm。  表一
鈦管材外徑的允許偏差(mm)
外徑
3~10
>10~30
>30~50
>50~80
>80~100
>100
允許偏差
±0.15
±0.30
±0.50
±0.65
±0.75
±0.85
表二
管材的長度(mm)
鈦無縫管
外徑
≤15
不定尺長度
500~400
15
500~900
鈦焊接管
壁厚
0.5~1.25
500~1500
1.25~2.0
500~6000
鈦焊接-軋制管
壁厚
2.0~2.5
500~4000
0.5~0.8
500~8000
>0.8~2.0
500~5000

合金化

鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。
合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類:
①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。
②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素,又可分同晶型和共析型二種。 套用了鈦合金的產品
前者有鉬、鈮、釩等;後者有鉻、錳、銅、鐵、矽等。
③對相變溫度影響不大的元素為中性元素,有鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物,使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

鈦合金元素

鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類:①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素,又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;後者有鉻、錳、銅、鐵、矽等。③對相變溫度影響不大的元素為中性元素,有鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物,使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

分類

鈦是同素異構體,熔點為1720℃,在低於882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點,添加適當的合金元素,使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(titanium alloys)。室溫下,鈦合金有三種基體組織,鈦合金也就分為以下三類:α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。
α鈦合金
它是α相固溶體組成的單相合金,不論是在一般溫度下還是在較高的實際套用溫度下,均是α相,組織穩定,耐磨性高於純鈦,抗氧化能力強。在500℃~600℃的溫度下,仍保持其強度和抗蠕變性能,但不能進行熱處理強化,室溫強度不高。
β鈦合金
它是β相固溶體組成的單相合金,未熱處理即具有較高的強度,淬火、時效後合金得到進一步強化,室溫強度可達1372~1666MPa;但熱穩定性較差,不宜在高溫下使用。
α+β鈦合金
它是雙相合金,具有良好的綜合性能,組織穩定性好,有良好的韌性、塑性和高溫變形性能,能較好地進行熱壓力加工,能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%~100%;高溫強度高,可在400℃~500℃的溫度下長期工作,其熱穩定性次於α鈦合金。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金;α鈦合金的切削加工性最好,α+β鈦合金次之,β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA,β鈦合金代號為TB,α+β鈦合金代號為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬,鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。典型合金的成分和性能見表。
熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度;針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性;等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

用途

鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝複雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬餘噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、飛彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中套用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間,但比強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰鬥轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加,達到飛機結構重量的20%~25%。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數小於 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼,以減輕結構重量。又如,美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3,飛行高度26212米),鈦占飛機結構重量的93%,號稱“全鈦”飛機。當航空發動機的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機出口溫度相應地從200~300°C增加到500~600°C時,原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金,或用鈦合金代替不鏽鋼製造高壓壓氣機盤和葉片,以減輕結構重量。70年代,鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%~30%,主要用於製造壓氣機部件,如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。太空飛行器主要利用鈦合金的高比強度,耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。

鈦合金知識

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬,鈦合金因具有比強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性,相繼對其進行研究開發,並得到了實際套用。鈦是周期表中第ⅣB類元素,外觀似鋼,熔點達1 672 ℃,屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富,遠高於Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富,僅四川攀枝花地區發現的特大型釩鈦磁鐵礦中,伴生鈦金屬儲量約達4.2億噸,接近國外探明鈦儲量的總和。 鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬,鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。

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